一、风火山隧道冻融循环条件下岩石损伤扩展室内模拟研究（论文文献综述）
李家欣[1]（2020）在《冻融循环作用下白云岩边坡失稳机理及防护措施研究》文中研究表明我国寒区面积分布广阔,约占国土面积的四分之三,近年来随着公路铁路等基础工程设施的建设与发展,寒区岩质边坡的冻害问题逐渐凸显并引起重视,因此,开展冻融循环条件下岩质边坡失稳机理和防护措施研究对保障寒区基础工程设施的运营建设具有重要意义。本文以河北省承德市北部山区某高速公路路堑白云岩高边坡为依托,首先开展了50次的白云岩室内快速冻融循环试验以及不同循环次数下的声波测试试验和单轴压缩试验,然后采用理论研究和FLAC3D数值模拟相结合的方法,系统地研究了白云岩岩块在冻融循环作用下各物理力学性质指标的损伤劣化规律,探讨了边坡裂隙岩体的强度参数在冻融作用下的劣化效应,揭示了季冻区白云岩边坡的失稳机理,最后,针对边坡的冻融破坏特征,提出了相应的防治对策并对主体防护方案的安全性进行了数值模拟验证。本文的主要结论如下:（1）冻融循环作用对低孔隙率的白云岩试样造成的宏观损伤有限,较多岩样在冻融循环过程中表观完整性良好,极少数试样的端面出现了闭合型微裂隙;冻融过程中岩样质量的损失和增加主要是由岩样内部孔隙中水分的补充或缺失所引起,质量的变化幅值很小并且无明显规律性,不适合用作表征岩石冻融损伤的指标;0～50次的循环冻融中,岩石的单轴压缩强度与弹性模量均表现出前期下降速度快而中后期下降平缓的劣化趋势;冻融作用明显导致岩石内部微裂隙数量增加,单轴应力应变曲线中的压密阶段随循环次数增加而明显增长,岩石脆性减弱延性增加。（2）冻融作用对岩石整体损伤明显,冻融过程中岩样的纵波波速下降明显并且与循环次数有较好的相关性,波速作为经济便捷的无损检测指标,能够很好地表征岩石整体结构损伤。水的存在会对声速表征损伤起干扰作用,因此建议利用冻融后岩石干燥状态下的波速表征结构损伤可能更加准确合理。（3）基于广义Hoek-Brown岩体强度准则,以声波波速为基准量表征和量化了冻融循环条件下岩体地质强度指标GSIn与冻融扰动因子Dn,推导了冻融循环条件下裂隙岩体各项强度指标的估值公式并初步验证了估值公式的准确有效性,实现了岩块冻融参数向岩体冻融参数的转化,为数值模拟提供了参数定量选择依据;裂隙岩体的各强度指标的冻融劣化效应由大到依次排序为:岩体破碎度s、岩体单轴压缩强度σcm、岩体弹性模量Em、岩体软硬程度mb。（4）冻融环境中,塑性区主要在边坡的冻融层中出现和扩展,边坡临坡脚位置处塑性破坏最为严重,临坡肩位置处可能出现岩体局部崩落和坍塌的破坏行为,随着冻融的持续进行最终会在冻融层中形成贯通的塑性区进而导致边坡整体失稳滑塌;边坡坡脚处的位移量和每数次循环后的位移增量最大,其次为坡中和坡肩,相同循环次数下同一高程位置处边坡冻融层内外侧具有明显位移差,其中坡脚处位移差最大,其次为坡中和坡肩;冻融作用显着降低了边坡稳定性,50次循环后安全系数由2.34降低至1.08,不满足高速公路路堑边坡正常工况下安全系数要求,边坡的临界滑动面基本与冻融层重合。（5）针对本文中冻融循环50次后边坡的破坏特征,提出了采用喷锚注浆+保温防冻+辅助构造排水的综合防护方案,注浆锚固后边坡的数值模拟结果表明全长黏结钢锚管与注浆技术可以有效地提升季冻区此类易发生浅层滑移的岩质边坡的稳定性,对于季节性冻融区岩质边坡的防护设计宜着重从提升岩体完整性的角度入手,选择工程扰动较小的轻型支挡结构。
廉常青[2]（2020）在《不同埋深条件下地表活动层对寒区隧道冻融圈影响规律研究》文中研究表明随着国家经济实力的逐步提升,对中西部地区和青藏高原等高纬度地区的经济建设投入也在加大,而经济建设能否快速稳步推进的前提就是基础设施的完善,相应的提出“川藏铁路”等重大工程。而这些地区多为山地丘陵地貌,为了缩短道路里程减少经济投入,建设隧道是一个两全其美的方案,这就导致在严寒地区寒区隧道工程的修建日益增多。寒区隧道较普通地区隧道更容易发生冻害,即冻胀和融沉,这是因为围岩中的温度更容易受到大气环境温度的影响,有时处于正温有时又处于负温,并在温度梯度的作用下发生水分迁移,这往往使隧道衬砌结构出现开裂、剥落、挂冰、漏水、结冰等灾害。尤其是隧道埋深,它是直接影响围岩周围温度场和水分场分布的一个重要因素,并且会直接导致隧道是否能够长久稳定以及地表活动层对隧道冻融圈影响程度的一个极其重要的指标。故本论文探究在施工季节、含水率和年平均气温等影响因素下对不同隧道埋深地表活动层与隧道冻融圈影响规律设计一个寒区隧道冻融模型试验。通过一系列的工况总结不同埋深条件下,地表活动层对隧道冻融圈的影响。最后根据试验得到的规律通过数值模拟软件COMSOL进行PDE水热耦合编程,来对风火山隧道开挖浅埋段地表活动层和隧道冻融圈的变化规律以及水分是如何变化的进行总结,对寒区隧道施工提供一些建议。综合室内模型试验和数值模拟可以得到如下规律:1、由埋深是30、20和10cm可知:埋深降低,地表活动层对隧道冻融圈影响在逐渐增大,直至地表活动层对隧道拱顶冻融圈影响重叠,达到贯通;2、当埋深是30cm时:在含水率是25%和20%、年平均气温是-2℃和0℃、施工季节是从0℃向最大正温开始还是0℃向最大负温开始,都不能够使地表活动层和隧道拱顶冻融圈贯通,地表活动层对隧道冻融圈影响有限;3、当埋深是20cm时:在含水率是25%,施工季节从0℃向最大正温开始,年平均气温是-2℃和0℃,地表活动层对隧道冻融圈影响最大,在拱顶到地面位置达到贯通,年平均气温是造成地表活动层对隧道拱顶冻融圈产生影响最大的原因;4、当埋深是10cm时:任何条件下,地表活动层和隧道冻融圈都能够贯通,并且随埋深逐渐变浅,隧道拱腰和仰拱位置处的融化深度也在逐渐增加,地表活动层对隧道冻融圈影响受到含水率、年平均气温和施工季节的影响;5、在不同埋深条件下:地表活动层对隧道冻融圈影响程度比重关系是年平均气温>施工季节>含水率;6、地表和隧道之间的水分场分布受到冻融循环次数增加而显着向两侧迁移,而这种迁移效应易受到含水率、年平均气温和施工季节的影响;7、根据试验得到规律对风火山隧道浅埋段进行施工阶段开挖之后进行水热耦合分析发现,隧道拱顶冻融圈深度随着地表活动层增加而增加,因此建议采用深埋隧道进行施工;如果开挖之后及时进行支护和减少隧道施工阶段热源的产生,在相同的30天内隧道周围冻融圈的深度可以减10%,出现冻融圈推迟7天。在经历一个冻融循环之后,衬砌后围岩的水分变化很大,对衬砌安全产生较大影响。
万怡祯[3]（2020）在《泉太隧道围岩冻融损伤特性及隧道稳定性研究》文中提出在国家“一带一路”政策下,国家基础设施建设规模、数量增速迅猛,隧道工程建设也急骤增加,有许多公路和铁路隧道经过东北、内蒙古、青海等寒区地带,根据调查发现,在隧道实际运营过程中,隧道围岩每年会经历多次冻融循环作用,冻融作用会使岩体中裂隙水发生冻胀与收缩,从而围岩内部裂隙扩展,造成围岩变形增大,隧道会因此发生不同程度的破坏。在寒区地带修建的隧道,由于围岩冻融损伤而造成隧道失稳破坏的个例屡见不鲜,带来重大经济损失。泉太隧道位于东北区域,隧道地下水类型以孔隙水和基岩裂隙水为主,受季节性变化影响,隧道会出现冻融现象。本文以泉太隧道为依托,研究隧道围岩冻融循环作用下损伤劣化规律及隧道稳定性,首先通过岩石冻融循环试验,分析岩石在冻融循环过程中基本力学性质变化,得到了围岩冻融过程中力学性质变化规律,并根据试验结果推导岩石在冻融-荷载作用下的损伤模型,最后根据试验结果和损伤模型,采用数值分析方法研究泉太隧道稳定性。主要研究结论如下:（1）在围岩物理性质方面,随着冻融次数的增加,花岗岩质量呈先增加后减少的规律,经过100次循环后,与初始状态相比质量减少了0.24%;在冻融过程中,花岗岩的纵波波速呈递减过程,变化速度呈先加快后减缓的趋势。（2）在围岩力学性质方面,花岗岩单轴抗压强度和抗拉强度都随着冻融循环次数的增加而减少,单轴抗压强度和抗拉强度在经历冻融循环100次后,分别降低了61.67%和27.81%;弹性模量呈减少趋势,减少了38.71%。