饱和正冻土水热力耦合模型及其工程应用研究

《饱和正冻土水热力耦合模型及其工程应用研究》共分为7章：第1章，分析综述国内外冻土力学的发展历史与进展，重点总结了现状研究和应用的不足，提出了待解决的问题、新的研究思路、技术路线等；第2章，根据多孔多相介质力学研究方法，通过对冻土多孔多相微元体的平衡方程、各相成分之间的变形协调方程进行分析，推导了冻土体单元的连续性方程及各相成分的能量转换与传递方程，建立了全面考虑冻土中土骨架、冰、水三相介质的水、热、力与变形的真正耦合作用的饱和正冻土的水热力耦合理论框架；第3章，通过引入动态内变量应变速率与温度变化速率构成的耗散势，建立了冻土骨架考虑温度影响的黏弹性本构关系，并将其纳入饱和正冻土水热力耦合模型中；第4章，结合实测冻土工程相变温度场的特点，引入了采用扩展有限元求解冻土工程带相变瞬态传热温度场的方法，阐述了带相变传热问题的扩展有限元程序设计与应用；第5章，在建立的理论构架下，针对饱和冻土体的三场全耦合控制微分方程组，进行了扩展有限元解析，建立了相应的数值模型与分析方法，并在充分剖析引进的奥地利大型岩土工程分析系统FINAL源程序的基础上，针对冻土力学与工程分析的特点与难点，开发出了冻土工程i场耦合分析系统3GExFEM；第6章，以徐学祖、M.Fukuda的试验资料为基础，对已开发的分析软件系统3CEXFEM进行了全面的验证，在该软件得到试验验证的基础上，针对清水河大桥桩基问题及214国道花石峡冻土路基进行水热力三场耦合分析。