线热源法测量冻土热参数的适用性分析

提出了应用线热源法测量冻土热参数存在的问题,冻土中未冻水含量随温度的变化是导致线热源法测量误差产生的根本原因。对二维无限大——点热源热传导方程进行简化得到一维中心对称——热流边界热传导方程。采用双针法对不同温度的环刀土样进行了测试并对冻土传热过程进行数值试算,反演得到不同温度的相变热容和未冻水含量。结果表明:当温度大于-0.7℃时,相变热容值远远大于冻土体积热容并且随温度急剧变化,线热源法测量的结果严重失真;当温度介于-0.7~-4℃时,线热源法测量结果仍有较大的误差;当温度低于-4℃时,相变热容值很小且比较稳定,线热源法测量的热参数能满足一定的精度要求。     

基于平行板电容传感器的季节性冻土冰锋面识别方法

针对季节性冻土冰锋面结构非接触识别问题,在对季节性冻土结构变化规律及物理力学性质分析的基础上,提出一种基于平行板电容传感器的季节性冻土冰锋面识别方法。该方法通过模拟季节性冻土温度变化,可给出不同温度下季节性冻土电容变化规律,并基于Boltzmann函数建立了季节性冻土电容与温度变化的数学模型。不同温度下测试得出季节性冻土中电容随温度的升高而逐渐增大,最终趋于常值;温度在-4～4℃,季节性冻土的电容随温度变化速率较快;季节性冻土处于较低负温状态和完全处于正温状态时,电容基本稳定。针对冻土区、冰锋面处、融土区的试验可得出,该方法可以有效地识别和分析季节性冻土冰锋面结构及其变化规律,误差在10%以内。     

冻土地区工程桩负摩阻力试验研究

在太阳辐射热的条件下,考虑冻土工程性质的变化,进行室内冻土与混凝土圆柱间负摩擦力试验,分析负摩擦力fn土融沉量S变化关系fn=f(S),分析不同含水量条件下负摩擦力fn与土融沉量S的时程关系曲线及两者变化关系和含水量对负摩擦力fn、融沉量S的影响.计算活动层的融沉及负摩擦力的发展对桩基承载力衰减影响,即夏季冻土融化时,正融土中桩的承载能力衰减了8％左右.     

冻土导热系数测试和计算现状分析

为认知冻土导热系数测试和计算方法的研究现状,从而服务于冻土温度场的计算,介绍了冻土导热系数的研究背景和导热系数对冻土温度场的贡献,并对冻土的组成和导热系数随不同负温变化的原因进行了分析。阐述了目前冻土导热系数的测试技术、计算方法、理论计算模型及土中固相矿物导热系数的确定方法,并分析了其优缺点和误差存在的原因。对冻土导热系数随温度、干密度、含水率等因素变化的研究成果进行了整理,分析了基于测温法确定冻土导热系数存在的误差及其原因,并初步提出了一种修正冻土导热系数测试结果的方法。在此基础上,提出了对冻土导热系数测试和计算的建议和展望。结果表明:温控环境和测试过程中的相变热对导热系数实测值均存在影响,从未冻水含量的角度修正相变潜热对导热系数测试过程的影响具有理论可行性;线性回归预估模型应考虑土质对测试值的初始影响,从相间热量平衡的角度建立导热系数的理论模型,对于温度场解析问题的研究具有重要作用;考虑土颗粒的多孔特性,推演不随密度变化的土中固相物质导热系数的确定方法,对于提升冻土导热系数计算模型的预测精度具有基础作用;从微观角度出发,建立能够反映土体冻结速率的导热系数模型应是冻土导热系数研究区别于常规土体的重要方向;统筹考虑导热系数、比热和潜热对温度场的影响,从温度场的角度验证导热系数计算模型的可靠度是必要的;所得到的结论可为冻土温度场解析解问题的研究和冻结法施工中的温度场预测提供借鉴。     

冻土未冻水含量与电导率的关系研究

冻土中未冻水与冰含量的确定是困扰寒区岩土工程研究的难题之一。通过对冻土的电导率进行测试,研究冻土电导率对含水率和温度的响应规律。试验结果表明,正温下电导率与温度的关系不能直接应用于负温条件,传统简单等效的方法会导致较大误差。基于冻土的导电理论建立冻土未冻水含量的电导率模型,实现了土体电导率模型在正温和负温区间的统一。分析孔隙电导率和表面电导率对总电导率的影响规律,论述了在冻结过程中可在误差允许范围内忽略孔隙电导率部分。并结合土体的冻结特征曲线数据,对简化的电导率模型进行试验验证,结果表明提出的模型与测试数据具有很好的吻合度,新模型简洁、有效。     

交通荷载作用下冻土路基动力反应分析

文中用ABAQUS商业有限元软件建立了冻土路基数值模型,分析了在轨道交通荷载作用下,冻土路基动力反应沿深度方向变化规律,并研究了列车运行速度和冻土负温对路基动力反应的影响。     

冻土融沉系数的经验确定方法

冻土融沉系数是计算冻土融化后沉降量的重要参数,也是多年冻土融沉性分类的一个指标.本文根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据资料,对细砾土、砂土、粉土、粘性土、泥炭化粘性土和泥炭质土这六类土,分别得出了估计其融沉系数a0的回归分析方程.同时还简单论述了采用超塑含水量(w-wp)因子估计山区粘性土融沉性的效果及原因,分析...     