（3）围岩物理力学性质在冻融过程中不断减少,各阶段变化规律不同,主要分为三个阶段:在冻融循环020次时,花岗岩物理力学性质变化不明显,属于损伤积累阶段;在冻融循环3070次时,花岗岩内部损伤积累到一定程度后,物理力学性质下降速率加快,变化明显;在冻融循环80100次时,冻融作用使花岗岩裂隙部分进行弱化,而没有裂隙部分,仍为坚硬,因此花岗岩的物理力学性质趋于稳定状态。（4）围岩应力-应变曲线分为四个阶段,破坏形态主要以沿轴向劈裂破坏为主,破坏过程以裂纹扩展为主,局部有剪切破坏,冻融过程表面有颗粒剥落,本试验中花岗岩在冻融-荷载作用下破坏模式为剥落+裂纹模式。（5）基于损伤力学,根据冻融试验结果,推导岩石在冻融-荷载作用下的损伤模型,得出的损伤模型与试验曲线基本吻合,且损伤模型计算的峰值强度与试验得到单轴抗压强度偏差不大,该模型能够预测岩石受冻融循环作用下强度的变化。（6）采取数值分析的方法研究泉太隧道在冻融作用下围岩变形和应力分布情况,得出在隧道经历100次冻融循环过程中,围岩变形不断增大,拱顶部位变形最大,最大增加了26.84%;水平方向和竖向方向围岩应力也不断增大,在水平方向上,拱顶部位围岩应力最大,在竖向方向,拱腰部位围岩应力最大。（7）通过位移、支护力和塑性区三方面,评价泉太隧道围岩受冻融作用下的稳定影响,得出在100次冻融循环后,泉太隧道可能因支护结构受力过大,造成衬砌破坏而引起隧道失稳。
严健[4]（2019）在《高海拔寒区特长公路隧道冻胀特性及防冻研究》文中研究指明四川和西藏两省区作为三大国家战略中“一带一路”和“长江经济带”的重要战略交汇点,交通基础设施的建设具有十分重大的意义。加快川藏铁路、藏区高速公路等快速进出藏区通道的建设以及对现有进藏大通道的改扩建工作已成为迫切的战略需求。在上述工程中,高海拔寒区特长隧道屡见不鲜,其中穿越冻土和冻岩地层的隧道修建已成为工程中面临的重要难题。本论文依托多座典型高海拔寒区特长公路隧道,并主要以国道317线（川藏公路北线）新建雀儿山隧道为研究对象,采用现场调研、文献调查、理论分析、数值模拟、现场试验和原位测试等综合手段,对寒区特长公路隧道冻土和冻岩地层下隧道施工期、运营期围岩-结构冻胀特性和防冻问题进行研究,并取得了以下研究成果:（1）调研并比较分析了典型高海拔寒区特长隧道的围岩和构成分布、地质和水文特点、寒区气候指标特征;探明了高海拔特长公路隧道冻害与进洞里程、围岩类型、通风及地下水等因素的相关性;就特长隧道不同地层时的冻害成因、冻害特征,冻胀机理、冻胀破坏模型进行了概括;讨论了冰碛冻土和裂隙花岗岩隧道冻胀性分级标准,并应用上述标准对典型高海拔寒区隧道进行了冻胀性分级。（2）对隧道贯通前后隧道洞内外温度场、围岩-结构温度场和风场进行了长期系统的现场测试,揭示了高海拔寒区特长公路隧道低温大风成因;利用SST湍流模型分析,探明了不同通风方式,特别是运营期平导压入通风方式下寒区特长公路隧道主洞、平导和横通道中温度场和风场的时空分布变化规律。（3）对雀儿山隧道进出口段冰碛地层冻土热力学参数取值方法进行了研究,得到了冰碛地层季冻土物理特性和温度特性,同时,以冻融圈冻胀理论为依据,利用数值计算得到了冰碛地层围岩温度场随埋深和时间的冻融规律,并就隧道冻胀力、冻胀变形量进行了计算;设计了针对冰碛地层隧道的“温度+冻胀压力+冻胀应力”原位测试方案,通过现场试验验证进一步明确了冻胀作用时冰碛地层-衬砌结构的冻胀特性。（4）通过施工检测就衬砌背后空洞、不密实等缺陷进行了统计,利用热液固耦合计算得出空洞存水冻胀时,随着未冻水体积含量、存水空间大小、存水空间位置变化所导致的冻胀力及相应的结构冻胀应力、损伤和变形发展规律;同时计算得出了裂隙花岗岩不同裂隙倾角、间距等工况下裂隙水冻胀对结构内力、变形的影响,最后,通过原位测试及与前人研究成果的比较验证,进一步明确了寒区隧道空洞及裂隙共存花岗岩在冻胀作用时围岩-衬砌结构的冻胀特性。（5）分别就高海拔寒区特长隧道通风升温系统以及不同地层施工防冻措施进行了研究,并就运营期隧道洞口端保温隔热材料选型、厚度和设防范围等关键参数进行计算,通过现场测试和数值计算对其升温效果和保温层效果进行了分析。
李家伟[5]（2019）在《丽香铁路金沙江玄武岩冻融风化特征研究》文中进行了进一步梳理在建丽江至香格里拉铁路位于云南省西北部,全线跨越高山峡谷地貌,构造运动活跃、地层岩性种类众多,复杂的地质条件给铁路项目带来了诸多难题,其中高寒山区的冻融风化严重影响了工程安全。因此冻融风化作用的研究极有必要,本文选取金沙江大桥两岸的玄武岩,结合工程勘察资料、野外现场踏勘与室内物理性质试验、冻融循环试验等方法研究了金沙江玄武岩的冻融风化特征,为工程设计施工、岩土体参数取值及工程维护提供参考和指导。根据文献资料的整理、工点的实地调研,在金沙江大桥两岸选取玄武岩进行室内物理性质试验,获得玄武岩试件密度、饱和含水率、孔隙率、纵波波速等物理量。基于纵波速度与玄武岩试件孔隙率的相关性,设计不同冷冻（水浴）时长试验方案,得到与金沙江玄武岩相适应的试验时长。对玄武岩试件进行-20℃20℃温差的不同次数的冻融循环试验,分为4个阶段、共100次循环,每5次循环进行质量称定、试件冷冻波速测试与饱和波速测试,每个阶段结束进行块体密度试验与烘干波速试验,在结束冻融循环试验后对玄武岩试件进行单轴抗压强度试验与弹性模量试验,试验中对试件表面变化进行记录。根据玄武岩试件冻融循环试验过程中质量、孔隙率、纵波速度、力学性质等物理量的变化,结合表面的损伤变化研究金沙江玄武岩的冻融风化特征,并通过分析各物理量之间的变化关系得到玄武岩试件单轴抗压强度与冻融循环次数之间的量化关系与风化速率,总结了金沙江玄武岩的冻融风化特性。
姚青[6]（2019）在《基于细观结构分析的英安岩冻融劣化机理》文中研究说明在温差作用下,成岩颗粒之间的水冰相变和各向异性将会对岩石内部细观结构造成损伤破坏,降低岩石的承载能力,进而影响岩体的工程稳定性,岩石冻融损伤的本质是裂隙（孔隙）水冻结膨胀过程中,引起裂隙（孔隙）中应力增加导致其扩展的过程。开展冻融岩石细观损伤劣化的研究,分析冻融岩石在细观尺度下的劣化规律对全面了解冻融岩石的损伤演化具有指导意义。因此,本文以西藏某水电站坝肩边坡碎裂松动岩体-英安岩为研究对象,从定量的角度,基于SEM-EDS对英安岩的矿物成分进行计算,采用图像处理技术对英安岩细观结构的冻融劣化过程进行分析,结合数值计算,得到冻融条件下岩石的细观结构劣化的演化规律,取得主要研究成果如下:（1）阐述了岩石冻融损伤劣化的主要影响因素为气候条件、地貌特征、岩石特性和水文环境。其中,岩石冻融的关键影响因素在于岩石特性,岩性决定了岩石冻融劣化的程度,而气候条件是岩石发生冻融劣化重要的外营力条件。基于细观角度考虑,岩石的矿物组成、裂隙（孔隙）发育程度是发生冻融破坏的物质基础,冻融破坏主要受内外温差引起差异性的热胀冷缩变形作用和冰劈作用。（2）结合镜下鉴定结果、SEM-EDS即时定点定量分析、非负线性最小二乘法和单三轴压缩试验,确定斜长石和石英是英安岩呈现脆性破坏的基础成因,而岩石力学性质的相关性和偏相关性分析得知石英和斜长石是对英安岩岩石力学性质影响最大的矿物成分。其中,高强度高含量的石英、斜长石会提高岩石强度。（3）斜长石晶体和石英晶体中出现的微裂纹扩展方式主要为穿晶断裂、沿晶断裂及其任两者的组合形式。英安岩经历冻融循环后,统计斜长石晶体和石英晶体上出现的3种裂纹的数量、长度和宽度变化率,确定沿晶裂纹的萌生、发育是冻融循环荷载作用对英安岩细观损伤最明显的劣化形式,并通过计算晶界网格结构的分形维数与裂纹数量的关系,认为英安岩的细观结构冻融损伤劣化是基于斜长石和石英的晶界结构的胶结面而发生沿晶脆性断裂破坏形式。（4）结合冻融条件下英安岩的物理参数变化分析和细观结构劣化特征分析,认为英安岩内部所含有的斜长石和石英两种脆性矿物晶体在水冰相变的循环作用下,冻胀作用可以弱化内部晶体颗粒的粘聚力,造成孔隙发育明显,晶体颗粒之间出现脆性裂纹,且游离的斜长石和石英颗粒剥落、析出,故英安岩微裂隙的扩展是基于斜长石晶体和石英晶体两种脆性晶体颗粒析出劣化的。最终导致试样的质量变化不稳定。（5）冻融作用导致英安岩试样内部微裂纹的发育方向扩展了20°左右,通过计算颗粒粒度分布的分形维数与裂纹数量的关系,认为当矿物粗细颗粒按最大维度组合时,导致不同微裂纹的方向角交错,验证了冻融前后试样微裂纹方向角发生改变的原因是受粒度分布的影响。（6）温度的改变、水冰相变的发生降低了英安岩脆性矿物颗粒的密实度以及颗粒间的粘结。基于数字图像数值分析表明:细观结构的分布特征是影响温度分布形态的主要因素,水冰相变发生的过程,导致英安岩岩石脆性颗粒的收缩,以及在脆性裂隙之间产生冻胀力,裂隙尖端位置产生拉应力集中区和剪应力集中区,裂隙主要发生拉裂破坏。
