多年冻土非稳态温度场分析

在冻土工程领域,国内外已经展开了广泛的基础性研究,取得了丰硕的成果.对冻土路基温度场问题,目前已有理论依据和计算方法,但是,只考虑了第一类边界条件.因此,有必要利用有限元软件同时考虑辐射、蒸发、换热等各种边界条件对冻土路基非稳态温度场进行分析.     

青藏铁路北麓河试验段地温分布对比分析研究

考虑相变和全球气温升高的影响,利用数值分析方法,对青藏铁路目前惟一的L型支挡结构的温度场进行了数值模拟.通过建立路基温度场有限元模型,选取适当的边界条件、初始条件及热学计算参数,计算北麓河试验路基断面10 a内的地温变化情况,并与2 a的地温实际测试资料进行对比分析.冻土融化深度数值计算和实测数据吻合较好,反映地温对气温变化的滞后响应特性,表明计算模型是可信的,计算结果可供参考.未来10 a的数值计算结果表明：最大融深（或冻土上限）没有下降,表明冻土已经形成新的平衡,冻土上限稳定.可以预见该土工结构最终会达到一个稳定的热平衡状态,表明L型这种柔性支挡结构应用于多年冻土地区是适宜的.     

青藏铁路多年冻土路基热—力稳定性数值仿真分析

结合冻土流变学、冻土物理学、冻土力学和传热学等相关学科的基本理论,并考虑水分场与温度场的耦合作用及温度对冻土路基力学特征的影响;同时引入冻土野外试验蠕变方程,进而建立了冻土路基的水、热、力（蠕变）分析数学模型,并编制了相应的有限元计算程序。随后,以青藏铁路某试验段路基为例,对多年冻土区路基的热—力稳定性问题进行了系统研究,并通过与现场实测数据对比发现,所建立的冻土路基热—力理论模型正确合理,较好地分析预测了青藏铁路多年冻土路基的长期稳定性。     

桩基施工对冻土地区桩基热影响分析

针对多年冻土地区灌注桩施工桩周温度场的热影响问题,研究水化热对桩基沿径向温度变化规律及影响半径问题。基于非稳态温度场控制方程,分别建立了桩和冻土的三维非稳态温度场控制方程,并考虑边界条件和冻融相变过程,最终建立了桩基非稳态温度场的有限元计算模型。运用该模型对实际工程中灌注桩基产生的水化热对桩周温度场的热影响问题进行分析,得出浇筑混凝土后,不同深度处随龄期增加沿径向桩基温度变化规律及水化热引起较大热扰动半径约为6倍桩径,水化热对桩周围土体有较大的影响而且时间长,应采取措施减小混凝土水化热,从而达到减小冻土区桩基热影响问题。     

非均质多圈管冻结壁三场耦合数值模拟研究

本文主要应用冻土耦合基本理论以及考虑冻土的流变性和非均质性,采用ADINA非线性有限元软件,根据模型试验的条件建立数值计算模型并设立计算边界条件,分析了非均质冻结壁冻结温度场、水分场和冻结应力场的发展特性,结果表明:①各圈管不同位置冻结主面温度呈现不同的分布形式;②温度梯度是影响水分迁移的主要因素;③冻土的冻结应力在冻结管处最大,在冻结管的两侧呈抛物线形状衰减趋势。     

多年冻土地区路基温度场和水分迁移场耦合问题研究

基于冻土路基特殊的工程性质,对水分迁移结果即含水量变化对温度场的影响特别是对热物理参数的影响进行了研究,考虑温度变化对土体水分迁移机理及计算方法进行了研究,提出了冻土路基水热耦合计算模型,并给出了水热耦合计算的总体流程图,实例计算揭示了冻土路基温度场和含水状态的横向差异。     

多年冻土区片石通风路基温度场数值模拟

通过对片石通风层换热性质的简化，假设了片石层等效导热系数的函数，借助有限元软件对冻土区片石通风路基温度场进行了二维数值模拟分析，根据计算结果，对片石通风路基保护冻土效果做出了评价，提出了片石通风层的合理厚度。     

稳态温度场面向对象的有限元分析程序设计

根据热传导的偏微分方程由变分原理导出稳态温度场的基本方程和边界条件,通过有限元法可以得到通用有限元计算方程.因此,采用八节点六面体等参数单元给出稳态温度场问题的单元刚度矩阵和边界热流向量的计算公式,并用VC 编程语言采用面向对象的技术编写了相应的计算程序.通过与ANSYS分析结果进行对比,有效地论证了该程序的可行性.     

考虑相变潜热的冻结温度场非线性分析

基于考虑相变潜热的有限元分析原理,结合现场实测,采用非线性有限元方法对某矿井筒冻结温度场进行了数值模拟,深入分析了冻结温度场、冻结壁平均温度和冻结壁有效厚度的发展规律。有限元计算结果与现场实测结果基本一致,较好地反映了实际情况。     

冻土区桥梁群桩基础地基回冻过程的非线性分析

考虑大气温度、水文地质条件、混凝土入模温度、冻土初始地温场的影响及相变效应,以传热学为基础,给出了冻土区桥梁群桩基础地温场控制微分方程、边界和初始条件,及其空间分析有限元计算模式。结合青藏铁路冻土区某桥梁工程实例对群桩回冻过程温度场进行了计算,将计算值与实测数据进行了对比,提出了回冻率的概念,并对回冻过程及前景进行了分析。     

