多年冻土边坡的水热力耦合分析及软件开发.pdfVIP

第３１卷第４期中国地质灾害与防治学报Ｖｏｌ.３１Ｎｏ.４

２０２０年８月ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＨａｚａｒｄａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＡｕｇ.２０２０

ＤＯＩ:１０１６０３１/ｊｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１００３￣８０３５

多年冻土边坡的水热力耦合分析及软件开发

１ꎬ２２３２２

董旭光ꎬ董建华ꎬ何天虎ꎬ代涛ꎬ孙国栋

(１宁夏大学土木与水利工程学院ꎬ宁夏银川７５００２１ꎻ２兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾

重点实验室ꎬ甘肃兰州７３００５０ꎻ３兰州理工大学理学院ꎬ甘肃兰州７３００５０)

摘要:为了快速准确掌握多年冻土边坡的冻融反应规律ꎬ基于水热力耦合理论ꎬ依托ＭＡＴＬＡＢ编制了能反应土体多场耦

合机制的有限元程序ꎬ与经典试验对比吻合较好ꎬ验证了程序的可靠性ꎮ据此开发了一套可独立运行、操作简便的多年

冻土边坡水热力耦合分析软件ꎬ介绍了软件的功能和开发过程ꎮ结合算例分析了冻融作用下冻土边坡的反应特性ꎬ结果

表明:不同时刻边坡的温度、水分、应力和位移有明显差别ꎬ在坡面冻融交界面出现剪应力最大值条带ꎬ边坡水平位移在

冻结完成时ꎬ沿坡面大小基本相同ꎬ融化期结束时为上小、下大ꎬ融化时边坡的水平位移、未冻水含量均比冻结时大ꎬ而剪

应力最大值却小ꎻ暖季多年冻土稳定性较差ꎬ开发的软件对冻土边坡工程冻融计算有重要应用价值ꎮ

关键词:多年冻土边坡ꎻ水热力耦合ꎻ冻融作用ꎻ软件开发ꎻ数值计算

中图分类号:ＴＵ４７５文献标识码:Ａ文章编号:１００３￣８０３５(２０２０)０４￣００７７￣０８

ＣｏｕｐｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭｏｉｓｔｕｒｅ￣Ｈｅａｔ￣Ｓｔｒｅｓｓ

ｆｉｅｌｄｓｏｆｐｅｒｍａｆｒｏｓｔｓｌｏｐｅ

１ꎬ２２３２２

ＤＯＮＧＸｕｇｕａｎｇꎬＤＯＮＧＪｉａｎｈｕａꎬＨＥＴｉａｎｈｕꎬＤＡＩＴａｏꎬＳＵＮＧｕｏｄｏｎｇ

(１ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＹｉｎｃｈｕａｎꎬＮｉｎｇｘｉａ７５００２１ꎬＣｈｉｎａꎻ

２ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＬａｎｚｈｏｕ

ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＬａｎｚｈｏｕꎬＧａｎｓｕ７３００５０ꎬＣｈｉｎａꎻ３ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＬａｎｚｈｏｕ

ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＬａｎｚｈｏｕꎬＧａｎｓｕ７３００５０ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｓｔｅｒｔｈｅｌａｗｓｏｆｆｒｅｅｚｅ￣ｔｈａｗｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｐｅｒｍａｆｒｏｓｔｓｌｏｐｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙꎬｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

ｐｒｏｇｒａｍｔｏｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｍｕｌｔｉ￣ｆｉｅｌｄｃｏｕｐｌｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｗｒｉｔｔｅｎｗｉｔｈＭＡＴＬＡＢｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅ￣ｈｅａｔ￣

ｓｔｒｅｓｓｃｏｕｐｌｅｄｔｈｅｏｒｙ