牛国栋[7]（2019）在《考虑升温和洞口水分影响的寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析》文中研究表明为了分析寒区隧道端墙式洞门结构在考虑升温和洞口水分迁移、补给条件下的冻胀力学特征,本文在国家自然科学基金（项目批准号:41761015）的支持下,以青海某寒区隧道洞口段及端墙式洞门结构为工程依托进行针对性研究。结合寒区冻土的热力学相关特性,运用有限元计算软件,建立寒区隧道洞口段及端墙式洞门结构的有限元分析模型,考虑因洞口水分条件导致的围岩内部水冰相变及升温条件等因素,对寒区隧道进行分析。首先进行隧道洞口段及端墙式洞门结构附近温度场分布规律的研究,然后根据影响端墙式洞门结构冻胀力的温度场确定冻结深度大致变化范围,通过理论推导解析公式及数值模拟对端墙式洞门结构在考虑升温和洞口水分迁移、补给条件下的冻胀力进行计算,确定端墙式洞门结构所受冻胀力大致分布特征,并着手进行室内相似模型试验与解析计算、数值计算形成对比,验证所提方法的适用性。本文针对主要研究课题进行了下述工作:第一,在查阅大量隧址区的水文、地质资料获得土体随温度变化的物理力学及热力学参数资料的基础上,根据现场勘查结果确定热分析所需边界温度函数,继而对寒区隧道冻胀数值计算及解析计算在国内外的研究与发展作了详尽而系统的归纳阐述,提出满足本文所要研究的实际工程条件的初边条件,伴有相变温度场、水分场、应力场控制微分方程及其相应的三场耦合实现过程等。第二,建立伴相变的瞬态三维温度场数学模型,进行隧道洞口段围岩及衬砌、端墙式洞门附近围岩及主体衬砌结构的温度场分布规律研究,探知寒区隧道洞口段轴向和径向、洞门边墙结构和端墙结构附近的温度分布规律,得到近20年的洞门边墙结构冻融圈及端墙结构冻结深度的大致变化范围。第三,考虑隧址区升温及洞口水分迁移、补给条件下,采用相变温度场、水分场、应力场的耦合数学模型,进行端墙式洞门结构的水热力耦合数值计算,探明寒区隧道端墙式洞门边墙结构和端墙结构的冻胀力演化规律。第四,通过在总结已有冻胀模型的基础上,运用冻融圈整体冻胀模型和根据弹塑性力学方法推导出的冻胀力简明计算公式分别对端墙式洞门边墙和端墙结构进行解析计算分析。第五,根据相似理论开展寒区隧道洞口段的室内相似模型试验,研究寒区隧道洞口段冻胀力和温度的变化规律。第六,对室内相似模型试验、数值计算及解析计算结果进行对比分析,最终得出寒区隧道端墙式洞门结构的冻胀特征,为类似寒区工程冻胀特性分析提供一种参考及思路。
马永君[8]（2019）在《西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究》文中认为我国西部地区白垩系和侏罗系煤系地层具有成岩晚、胶结差、强度低、遇水泥化砂化、无稳定隔水层、层间导水性强的特点,煤矿冻结建井冻结壁解冻后井筒渗水、淹井等事故频发。本文以白垩系富水弱胶结红砂岩为研究对象,充分考虑弱胶结红砂岩在地层内部赋存的地应力条件,对弱胶结红砂岩冻融劣化的机理进行试验研究。首先基于力学试验获得了弱胶结红砂岩冻结及冻融劣化后的力学强度与变形特征,阐述了弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制。然后结合CT扫描及三维微细观结构重构技术给出了冻融劣化导致的弱胶结红砂岩微细观孔隙结构变化的量化规律。之后基于三轴渗流试验并结合声发射技术获得了弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性的变化规律,揭示了弱胶结红砂岩渗流-应力耦合作用下内部损伤、破裂的演化机制。最后建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型。详细结论如下:1.获得了白垩系弱胶结红砂岩冻结及冻融劣化后的强度与变形特性,阐述了弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制。白垩系弱胶结红砂岩强度低、胶结差、孔隙率高,对冻融作用非常敏感。相对于常温状态,-15℃冻结温度下红砂岩强度增加了 124.86%,但-15℃～20℃温度区间仅经历一次冻融后强度便下降了 33.50%。相对于无围压冻结及冻融,冻结及冻融过程中围压的存在使得红砂岩冻结力学参数增加,融化后的力学参数降低。白垩系弱胶结红砂岩含有大量不同尺寸的孔隙裂隙结构,孔隙裂隙网络可视为由若干冻融损伤单元组成,红砂岩冻融劣化是多种损伤机制的综合作用。冻融期间的地应力可认为是提高了孔隙裂隙的约束能力,防止冻结初期冻胀力过多消散,使冻结作用尽可能地向次级微孔隙发展,加深红砂岩的冻结程度,使红砂岩冻结力学参数提高,但随之红砂岩基质损伤加剧,融化后的力学参数降低。2.给出了由于冻融劣化导致的白垩系弱胶结红砂岩微细观孔隙结构变化的量化规律。白垩系弱胶结红砂岩孔隙的孔径大致分布在0～370 μm范围,其中以0～60μm孔径的微孔隙为主,占比超过68%。随冻融时围压的增加,红砂岩损伤加剧,冻融时的围压从0 MPa提高至12 MPa,红砂岩冻融后孔隙率的增加幅度从3.88%提高至8.53%。红砂岩冻融劣化主要体现在0～40 μm孔径区间的微孔隙数量及占比的增加,其中0～20 μm与20～40 μm半径区间的微孔隙占比增加幅度分别超过33%与 24%。3.获得了白垩系弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性的变化规律。渗透特性测试过程中,随冻融围压增加,白垩系弱胶结红砂岩冻融后的渗透率也显着增加,增幅超过13%,此外红砂岩渗透率随测试围压的增加而降低,随渗透压的增加而增加。三轴渗流加载过程中,不同围压下白垩系弱胶结红砂岩受力变形过程相似,具有明显的阶段性特征,但渗透率呈现出两种不同的演化模式,围压强度比小于0.5时,渗透率与受力变形阶段表现出很好的对应性,而围压强度比大于0.5时渗透率一直呈降低趋势。围压强度比小于0.5时,起裂应力之前红砂岩渗透率一直呈降低趋势,起裂应力后渗透率开始缓慢增加,扩容应力后渗透率增幅逐步加快,直至达到峰值渗透率,并且峰值渗透率滞后于峰值应力出现。受冻融影响红砂岩起裂应力之前的渗透率相对于冻融前显着增加,但起裂应力后的渗透率增加不明显,甚至出现降低。围压强度比大于0.5时,红砂岩逐步向延性发展,围压限制了竖向裂隙的扩展,红砂岩内部形成局部压缩带,渗透率一直呈降低趋势,与受力变形阶段间的关联性大大降低。4.揭示了白垩系弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合作用下损伤、破裂的演化机制。基于AE累计能量可将白垩系弱胶结红砂岩冻融前后三轴渗流加载过程中的AE活动划分为平静阶段、稳定增长阶段、爆发阶段及峰后阶段,红砂岩内部损伤演化过程同样可按照这四个阶段划分。随围压增加红砂岩最终的损伤程度减小,峰后承载能力增加,但冻融后红砂岩最终的损伤程度增加,峰后承载能力下降。加载过程中,红砂岩内部以微型破裂为主,随围压增加初始加载阶段AE信号逐步减弱,甚至消失,但AE能量峰值会显着增加,此外受冻融影响,红砂岩冻融后的AE能量峰值要小于冻融前。起裂应力前红砂岩渗透率与AE信号呈负相关,进入塑性阶段后,围压强度比小于0.5时渗透率与AE信号正相关,围压强度比超过0.5后渗透率与AE信号负相关,峰后阶段渗透率与AE信号呈负相关。加载过程中红砂岩内部新生裂隙逐步向剪切型裂隙发展,同时受冻融影响及围压的增加,加载各阶段剪切型裂隙比例均会增加。宏观层面上,随围压增加主裂面与最大主应力方向的夹角增大,红砂岩延性增加,峰值应力附近渗透率增加幅度逐步降低乃至相对较高围压下渗透率一直处于降低趋势。5.建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型建立了多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用下的统计损伤本构模型,该模型综合考虑了多孔岩石冻融阶段的损伤及冻融后渗流-应力耦合作用下的损伤,并利用试验验证了模型的有效性。
