桩基础约束条件下季节冻土场地冻胀量的二维数值求解

根据热传导理论建立水热相互迁移模型,利用有限差分方法求解二维季节冻土的时程温度场,由二维土体中水份迁移质量微分方程求解成冰量,进而得到场地的自由冻胀量。由于建筑物基础的侧表面对土体冰胀过程产生约束作用,使土体产生与冻胀相反的约束变形,因而桩基础约束条件下季节冻土场地的最终冻胀量为有限差分方法求解的自由冻胀量与约束冻胀量之差;该理论计算结果与模型试验实测值基本吻合,验证了该数值求解方法的正确性与合理性。     

土体冻胀试验系统的研制与应用

为了研究土体在不同环境下的冻胀特性,自主设计研制了土体冻胀试验系统.该系统模拟自然条件下路基土的工作状态,从温度荷载的加载方式、上覆荷载的加载方式、水分补给方式、侧向约束条件等方面严格控制试验环境.基于温度控制盘、滑动绝热装置的创新设计,在实验室内实现了对路基土冻胀过程的真实模拟,并实现了冻结过程中温度分布、上覆压力和冻胀变形的实时监测.最后,通过饱和粉质黏土冻胀试验的测试结果,验证了该系统的可靠性和有效性,明确了土体冻结过程中的温度分布特征和冻胀变形规律.     

不同间歇冻结模式土体冻胀控制试验研究

选取冻胀敏感性粉质粘土,进行了连续冻结、全间歇冻结、后间歇冻结模式下的冻胀试验,得出了土体冻胀量、冻结锋面、温度梯度的变化规律及冻结模式与冻胀控制之间的关系.结果表明:与连续冻结模式相比,全间歇冻结、后间歇冻结模式下的冻胀量分别减少了14.4%、43.6%.不同变温起始时间对冻土冻胀控制效果不同,后间歇冻结模式能够更加有效地控制冻胀量的发展.后间歇冻结模式下,土体内已冻区的温度梯度小,是造成后间歇冻结模式下土体冻胀量小于全间歇冻结模式下土体冻胀量的主要原因,可以考虑通过减小冻胀量快速增长阶段曲线的斜率更有效地进行冻胀控制.     

人工冻结土体冻胀融沉的模型试验

在分析人工冻结土体与自然冻结土体的冻结差异、比较国内外土体冻融模型试验装置的基础上,介绍了所研制的人工冻结土体冻胀融沉模型试验装置及其应用情况．并利用该试验装置对徐州地区常见的粘土进行了冻结试验,检验了该试验装置的可靠性和实用性;得出了人工冻结土体在冻融过程中土体在垂直方向上的冻胀远小于它在该方向上的融沉等几点结论     

重塑粘质黄土冻胀敏感性试验分析

以沈哈高速铁路沿线具有代表性的粘质黄土为研究对象,在室内冻胀试验条件下,研究了非饱和含水量、冷端温度、冻结速率、补水条件以及冻融循环对土体冻胀特性的影响。试验表明,在封闭系统下,非饱和土体冻胀系数随含水量增大而增大,且最终趋于一个稳定数值;封闭系统下,随着冷端温度的降低,含水量较大土样的冻胀系数逐渐减小,含水量较小土样的冻胀系数逐渐增大;开放系统下,土样冻胀系数随冻结速率的减小逐渐增大,且增幅越来越大;外界补水条件下,土体冻胀量增加显著,但随含水量的增大,其影响逐渐减弱;干密度较小土样的冻胀总变形随冻融循环次数的增加呈指数递减的趋势,干密度较大土样则呈指数增加的趋势。     

冻结法施工中的冻土特性试验研究

为获得冻结法施工中土体冻胀融沉特性规律,以某地下联络通道工程为原型,根据相似理论,进行了水平冻结模型试验。结果表明,冻胀融沉过程中,土体温度先迅速降低后升高,维持在0℃一段时间后,继续缓慢升高至室温;土压力值先增加后减小,其中,竖向土压力值随深度的增加而增大,相同埋深下,距冻结管越近,水平土压力值越大;土体融化固结沉降值明显大于冻胀位移值,土体竖向位移较水平位移变化显著。积极冻结期内土体温度降低速率变慢,且埋深越大、距冻结孔越近,土体温度降低越快、降幅越大;无侧限土体压力值先增加后减小,侧限土体压力值则逐渐增大,全封闭土压力值变化率更显著。     

间歇冻结控制人工冻土冻胀的试验研究

土体冻胀容易引起地表产生不均匀变形，因此控制冻胀的产生和发展始终是人工冻结技术的重要课题．通过试验比较了人工冻土在连续冻结模式、控制时间的间歇冻结模式和控制深度的间歇冻结模式下，土体冻胀的发展变化规律及冻胀控制与冻结模式之间的关系．结果表明：与连续冻结和控制时间的试验相比，在冻结锋面趋于稳定和温度梯度趋于恒定前，采用控制冻深的间歇冻结模式能够有效地抑制人工冻土冻胀的发展，冻胀量仅为连续冻结模式的19．8％；不同的变温起始时间对冻土冻胀控制的效果不同，在冻结过程刚刚进入拟稳定阶段时，迅速改变冷端温度，将使土样内的温度场不能达到稳定状态，从而推迟起始冻胀的时间，抑制冻胀的产生．     

水泥土冻胀特性试验研究

为了从理论上揭示水泥土抑制冻胀的规律,对掺入不同比例水泥的南京地区典型黏土和砂土进行了冻胀试验研究.试验结果表明:黏土质水泥土和砂土质水泥土的冻胀率均随水泥含量增大而减小,随含水率增大呈线性增大,随龄期增大呈指数减小,随温度升高而呈线性增大,随荷载增大呈指数规律减小;且冻胀率与水泥掺入比变化规律均存在一个最佳掺入比,最佳掺入比对应土体较小的冻胀率,南京地区的典型黏土和砂土的最佳掺入比分别为10%、5%.综合分析可得:冻结法施工时,在土体中预先注一定量的水泥浆并将放置一段时间后再冻结,可减小由于冻胀对工程和环境造成的影响.     