内衬冻结管的低温力学性能试验与安全性判定

在冻结法施工中,冻结管断裂是一个广泛存在且较为严重的问题。因此,为了减少冻结管的断裂等事故的发生,本文开展了对不同规格内衬冻结管在低温下的力学性能研究,并在此基础上运用曲率检验法进行安全性判定,得出了其他条件基本一致的情况下,冻结管厚度越大,其承载能力越大,变形越小,抗弯性能越好,且冻结管的外加荷载与挠度呈非线性关系;同时也说明了曲率检验法不仅考虑了冻结管变形的最大位移,还考虑了冻结管的段高,从而得出了在安全性判定方面,曲率检验法优于常规的挠度检验。     

原状与重塑人工冻结粘土抗压强度特征 对比试验研究*

 在相同试验条件下分别对原状和重塑人工冻结粘土进行了单轴无侧限抗压试验。试验结果表明：原状与重塑冻结粘土的破坏特征不同，原状冻结粘土表现为脆性破坏特征，而重塑冻结粘土表现为塑性破坏特征。原状冻结粘土的抗压强度略低于重塑冻结粘土的抗压强度，而前者的弹性模量略高于后者。原状冻结粘土的破坏应变则明显小于重塑冻结粘土的破坏应变。     

Analysis of the Warming of Frozen Soil around a Cooling Column after Its Disconnection

A computational procedure, which takes into account phase transformations of the ice-water in a mass of precooled (frozen) soil after disconnection of the cooling system, is proposed; this makes it possible to predict the bearing capacity of the mass more accurately.     

Thermorheological model of a frozen-soil continuum

A method of evaluating the stress-strain state of frozen soils, which takes into account the existence of elastoviscoplastic and temperature deformations over time under variable external effects, is described. Translated from Osnovaniya, Fundamenty i Mekhanika Gruntov, No. 4, pp. 10–13, July–August, 1997.     

岩体滑坡冲击能计算及受灾体易损性定量评估

 滑体下滑及对受灾体冲击过程中,由于滑体内部的崩解碰撞将会耗散部分动能,而工程中通常采用简化的方法计算滑体冲击能,没有考虑内部耗能的影响。采用离散元法模拟得到滑体对受灾体的冲击力–时间曲线,根据冲量定律和能量守恒定律换算得到滑体冲击能。以实际工程为例,详细分析滑体下滑过程与冲击受灾体过程中的能耗规律。结果表明：同时考虑下滑和冲击过程中滑体内外部耗能的计算方法与只考虑滑体外部摩擦耗能的计算方法相比,冲击能计算结果相差较大,说明滑体内部耗能不可忽略。另外,还对冲击能和受灾体易损性影响因素进行分析。分析结果表明：在几何条件一定的情况下,冲击能对滑体内摩擦角最敏感,其次是受灾体与滑坡源的相对位置,再次是滑体节理间距、滑体密度与冲击面宽度,对滑体黏聚力最不敏感。另外滑体冲击方向会同时影响冲击能和抗冲击能。     

隧道联络通道及泵站冻结法施工数值分析

在市政隧道工程中,联络通道与泵站经常采用合并建造方式,因此在冻结法施工冻土帷幕时一般也需整体考虑,这样就形成了形状异常复杂的冻土帷幕结构。平面应变及解析很难,不易考虑,本文针对这种情况,对某隧道工程中冻结法联络通道及泵站合并建造施工进行了数值分析。主要分析开挖所对冻土帷幕受力与变形的影响以及冻土帷幕内应力与变形的分布情况,并指出帷幕中的最薄弱部位,同时也验证该工程中1.6m冻结帷幕厚度的安全性,对于类似工程施工有一定的指导意义。     

软粘土冻土挡墙蠕变特征及其设计

本文介绍上海淤泥质粘土冻土力学特性,通过淤泥质粘土大型平面冻土墙模拟试验,分析了平面冻土墙的变形场及其最大变形与各影响因素的关系,并获得其经验公式;研究认为冻土墙最大变形发生在墙中部顶端,影响冻土墙变形程度的因素依次为土压力、冻土墙温度、基坑深度、墙跨及培厚、暴露时间;并讨论了冻土挡墙的设计方法.     

冻土的本构关系

对冻土的应力-应变特性进行了深入研究,在姚仰平等考虑温度的UH模型的基础上,提出考虑温度影响适用于冻土的UH模型。与原有考虑温度的UH模型相比,提出的新模型仅增加了1个抗拉强度参数,既能反映冻结黏土的前期固结压力随温度降低而升高的特性,又能反映冻结黏土随温度降低黏聚力提高的强度特性。新模型的温度适用范围为-1~-30℃,与已有的试验结果进行对比,结果显示,新模型能够较为合理地描述冻土的基本力学特性。     

基于与围岩相互作用的冻结壁弹性设计理论

冻结壁设计理论是冻结法凿井技术的核心之一。传统的冻结壁厚度弹性设计公式在冻结壁与围岩的弹性模量之比小于 10 时有较大的误差。为了更合理地设计冻结壁,考虑了开挖卸载作用以及冻结壁与围岩的相互作用,建立了一个更符合实际的力学模型;推导出了其弹性解析解;分析了冻结壁与围岩的应力和位移变化规律;讨论了冻结壁厚度的设计方法;基于 Tresca 强度条件和 Mises 强度条件,分别建立了新的冻结壁厚度弹性设计公式。分析比较表明,新公式较传统的冻结壁厚度弹性设计公式更合理,更节省。     

基于OIF-Elman神经网络的燃气日负荷预测

与传统的Elman神经网络相比,采用具有输出一输入反馈机制的改进Elman(即OIF-Elman)神经网络对燃气日负荷进行预测,不仅计入了隐层节点的反馈,而且考虑输出层节点的反馈,以便从有限的训练样本中获得更多的信息.预测结果表明,在样本较少时,无论在训练速度上,还是在预测准确度上,OIF-Elman网络明显优于Elman网络.