杨更社,申艳军,贾海梁,魏尧,张慧梅,刘慧[9]（2018）在《冻融环境下岩体损伤力学特性多尺度研究及进展》文中研究表明岩体因天然缺陷存在易受到冻融环境影响而产生损伤,冻融损伤过程实质上为反复冻胀荷载作用于缺陷引起的疲劳演化过程。但从冻融损伤存在显着的尺度效应,缺陷的不同空间尺度往往决定了冻融损伤评价尺度,如初始损伤以空洞、孔隙、微裂纹等为主的多孔岩石,其冻融损伤多表现为孔隙或微裂隙萌发、扩展、连通等,反映的是微、细观尺度范畴;而初始损伤以节理、裂隙等为主的岩体,其冻融损伤多体现沿宏观缺陷的局部化冻融损伤,属于宏观损伤尺度范畴。着眼于岩石冻融损伤尺度及对应损伤识别尺度两大关键问题,首先,依据岩石天然缺陷空间尺度进行量化分级,明确不同层级下的损伤特征及对应损伤识别方法;而后系统归纳微、细、宏观尺度下岩石冻融损伤识别及评价方法,明确不同尺度条件下冻融损伤识别手段及损伤力学机制。最后,结合现今岩石冻融损伤研究现状,提出岩体冻融多尺度损伤识别及评价机制发展方向,并初步探讨冻融诱发岩体损伤的微–细–宏观的跨尺度认知思路,有望对冻融诱发岩体损伤特性及对应性识别系统认知提供参考。
聂鹏[10]（2017）在《冻融损伤对砂岩力学特性影响的试验研究》文中研究说明由于寒区昼夜温差的交替变化及季节更替,寒冷地区水利工程、桥梁隧洞、道路地基等都将受到冻融损伤作用,从而影响寒区工程建筑的安全稳定。另外,在寒区水电工程及煤气矿山开发工程中,冻融损伤作用不仅使岩体工程的力学特性产生劣化,而且还会导致岩体裂隙渗透特性的变化。所以,准确掌握岩石在冻融损伤作用下的力学性质及渗透特性变化规律是评价寒区岩土工程变形破坏与安全稳定的基础。因此,本文以孔隙率较大的砂岩试样为研究对象,设计了冻融损伤后砂岩的单轴、三轴力学试验以及渗透率试验,并同步进行单轴破坏过程中的声发射监测。基于室内试验结果分析了砂岩在冻融循环损伤作用后的物理特性、力学性质、变形规律、声发射特征、破坏模式以及破坏过程中的渗透率变化规律,同时建立了砂岩在单轴压缩条件下基于声发射参数的损伤模型和在三轴压缩条件下的冻融损伤衰减模型。全文的主要研究结论如下:（1）归一化特征应力σcc/σp从干燥状态时的0.232 一直减小到冻融30次时的0.154,在弹性阶段及裂纹扩展阶段σci/σp和σcd/σp随冻融次数的增大呈变大的趋势。抗剪强度指标c从冻融循环0次到循环30次分别减小28.2%、24.7%、15.9%,其与冻融次数的定量关系可用负指数模型拟合;内摩擦角φ基本不受冻融损伤作用的影响。（2）在压密阶段,干燥条件的声发射撞击数是冻融岩样的4～10倍,且冻融条件下试样在该阶段出现的声发射定位点数所占比例较少。在渐进破坏后期,声发射撞击数、累计振铃计数及定位点数均较未冻融状态时弱。（4）经历相同冻融次数的砂岩随着围压的不同,其破坏模式也不相同,在单轴压缩条件下,砂岩的破坏模式为劈裂破坏;在中低围压作用下（2.5MPa、5MPa）,砂岩的破坏模式为单剪破坏;在高围压作用下（1OMPa）,砂岩的破坏模式为双剪破坏。（5）在相同围压和相同水压作用下,岩样的渗透率随冻融次数的增加而逐渐变大。不同冻融损伤条件下砂岩渗透率演化过程可分为4个阶段,即第Ⅰ阶段下降段、第Ⅱ阶段缓慢下降段、第Ⅲ阶段稳定上升段、第Ⅳ阶段急剧增加段。（6）本文建立的冻融损伤砂岩在单轴受压破坏时的全应力-应变损伤模型,既能利用声发射手段实时无损检测的优点,又能充分考虑冻融损伤对砂岩裂纹闭合阶段的影响。砂岩的三轴峰值强度及残余强度与冻融循环次数之间的的定量关系模型可以统一表示为σ = exp（-mN）σ0,其中模型参数m随着围压增加而变小,它们之间具体的定量关系值得进一步研究。
二、风火山隧道冻融循环条件下岩石损伤扩展室内模拟研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、风火山隧道冻融循环条件下岩石损伤扩展室内模拟研究（论文提纲范文）
（1）冻融循环作用下白云岩边坡失稳机理及防护措施研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻融循环作用下岩石物理力学特性研究 |
| 1.2.2 冻融岩石的损伤和破坏机理研究 |
| 1.2.3 冻岩边坡的失稳机理及防护措施研究 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 冻融循环作用下白云岩物理力学特性研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 试样准备 |
| 2.3 试验内容 |
| 2.3.1 试验方案设计 |
| 2.3.2 试验步骤及方法 |
| 2.4 试验结果 |
| 2.4.1 未冻融岩样物理力学性质参数 |
| 2.4.2 冻融组岩样物理力学性质参数 |
| 2.5 冻融岩样物理特性指标分析 |
| 2.5.1 宏观冻融损伤 |
| 2.5.2 质量变化 |
| 2.5.3 纵波波速变化 |
| 2.6 冻融岩样力学特性指标分析 |
| 2.6.1 单轴压缩强度与冻融系数 |
| 2.6.2 弹性模量 |
| 2.6.3 应力应变曲线 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 冻融循环作用下边坡裂隙岩体的强度参数劣化规律 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 广义Hoke-Brown强度准则 |
| 3.2.1 准则简介 |
| 3.2.2 准则的发展与改进 |
| 3.3 冻融累积损伤效应下岩体强度参数的估值公式 |
| 3.3.1 冻融循环作用下岩体地质强度指标的估值公式 |
| 3.3.2 冻融循环作用下岩体扰动因子的估值公式 |
| 3.3.3 公式合理性验证 |
| 3.3.4 冻融循环作用下岩体的强度参数及劣化效应 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 冻融循环作用下白云岩边坡的稳定性分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 基于FLAC3D的季冻区白云岩边坡稳定性研究 |
| 4.2.1 FLAC3D有限差分软件简介 |
| 4.2.2 计算模型与网格划分 |
| 4.2.3 本构模型与物理力学参数选取 |
| 4.2.4 初始地应力场的生成 |
| 4.2.5 边坡塑性区发展规律 |
| 4.2.6 边坡位移变化情况 |
| 4.2.7 安全系数与临界滑动面 |
| 4.3 季节性冻融区岩质边坡的失稳机理 |
| 4.3.1 冻岩边坡的稳定性影响因素 |
| 4.3.2 冻岩边坡的失稳机理 |
| 4.4 季节性冻融区岩质边坡的防护措施 |
| 4.4.1 防护方案选择 |
| 4.4.2 防护方案设计 |
| 4.4.3 注浆锚固防护方案的数值模拟 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（2）不同埋深条件下地表活动层对寒区隧道冻融圈影响规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容与主要内容 |