基于混合量热原理的冻土比热容测试方法

土的比热容是冻结法施工中的重要参数,但既有混合量热法得到比热容是某一负温到平衡正温这一阶段的平均比热容而不是该负温点的比热容。根据黏土在冻结过程中孔隙水的相变随负温增加逐渐发生的客观事实,基于传统混合量热法建立了冻土比热容的递推算法。首先,待测试冻土试样分别由某一负温的左右两个微小增量开始,经混合量热法各个步骤后到达热平衡状态。则由负温开始至热平衡状态,试样吸收的热量Q,必然等于负温至0℃和0℃至平衡温度这两个阶段热量交换Q_1和Q_2的代数和。由于不存在相变,试样从0℃至热交换平衡温度需要的热量可以由常规的混合量热法获得。因此,试样由负温开始至0℃的热量可以通过两者相减得到,并可进一步得到试样由该负温左侧增量升温至该负温右侧增量需要的热量。最终,试样在该负温点的比热容可以根据比热容的定义得到。本文建立的冻土比热容递推算法能得到某温度点的比热容而非某温度段的平均比热容,且包含了潜热的贡献,因而更为合理有效。     

正交各向异性冻土与建筑物相互作用的非线性有限元分析

将冻土与扩大墙基作为一个整体结构,将各向弹性模量及泊松比随温度、水分、应力变化的冻土视为正交各向异性的非线性材料;将冻土冻胀系数作为负线膨胀系数,按结构温度应力的计算方法,应用结构非线性分析的有限元法,对冻土与扩大墙基之间的相互作用进行数值计算,获得其应力场、位移场及冻土与扩大墙基之间的各种作用力;理论分析结果与模型试验吻合,提出了一种求解冻土与基础相互作用的通用数值分析方法,供生产设计参考应用。     

基于地埋管换热器热响应测试的土壤热物性参数估算方法

根据实测地埋管换热器进出水温度和流量,分别用线热源解析模型、柱热源解析模型和一维数值模型估算土壤的导热系数、孔内热阻和单位体积热容。介绍了二三参数估算法,三参数估算法可同时估算导热系数、孔内热阻和单位体积热容,但计算时间太长,对计算机的内存要求也较高;二参数估算法对导热系数和孔内热阻进行寻优搜索,单位体积热容利用关联式计算,结果合理,计算时间较短。基于二参数估算法结果显示,一维数值模型的结果更接近实际值。     

冻土断裂力学破坏准则及其在工程中的应用

考虑冻土自身存在的各种缺陷及冻胀力的作用和影响,应用断裂力学理论与方法,研究冻土破坏的机理,建立了冻土断裂力学破坏准则。该准则适用于脆性破坏并在小范围屈服条件下的冻土。对于冻土地基临塑荷载的确定以及在较低负温下的地基基础的破坏问题,该准则也是适用的。通过实际冻土工程问题的应用表明,冻土断裂破坏准则符合冻土的实际和特点,是有效的。     

采用性别相关的深度神经网络及非负矩阵分解模型用于单通道语音增强

为了从带噪信号中得到纯净的语音信号,提出了一种采用性别相关模型的单通道语音增强算法。具体而言,在训练阶段,分别训练了与性别相关的深度神经网络-非负矩阵分解模型用于估计非负矩阵分解中的权重参数;在测试阶段,提出了一种基于非负矩阵分解和组稀疏惩罚的算法用于判断测试语音中说话人的性别信息,然后再采用对应的模型估计权重,并结合已训练好的字典进行语音增强。实验结果表明所提算法在噪声抑制量及语音质量上,均优于一些基于非负矩阵分解的算法和基于深度神经网络的算法。     

试论土的冻结及其破碎

前言粘土质原料是水泥工业的主要原料之一。在我国北方湿粘土质原料冬天都会冻结成块,简称为冻土。凡温度为负温或零温,并且含有冰的各种土均称为冻土。我们说冻土,并不是说土颗粒冻了,而是指土中水的冻结。而只有负温的干     