冻胀作用对地下连续墙基坑支护结构影响数值模拟

为分析冻胀作用对地下连续墙结构的影响,对某地铁车站基坑进行数值模拟分析.数值模拟结果表明,在基坑顶部附近的土体处于双向冻结状态,对地下连续墙的水平位移与支撑轴力造成了的影响.冻胀作用使地下连续墙的最大水平位移增大1.67倍,且水平位移增长主要出现在基坑上部;支撑的轴力在负温期间增大2倍～9倍,会超出轴力的控制值;对于高纬度地区的基坑在越冬的过程中应采取措施减小冻胀带来的危害.     

长春市道路冻胀耦合模型研究

在季节性冻土地区,道路随季节交替发生冻融循环变化.本文讨论了土质、温度、含水量、荷载对冻胀的影响,将水、热、力进行综合分析,建立了长春市道路的冻胀耦合模型,研究了冬季冻结过程的温度、湿度及应变的变化规律:(1)路基土体内的水分向冻结锋面的迁移,使冻结区含水量增加,在冻结稳定后,在冻结锋面附近形成一个含水量峰值约60%;(2)路基内的温度由开始的不均衡状态逐渐向线性分布发展;(3)因冻胀其体积应变随着冻结深度的增加而减小,在冻结锋面上体积应变也达到了极值.     

2006版的两个“抗冻胀设计规范”中冻胀量问题的探讨

分析了2006版的两个“抗冻胀设计规范”中的冻胀量计算公式和冻胀量与冻深关系曲线图存在的问题,提出了修改建议。     

季冻区公路路基病害与设计研究

吉林省按照公路自然区划隶属于季节性冰冻地区,公路路基面临着±30qC的温度变化．冬季,路基在低温、土质及湿度耦合作用下,容易产生冻胀现象;而春季升温时,由于高温、土质及温度的耦合作用,使路基易产生翻浆现象。我国现行半刚性基层沥青路面的设计规范中,给出16种特殊路基的处理方法,但不包括季冻区路基。本文在大量调查季冻区公路路基病的基础上,提出了对季冻区路基设计补充控制指标的思想．采用这一思路进行季冻区公路设计,则对于路基病害有很强的针对性．     

季节性冻土地区基础浅埋问题

对季节性冻土地区基础浅埋的必要性做了明确的论述。     

软黏土三维水-热-力耦合冻融模型及应用

人工地层冻结法是沿海地区软黏土进行地层加固的一种常见绿色工法,地下空间开挖的大型及复杂化使目前冻结法面临更加复杂的渗流环境.为此,通过分凝冻胀理论刚性冰模型的三维化推广,建立能考虑水分迁移的热-水-力耦合作用冻胀融沉模型,以模拟复杂渗流环境下的人工冻结工程.基于模型使用COMSOL有限元进行模拟,与同尺寸室内模型试验数...     

正冻土中的水热耦合模型

根据温度梯度诱导薄膜水迁移的冻胀机理,建立了模拟标准样品无盐土冻胀过程的水热耦合模型。模型需要输入的参数包括：干密度、含水量、孔隙度、未冻水含量（－1℃)、导 热系数、渗透系数及边界温度条件、冻结周期和时间步长等。计算结果包括：冻胀量、冻结深度、冰分凝温度、冻结缘厚度。通过与实际冻胀实验结果比较,模型所预测的冻胀量和浆深与实测值相差分别为1.12%-15.77%和5.38%-10.35%,冻结缘的厚度变化在时间上有三种方式：即持续增大、 增大后逐渐减小、增大后相对稳定。     

水平冻结加固冻胀融沉模拟试验

为填补当今学界在冻胀防治技术的应用研究方面的空白,文章结合上海地铁建设工程实际,采用模拟试验的方法,分析研究了预留管拔除法和热盐水循环法抑制冻胀的机理以及抑制冻胀的实际效果和相关的影响因素,为上海软土冻结加固冻胀融沉的防治提供了理论依据和有关的参考数据.     

U形玻璃钢渠道抗冻胀效果数值模拟

为研究U形玻璃钢渠道在北方季节性冻土区的抗冻胀效果,采用有限元分析软件ANSYS对玻璃钢渠道的温度场和位移场进行模拟分析,研究了衬砌板的冻胀变形.结果表明：与混凝土渠道相比,玻璃钢渠道能使衬砌板的冻胀变位值更加均匀,冻胀不均匀程度也较小,且玻璃钢材料本身具有良好的韧性,适应变形的能力很强,具有良好的抗冻胀效果,值得推广.     

黑龙江省引嫩红旗泡水库渣油沥青─砼料石护坡冻害分析

本文结合实例分析了渣油沥青━砼料石护坡冻胀的产生、发展及破坏规律。得出渣料护坡在寒区是可行的结论．