| 第二章 寒区隧道温度场和水分场及其基本原理 |
| 2.1 寒区隧道温度场及其基本原理 |
| 2.1.1 温度场的研究意义 |
| 2.1.2 寒区隧道温度场基本方程 |
| 2.1.3 围岩比热容的计算 |
| 2.1.4 围岩导热系数的计算 |
| 2.2 冻土水分场分析 |
| 2.2.1 水分场的研究意义 |
| 2.2.2 寒区隧道水分场基本方程 |
| 2.2.3 寒区隧道中扩散系数和渗透系数 |
| 2.3 相变动态平衡关系 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 寒区隧道模型试验 |
| 3.1 隧道模型试验及数据采集系统介绍 |
| 3.1.1 高低温环境试验箱 |
| 3.1.2 温度水分采集系统 |
| 3.2 寒区隧道冻结模型试验方案确定 |
| 3.2.1 概述 |
| 3.2.2 寒区隧道模型试验相似准则 |
| 3.2.3 相似准则推导 |
| 3.2.4 试验系统的设计 |
| 3.2.5 试验材料 |
| 3.3 模型试验过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同埋深地表活动层对隧道冻融圈的影响规律 |
| 4.1 埋深30cm试验结果分析 |
| 4.2 埋深20cm试验结果分析 |
| 4.3 埋深10cm试验结果分析 |
| 4.4 不同埋深条件下地表活动层对隧道冻融圈规律总结 |
| 第五章 风火山隧道施工中地表活动层与隧道冻融圈时空探究 |
| 5.1 风火山隧道的地质状况 |
| 5.2 模型的建立 |
| 5.2.1 计算区域的确定 |
| 5.2.2 边界条件的确定 |
| 5.2.3 初始条件的确定 |
| 5.3 施工期间隧道温度场分析 |
| 5.3.1 毛洞计算及结果分析 |
| 5.3.2 初衬后围岩的温度场计算及结果分析 |
| 5.3.3 初衬后围岩水分场计算及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文试验的主要工作和得到的结论 |
| 6.2 论文研究的不足和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（3）泉太隧道围岩冻融损伤特性及隧道稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究总结 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 泉太隧道工程概况及冻融循环试验方案设计研究 |
| 2.1 泉太隧道工程概况 |
| 2.1.1 工程地质 |
| 2.1.2 气象条件 |
| 2.1.3 水文地质 |
| 2.2 泉太隧道围岩室内试验方案设计 |
| 2.2.1 试验前准备工作 |
| 2.2.2 仪器和设备 |
| 2.2.3 试验内容 |
| 2.2.4 试验目的 |
| 2.3 试验步骤 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 泉太隧道围岩冻融循环试验结果分析研究 |
| 3.1 泉太隧道围岩物理性质变化规律研究 |
| 3.1.1 围岩质量变化分析 |
| 3.1.2 围岩波速变化分析 |
| 3.2 泉太隧道围岩强度变化规律研究 |
| 3.2.1 岩石单轴抗压强度变化分析 |
| 3.2.2 岩石抗拉强度变化分析 |
| 3.3 泉太隧道围岩变形研究 |
| 3.3.1 应力-应变曲线分析 |
| 3.3.2 岩石破坏形态分析 |
| 3.4 泉太隧道围岩冻融破坏机理研究 |
| 3.4.1 围岩冻融劣化机理分析 |
| 3.4.2 影响围岩冻融的因素分析 |
| 3.5 本章小节 |
| 第4章 泉太隧道围岩冻融损伤模型研究 |
| 4.1 损伤力学基础 |
| 4.1.1 损伤力学发展历程 |
| 4.1.2 损伤力学基础原理 |
| 4.1.3 有效应力与应变等效假设 |
| 4.1.4 两个经典岩石损伤模型 |
| 4.2 在冻融-荷载作用下含裂隙花岗岩的损伤模型建立研究 |
| 4.3 损伤模型验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 考虑围岩冻融损伤劣化效应的隧道稳定性研究 |
| 5.1 泉太隧道数值模型建立及参数选取 |
| 5.2.1 建立数值模型 |
| 5.2.2 材料参数选取 |
| 5.2 泉太数值模拟结果研究 |
| 5.2.1 位移场分布特征 |
| 5.2.2 应力场分布特征 |
| 5.3 泉太隧道围岩受冻融作用下的稳定性研究 |
| 5.3.1 位移分析 |
| 5.3.2 支护力分析 |
| 5.3.3 围岩塑性区分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间科研成果及参与科研项目 |
| 致谢 |
（4）高海拔寒区特长公路隧道冻胀特性及防冻研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究综述 |
| 1.2.1 寒区隧道温度场及多场耦合研究现状 |
| 1.2.2 冻土和冻岩冻胀特性研究现状 |
| 1.2.3 寒区冻土冻岩隧道冻胀损伤机理研究 |
| 1.2.4 寒区特长隧道防冻保温技术措施 |
| 1.3 选题依据、研究内容及方法 |
| 1.3.1 选题依据 |
| 1.3.2 主要研究内容和方法 |
| 第2章 高海拔寒区特长隧道冻害及冻胀性分级 |
| 2.1 高海拔寒区隧道及冻害现象 |
| 2.1.1 高海拔隧道主要冻害现象 |
| 2.1.2 寒区隧道冻害因素分析 |
| 2.2 寒区高海拔典型特长隧道调查分析 |
| 2.3 冰碛地层工程特性及冻胀性分级标准 |
| 2.3.1 冰碛地层工程特性 |
| 2.3.2 冰碛地层冻土物理力学参数取值 |
| 2.3.3 冰碛地层冻胀率及冻胀性分级标准 |
| 2.4 冻结花岗岩石及岩体冻胀性分级标准 |
| 2.4.1 裂隙岩石及其冻胀率计算 |
| 2.4.2 冻结花岗岩冻胀性分级标准及依托工程冻胀性分级 |
| 2.4.3 不同冻胀级别隧道防冻要点 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高海拔寒区特长公路隧道风场-温度场研究 |
| 3.1 雀儿山隧道风场-温度场现场测试 |
| 3.1.1 现场监测目的 |
| 3.1.2 风场-温度场现场测试仪器设备 |
| 3.1.3 测点及测试断面布置 |
| 3.1.4 测试时间及频率 |
| 3.1.5 风场-温度场测试结果分析 |
| 3.2 隧道风流场-温度场理论模型 |
| 3.2.1 隧道内风流场及气固换热的基本假定 |
| 3.2.2 洞内风流湍流模型 |
| 3.2.3 风流温度场控制方程 |
| 3.2.4 气固换热及换热系数 |
| 3.2.5 围岩-结构温度场方程 |
| 3.3 基于SST湍流模型的洞内风流场—温度场数值计算模型及参数 |
| 3.3.1 模型主要尺寸参数 |
| 3.3.2 计算参数的确定 |
| 3.3.3 模型建立 |
| 3.4 隧道风场数值计算结果分析 |
| 3.4.1 风向 |
| 3.4.2 气压 |
| 3.4.3 风速 |
| 3.5 隧道温度场分布及变化规律 |
| 3.5.1 洞内气温场 |
| 3.5.2 二衬表面温度场 |
| 3.5.3 围岩温度场 |
| 3.6 现场测试及数值分析结果比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 冰碛地层-结构冻胀特性分析 |
