青藏铁路冻土路基热力耦合与稳定性研究

"青藏铁路填土路基热-力耦合离散元研究" 青藏铁路建设中，冻土路基的稳定性和安全性是至关重要的问题。冻土因其内部含有冰，其物理和力学特性受外界温度变化影响显著，如强度、变形、电导率、渗透性等。在青藏高原这样的高海拔、低气压、强烈辐射环境下，冻土的这些特性动态变化，给道路工程带来特殊挑战。冻土路基的热、力稳定性直接影响到铁路的正常运行和使用寿命。 为应对这些挑战，科研人员采用了多种策略和方法。一方面，通过调整路基结构和材料，控制传导、对流和辐射的热量传递，以保持路基温度场的稳定。例如，已有研究表明，这种方法有效地预防了青藏铁路可能出现的路基病害。另一方面，运用数值计算技术，如有限元法、有限差分法、有限体积法等，对冻土路基的热力学稳定性进行深入研究。这些方法能够模拟水、热和土体特性的动态变化，分析路基的应力、变形和温度场。 具体研究案例包括：王铁行等人建立了冻土路基的二维数值模型，考虑土体流变变形和瞬时变形特征；汪双杰等人利用ABAQUS软件分析了冻土路基修建和使用过程中的位移和应力；许健等人对青藏铁路北麓河段进行了温度场和应力、变形场的计算与实测对比；毛雪松等人探讨了冻土路基变形场的二维分布规律；李宁等人基于三场耦合理论和分析系统3G2001，对214国道进行了数值模拟并验证了实验结果；李双洋和Li等人则引入冻土蠕变方程，建立了热、力学（蠕变）稳定性分析模型，预测了路基的长期状态。 尽管上述研究取得了显著进展，但它们大多基于连续介质力学的假设，忽视了颗粒间的非连续性影响。离散元方法（DEM）是一种更适用于考虑颗粒间相互作用和断裂行为的工具，尤其适用于研究颗粒状或破碎的冻土材料。通过引入离散元模型，可以更准确地模拟冻土路基在温度变化下的微结构演变和力学响应，从而提供更为精细和真实的预测，这对于提升青藏铁路填土路基的长期稳定性和设计优化具有重要意义。未来的研究应更多地结合离散元方法和热力学耦合原理，以更全面地理解和解决冻土路基的复杂问题。