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陕北黄土路基冻融变形水热力耦合分析

冻融循环；路基病害；冻土；黄土；水热力耦合

陕北黄土路基由于土质地疏松，稳定性差，极易受到侵蚀的影响而形成陷穴，使得黄土地基病害频发。而黄土路基稳定性常受到季节性冻融循环的影响，而冻融循环对土的影响是复杂的热-水-力耦合作用的结果。因此针对存在的路基病害问题，选取陕北某铁路路基为研究对象，结合陕北路基工程特点，建立考虑热-水-力耦合的有限元模型，研究了冻融周期、冻融循环次数、冻融温度振幅、含水率对黄土传热、水分迁移及变形的影响。研究结果表明：（1）样品不同高度处温度变化随着顶部温度变化呈现相同周期性变化趋势，并且具有温度滞后效应；（2）冻融循环导致黄土水分重分布，在中下位置存在一个含水率最小剖面；（3）黄土冻胀变形量与含水率、冻融振幅、冻融周期呈正相关，随冻融循环次数的增加呈现先增大后趋于稳定的趋势。对于含水率高的黄土，冻融温度振幅、冻融周期的增大将引起的湿陷变形增大；（4）冻胀变形量与冻融循环次数之间存在着较好的指数关系；冻胀变形量与温度梯度之间存在较好的高斯关系。