| 4.1 寒区冰碛地层隧道冻胀特性的数值计算分析 |
| 4.1.1 热力学参数取值方法 |
| 4.1.2 隧道冰碛地层三维数值模型建立 |
| 4.1.3 冰碛地层数值计算结果分析 |
| 4.2 冰碛地层围岩-结构冻胀力原位测试及结果分析 |
| 4.2.1 原位测试原理和方案 |
| 4.2.2 现场测试结果分析 |
| 4.3 现场冻胀力测试及计算结果比较分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 岩质地层-结构冻胀特性分析 |
| 5.1 雀儿山隧道岩质地层地质及缺陷检测分析 |
| 5.2 岩质隧道热-流-固-损耦合理论模型 |
| 5.2.1 渗流场与温度场的基本方程 |
| 5.2.2 渗流场和温度场的数值分析 |
| 5.2.3 渗流荷载和冻胀荷载 |
| 5.2.4 围岩-结构损伤本构模型 |
| 5.2.5 耦合方程的求解 |
| 5.3 岩体冻胀力数值计算模型及参数 |
| 5.3.1 衬砌背后空洞存水冻胀数值模型的建立 |
| 5.3.2 裂隙水冻胀数值模型的建立 |
| 5.3.3 计算参数的确定 |
| 5.4 衬砌背后空洞存水冻胀计算结果分析 |
| 5.4.1 不同位置空洞存水冻胀对结构内力及位移的影响 |
| 5.4.2 未冻水体积含量对结构应力及位移影响规律分析 |
| 5.4.3 冻胀力作用下结构损伤扩展规律 |
| 5.5 岩体裂隙水冻胀数值计算结果分析 |
| 5.5.1 岩体不同倾角下裂隙水冻胀力对结构受力和变形影响 |
| 5.5.2 冻胀力随裂隙间距变化规律分析 |
| 5.6 富水裂隙围岩-结构冻胀力现场试验及比较分析 |
| 5.6.1 冻胀压力测试结果分析 |
| 5.6.2 衬砌结构内力测试结果分析 |
| 5.7 冻胀压力原位测试结果的比较分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 施工期及运营期防冻措施及效果分析 |
| 6.1 施工期防冻措施及效果 |
| 6.1.1 施工期通风升温系统设计 |
| 6.1.2 施工期通风加热理论计算 |
| 6.1.3 施工期通风升温效果的现场测试 |
| 6.1.4 冰碛地层施工防冻措施 |
| 6.1.5 寒区富水裂隙硬岩地层注浆措施 |
| 6.2 运营期保温层材料选型及参数设计 |
| 6.2.1 保温隔热层材料选型 |
| 6.2.2 敷设保温层隧道气热耦合计算模型 |
| 6.2.3 计算结果分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的主要学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（5）丽香铁路金沙江玄武岩冻融风化特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻土与冻融循环研究 |
| 1.2.2 冻融循环试验方案研究 |
| 1.2.3 冻融风化损伤硏究 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 玄武岩物理性质试验 |
| 2.1 试件制备 |
| 2.2 玄武岩密度试验 |
| 2.2.1 试验步骤 |
| 2.2.2 成果计算整理 |
| 2.3 玄武岩含水率试验 |
| 2.3.1 试验步骤 |
| 2.3.2 成果计算整理 |
| 2.4 玄武岩纵波速度试验 |
| 2.4.1 试验步骤 |
| 2.4.2 成果计算整理 |
| 2.5 玄武岩饱和前后物理性质变化分析 |
| 2.5.1 玄武岩饱和前后质量、纵波速度变化 |
| 2.5.2 玄武岩饱和前后纵波速度与孔隙率关系 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 玄武岩冻融循环试验研究 |
| 3.1 冻融时长试验研究 |
| 3.1.1 试验方案 |
| 3.1.2 理论依据 |
| 3.2 时长试验结果分析 |
| 3.2.1 温度试验结果分析 |
| 3.2.2 不同冷冻时长实验结果 |
| 3.2.3 不同水浴时长试验结果 |
| 3.2.4 试验结果分析 |
| 3.3 冻融循环试验方案设计 |
| 3.3.1 试验方案 |
| 3.3.2 试验步骤 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 冻融循环试验结果 |
| 4.1 玄武岩试件的外形变化 |
| 4.1.1 玄武岩试件的宏观变化 |
| 4.1.2 玄武岩试件的细观变化 |
| 4.2 玄武岩试件的质量变化 |
| 4.2.1 玄武岩试件的烘干质量变化 |
| 4.2.2 玄武岩试件的饱和质量变化 |
| 4.2.3 玄武岩试件的冷冻质量变化 |
| 4.3 玄武岩试件的孔隙率变化 |
| 4.4 玄武岩试件的波速变化 |
| 4.4.1 玄武岩试件的烘干波速变化 |
| 4.4.2 玄武岩试件的饱和波速变化 |
| 4.4.3 玄武岩试件的冷冻波速变化 |
| 4.5 玄武岩试件的力学性质变化 |
| 4.5.1 玄武岩试件的单轴抗压强度 |
| 4.5.2 玄武岩试件的弹性模量 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 玄武岩冻融风化特性研究 |
| 5.1 纵波速度与孔隙率 |
| 5.2 单轴抗压强度与孔隙率 |
| 5.3 玄武岩冻融系数 |
| 5.4 玄武岩试件冻融风化速率定量分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（6）基于细观结构分析的英安岩冻融劣化机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻融岩石宏观损伤研究 |
| 1.2.2 冻融岩石细观力学研究 |
| 1.2.3 冻融岩石数值分析研究 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 典型冻融岩石破坏案例分析 |
| 2.1 冻融劣化程度的多因素分析 |
| 2.2 天山公路岩石冻融劣化的影响因素 |
| 2.2.1 工程概况 |
| 2.2.2 冻融劣化的影响因素 |
| 2.2.3 冻融岩石破坏现象 |
| 2.3 西藏某水电站坝址区英安岩冻融劣化的影响因素 |
| 2.3.1 工程概况 |
| 2.3.2 冻融劣化的影响因素 |
| 2.3.3 冻融岩石破坏现象 |
| 2.4 岩石冻融的关键影响因素 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 英安岩岩石矿物成分的定量分析 |
| 3.1 英安岩岩石薄片鉴定试验 |
| 3.1.1 薄片制片程序 |
| 3.1.2 矿物成分鉴定结果 |
| 3.2 基于SEM-EDS的英安岩岩石矿物定量分析 |
| 3.2.1 基本原理 |
| 3.2.2 试样制备 |
| 3.2.3 SEM-EDS试验结果分析 |
| 3.2.4 矿物含量计算 |
| 3.3 矿物成分含量对英安岩岩石力学性质的相关性分析 |
| 3.3.1 英安岩的力学性质分析 |
| 3.3.2 相关分析 |
| 3.3.3 偏相关分析 |
| 3.4 英安岩各矿物组成的基本属性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 冻融条件下英安岩岩石细观损伤劣化分析 |
| 4.1 冻融试验设计方案及试验内容 |
| 4.1.1 试验方案设计 |
| 4.1.2 试验设备 |
| 4.1.3 试验步骤 |
| 4.2 冻融条件下物理参数的变化分析 |
| 4.2.1 质量变化 |
| 4.2.2 孔隙率变化 |
| 4.2.3 渗透系数变化 |
| 4.3 冻融条件下英安岩岩石细观结构劣化特征 |
| 4.3.1 破坏断口形态及裂纹扩展特征分析 |
| 4.3.2 矿物颗粒及孔隙结构变化特征分析 |
| 4.3.3 矿物晶体内的微裂纹劣化统计分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 冻融英安岩岩石细观破坏的有限元分析 |
| 5.1 冻融作用对含有裂隙岩石的细观结构损伤影响分析 |
| 5.2 数字图像数值分析方法的实现过程 |
| 5.2.1 基于Matlab-Canny算子的岩石SEM图像边缘检测结果 |
| 5.2.2 岩石数字图像数值分析方法的实现过程 |
| 5.3 细观结构模型建立及参数选取 |
| 5.3.1 模型建立 |
| 5.3.2 参数选取 |
| 5.4 英安岩岩石的温度场分布规律 |
| 5.5 英安岩岩石的应力场分布规律 |
| 5.6 英安岩岩石的位移场分布规律 |
| 5.7 英安岩岩石细观结构的冻融劣化分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（7）考虑升温和洞口水分影响的寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.3.1 寒区隧道冻胀特性数值模拟研究现状 |
| 1.3.2 寒区隧道冻胀特性解析计算研究现状 |
| 1.3.3 寒区隧道冻胀特性室内模型试验研究现状 |
| 1.3.4 寒区隧道冻胀研究存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容、研究方法及研究技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.4.3 研究技术路线 |
| 2 工程概况 |
| 2.1 工程介绍 |
| 2.2 气象水文条件 |
| 2.3 地质特征 |
| 2.4 水文地质特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 寒区隧道温度场与冻胀力室内模型试验研究 |
| 3.1 土样基本性能指标 |
| 3.1.1 土粒界限含水率试验 |
| 3.1.2 土样的击实试验 |
| 3.2 相似准则 |
| 3.2.1 相似理论 |
| 3.2.2 相似比的推导 |
| 3.3 室内相似模型试验设计 |
| 3.3.1 相似比及相似材料的确定 |
| 3.3.2 试验装置 |
| 3.3.3 试验区域的确定 |
| 3.3.4 模型试验测试内容及测点布置 |
| 3.3.5 试验过程 |
| 3.4 试验结果及分析 |
| 3.4.1 温度场测试结果及分析 |
| 3.4.2 应力测试结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 寒区隧道洞口段温度场数值模拟及分布规律研究 |
| 4.1 隧道洞口段伴相变瞬态温度场理论 |
| 4.1.1 伴相变瞬态温度场控制方程的建立 |
| 4.1.2 相变问题的处理 |
| 4.1.3 水分场控制方程的建立 |
| 4.2 隧道洞口段温度场数值模拟及分布规律研究 |
| 4.2.1 模型的边界条件 |
| 4.2.2 模型的计算参数 |
| 4.2.3 隧道温度场数值计算模型边界条件的确定 |
| 4.2.4 隧道温度场数值计算几何模型 |
| 4.2.5 求解模式 |
| 4.2.6 隧道初始温度场数值结果分析 |
| 4.2.7 隧道纵向三维伴相变瞬态温度场数值结果分析 |
| 4.2.8 隧道洞口断面伴相变瞬态温度场数值结果分析 |
| 4.2.9 隧道端墙式洞门端墙结构温度场数值结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析 |
| 5.1 寒区隧道冻胀机理 |
| 5.1.1 隧道端墙式洞门结构的冻胀机理 |
| 5.1.2 寒区隧道冻胀模型理论和冻胀力计算方法的研究 |
| 5.2 端墙式洞门结构冻胀力计算模型及冻胀力计算分析 |
| 5.2.1 洞门边墙计算模型及冻胀力计算分析 |
| 5.2.2 洞门端墙计算模型及冻胀力计算分析 |
| 5.3 寒区隧道水热力耦合数学模型的建立 |
| 5.3.1 水热力耦合控制微分方程推导 |
| 5.3.2 水热力耦合的数值计算思路 |
| 5.4 寒区隧道端墙式洞门结构水热力耦合数值计算 |
| 5.4.1 计算模型及参数 |
| 5.4.2 边界条件 |
| 5.4.3 端墙式洞门边墙结构计算结果分析 |
| 5.4.4 端墙式洞门端墙结构计算结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论及研究展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A COMSOL Multiphysics多场耦合重要操作步骤展示 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题来源 |
| 1.2 选题背景及研究意义 |
| 1.3 课题的国内外研究现状 |
| 1.3.1 岩石冻融物理力学性质研究 |
| 1.3.2 岩石冻融损伤机理研究 |
| 1.3.3 岩石CT扫描及三维重构 |
| 1.3.4 岩石流固耦合研究 |
| 1.4 存在的问题与不足 |
| 1.5 本文研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 白垩系弱胶结红砂岩冻融力学性质及劣化机理 |
| 2.1 红砂岩基本特征 |
| 2.1.1 红砂岩XRD成分分析 |
| 2.1.2 红砂岩细观结构 |
| 2.1.3 红砂岩基本物理参数 |
| 2.2 红砂岩冻结及融化后力学性质试验 |
| 2.2.1 试样制备及试验设备 |
| 2.2.2 试验方案 |
| 2.3 试验结果 |
| 2.3.1 常温试验结果 |
| 2.3.2 围压冻结试验结果 |
| 2.3.3 围压冻融试验结果 |
| 2.3.4 无围压冻结及冻融试验结果 |
| 2.3.5 结果分析 |
| 2.4 红砂岩冻结力学性质 |
| 2.4.1 冻结时的围压对红砂岩冻结力学性质的影响 |
| 2.4.2 红砂岩围压冻结强度 |
| 2.4.3 红砂岩围压冻结弹性模量与泊松比 |
| 2.4.4 红砂岩围压冻结粘聚力及内摩擦角 |
| 2.4.5 红砂岩围压冻结起裂及扩容应力 |
| 2.5 红砂岩冻结融化后的力学性质 |
| 2.5.1 冻融时的围压对红砂岩冻融后力学性质的影响 |
| 2.5.2 红砂岩围压冻融后的强度 |
| 2.5.3 红砂岩围压冻融后的弹性模量及泊松比 |
| 2.5.4 红砂岩围压冻融后的粘聚力及内摩擦角 |
| 2.5.5 红砂岩围压冻融后的起裂及扩容应力 |
| 2.6 白垩系红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化的微细观孔隙结构量化研究 |
| 3.1 冻融循环及CT扫描试验 |
| 3.1.1 试验设备 |
| 3.1.2 试样准备及参数 |
| 3.1.3 试验方案 |
| 3.2 CT图像处理及红砂岩三维孔隙结构模型建立 |
| 3.2.1 阈值分割 |
| 3.2.2 红砂岩三维孔隙结构模型建立 |
| 3.3 红砂岩冻融前后孔隙结构变化 |
| 3.3.1 红砂岩冻融前后孔隙率变化 |
| 3.3.2 红砂岩冻融前后孔隙半径分布变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 白垩系弱胶结红砂岩冻融前后渗流-应力耦合特性研究 |
| 4.1 红砂岩冻融前后渗透特性及渗流-应力耦合特性试验 |
| 4.1.1 岩样制备及试验设备 |
| 4.1.2 试验方案 |
| 4.2 红砂岩冻融前后的渗透特性 |
| 4.2.1 红砂岩渗透率测试结果 |
| 4.2.2 渗透压对红砂岩渗透率的影响 |
| 4.2.3 测试围压对红砂岩渗透率的影响 |
| 4.2.4 冻融围压对红砂岩渗透率的影响 |
| 4.3 红砂岩冻融前后的渗流-应力耦合特性 |
| 4.3.1 红砂岩冻融前后三轴渗流应力-应变关系曲线 |
| 4.3.2 红砂岩冻融前后三轴渗流加载中的力学特性 |
| 4.3.3 红砂岩冻融前后三轴渗流加载中的渗透特性 |
| 4.3.4 渗透率与变形关联性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 白垩系红砂岩冻融前后渗流-应力耦合下的损伤演化规律 |
| 5.1 声发射系统简介及信号处理 |
| 5.1.1 声发射系统简介 |
| 5.1.2 特征参数提取 |
| 5.1.3 声发射定位 |
| 5.2 试验方案 |
| 5.3 声发射与变形及渗透性关联分析 |
| 5.3.1 红砂岩变形破坏过程中的声发射特征 |
| 5.3.2 红砂岩声发射特征参数与渗透率关系 |
| 5.3.3 红砂岩三轴渗流加载过程中的损伤演化 |
| 5.3.4 红砂岩声发射空间演化及损伤定位 |
| 5.4 声发射拉、剪破裂识别及能量统计 |
| 5.4.1 基于声发射特征参数组合法的拉、剪破裂识别 |
| 5.4.2 红砂岩冻融前后加载过程中的拉、剪破裂演化规律 |
| 5.4.3 红砂岩冻融前后加载过程拉、剪破裂AE能量分布 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用统计损伤本构模型 |
| 6.1 岩石统计损伤本构理论研究现状 |
| 6.2 多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用统计损伤本构模型的建立 |
| 6.2.1 冻融阶段损伤的表征 |
| 6.2.2 渗流-应力耦合作用阶段损伤的表征 |
| 6.2.3 多孔岩石冻融后渗流-应力耦合作用统计损伤本构模型的建立 |
| 6.2.4 模型参数的确定 |
| 6.3 本构模型的试验验证 |
| 6.3.1 考虑渗流影响时本构模型的试验验证 |
| 6.3.2 不考虑渗流影响时本构模型的试验验证 |
| 6.3.3 与其他本构模型的比较 |
| 6.4 本章小节 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 课题研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）冻融损伤对砂岩力学特性影响的试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻融损伤试验研究现状 |
| 1.2.2 冻融损伤模型研究现状 |
| 1.2.3 冻融损伤机理研究现状 |
| 1.2.4 冻融损伤的影响因素总结 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 冻融损伤对砂岩渐进破坏影响的试验研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 试验仪器及方案 |
| 2.2.1 试验岩样 |
| 2.2.2 单轴加载试验及设备 |
| 2.2.3 声发射监测设备 |
| 2.3 冻融损伤砂岩物理力学特性分析 |
| 2.3.1 冻融损伤对砂岩纵波波速的影响 |
| 2.3.2 冻融损伤对砂岩力学特性的影响 |
| 2.3.3 冻融作用下砂岩单轴破坏模式 |
| 2.4 冻融损伤砂岩声发射特性分析 |
| 2.4.1 声发射参数及原理 |
| 2.4.2 声发射参数变化规律 |
| 2.5 冻融损伤对砂岩渐进破坏的影响 |
| 2.5.1 基于特征应力分析渐进破坏 |
| 2.5.2 基于声发射定位分析渐进破坏 |
| 2.5.3 冻融损伤对渐进破坏影响的机理探讨 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于声发射参数的冻融损伤模型 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 基于声发射参数的损伤变量 |
| 3.2.1 冻融损伤变量的推导 |
| 3.2.2 冻融作用后砂岩损伤演化过程 |
| 3.3 基于声发射参数的损伤模型 |
| 3.3.1 已有常温下损伤模型 |
| 3.3.2 裂纹闭合阶段的负指数模型 |
| 3.3.3 裂纹闭合后基于声发射参数的损伤模型 |
| 3.3.4 新的冻融损伤模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三轴压缩下冻融损伤砂岩力学特性研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 试验仪器和方案 |
| 4.2.1 试验岩样 |
| 4.2.2 试验方案及设备 |
| 4.3 试验结果分析 |
| 4.3.1 三轴应力-应变曲线 |
| 4.3.2 砂岩强度特性变化 |
| 4.4 三轴压缩下冻融砂岩力学特性分析 |
| 4.4.1 砂岩抗剪强度参数分析 |
| 4.4.2 砂岩破坏模式分析 |
| 4.5 冻融损伤砂岩强度衰减模型 |
| 4.5.1 冻融损伤强度衰减指标 |
| 4.5.2 峰值强度衰减模型 |
| 4.5.3 残余强度衰减模型 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 冻融损伤后砂岩渗透特性试验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 试验岩样及仪器设备 |
| 5.2.1 试验岩样 |
| 5.2.2 冻融试验方案及设备 |
| 5.2.3 渗透率试验方案及设备 |
| 5.3 渗透率变化规律分析 |
| 5.3.1 渗透率的计算理论 |
| 5.3.2 冻融损伤作用后砂岩渗透率的变化规律 |
| 5.4 冻融损伤砂岩破坏过程中渗透特性演化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
四、风火山隧道冻融循环条件下岩石损伤扩展室内模拟研究（论文参考文献）
- [1]冻融循环作用下白云岩边坡失稳机理及防护措施研究[D]. 李家欣. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [2]不同埋深条件下地表活动层对寒区隧道冻融圈影响规律研究[D]. 廉常青. 重庆交通大学, 2020(01)
- [3]泉太隧道围岩冻融损伤特性及隧道稳定性研究[D]. 万怡祯. 吉林大学, 2020(08)
- [4]高海拔寒区特长公路隧道冻胀特性及防冻研究[D]. 严健. 西南交通大学, 2019(03)
- [5]丽香铁路金沙江玄武岩冻融风化特征研究[D]. 李家伟. 西南交通大学, 2019(03)
- [6]基于细观结构分析的英安岩冻融劣化机理[D]. 姚青. 成都理工大学, 2019(02)
- [7]考虑升温和洞口水分影响的寒区隧道端墙式洞门结构冻胀特性分析[D]. 牛国栋. 兰州交通大学, 2019(04)
- [8]西部冻结凿井白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理试验研究[D]. 马永君. 中国矿业大学(北京), 2019
- [9]冻融环境下岩体损伤力学特性多尺度研究及进展[J]. 杨更社,申艳军,贾海梁,魏尧,张慧梅,刘慧. 岩石力学与工程学报, 2018(03)
- [10]冻融损伤对砂岩力学特性影响的试验研究[D]. 聂鹏. 武汉大学, 2017(06)