冻土原位旁压蠕变试验粘弹性模型分析

研究高温高含冰量冻土的蠕变特性,采用Menard旁压仪在青藏高原多年冻土区开展了大量的旁压蠕变试验,利用Merchant粘弹性模型对蠕变曲线进行回归分析并得到模型参数。结果表明,温度对高温冻土力学性质的影响要大于含水量。随着压力的增加,每级压力下冻土的瞬时应变在总应变中所占的比例逐渐减小。回归分析发现,瞬时剪切模量与负温的绝对值呈线性关系,而延迟剪切模量和粘滞系数与负温的绝对值之间为幂函数关系;当冻土的含水量达到46%时,各参数均出现峰值,而后缓慢减小,此结果与低温冻土有所差别。     

青藏铁路冻结粉质粘土动静三轴试验对比

直接针对采自青藏铁路工程中的粉质粘土,根据低温动、静三轴试验结果,进行了冻土的动强度与静强度对比研究。研究表明,冻土的静强度和动强度均随负温降低而增大、随含水率增加而减小,相应的静粘聚力、静内摩擦角和动粘聚力、动内摩擦角随负温及含水率的变化规律也如此;冻土的动强度随围压上升而增大;冻土的静力变形明显存在弹性、塑性两个不同性质的变形发展区,冻土的静强度在塑性变形区随围压上升有增大的趋势,但在弹性变形区这一变化规律不明显,并且在塑性变形区冻土静强度增长缓慢且发生一定的塑性流动;冻土的动内摩擦角随振次增大显著减小,而动粘聚力随振次变化较小。     

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.     

非饱和粉质黏土冻结温度和冻结变形特性试验研究

为掌握冻土冻结变形规律,揭示冻结变形机理,采用自行研制的温控体变仪精确测量不同饱和度、孔隙比土样的冻结变形,为计算冻土的体积含冰量,对非饱和粉质黏土冻结温度进行了测量。室内试验结果及其数据分析表明:(1)非饱和粉质黏土冻结温度(冰点)主要由土样初始基质吸力决定,基质吸力越大,冻结温度越低。(2)非饱和粉质黏土冻结变形随饱和度变化存在两种截然不同的机制,饱和度较低时,冰水相变影响较小,土体呈冻缩特征;饱和度较高时,冰水相变占主导作用,导致土体结构破坏,呈冻胀特征。(3)非饱和粉质黏土冻结体应变与土体体积含冰量和初始孔隙比具有良好的经验关系,可以基于体积含冰量和初始孔隙比预测土体冻结体应变,其中体积含冰量由土体冻结温度、温度、饱和度、干密度计算得到。     

大气温度升高下冻土桩负摩阻力试验研究

全球气温变暖,冻土的上限下移使得桩周土体融沉量改变进而引起桩侧负摩阻力的变化,最终影响桩基长期服役性能。为了研究大气温度升高对冻土区桩侧负摩阻力的影响,基于查拉坪大桥16号桩实际地勘资料,考虑大气温度升高预测10、30、50、70年后桩侧土体温度场变化,并基于预测的温度场开展室内模型试验,研究当年、10、30、50、70年后冻土桩桩侧负摩阻力的变化规律。试验得到冻土桩桩侧负摩阻力在10年、30年、70年分别为5.2 kPa、2.4 kPa、2.0 kPa。分析认为,在当年工况到10年后工况过渡的阶段,由于桩体和大气温度的共同作用,桩侧冻结力明显减小,桩侧产生较大的负摩阻力;随着年份的增加,较深处地温的降低使得桩侧冻结力明显增加,因此桩侧负摩阻力逐渐减小。     

冻结哈尔滨粉质黏土超声波速测定试验研究

采用超声波技术测定冻土动弹性力学指标正是目前冻土学术界及工程领域致力研究的一个热点。本文将基于日产UVM -2型声速仪对冻结哈尔滨粉质黏土超声波速测定结果 ,主要考察负温和含水率对超声波在冻土中传播速度及冻土动弹性力学指标的影响     

不同温度梯度冻结粘土破坏形态及抗压强度分析

采用先冻结后固结（GFC）的冻土试验方法进行3种温度梯度冻结黏土的三轴压缩试验,研究不同温度梯度冻土破坏形态以及温度梯度、围压对冻土强度的弱化效应。结果表明：①温度梯度对冻土破坏形态有明显影响,而围压的影响与温度梯度相比则可以忽略。不同温度梯度冻土破坏形态呈下端“胀开”型,均匀温度冻土破坏形态呈“腰鼓”型;不同温度梯度冻土破坏后的径向膨胀量和垂向压缩量沿不同试样高度的非均匀分布是温度梯度诱导的“非均质”效应的重要体现,且这种“非均质”程度随温度梯度增加而加强;②温度梯度对冻土破坏体积变形具有和温度相同的影响效应,即随温度梯度增加（或温度的增加）,不同围压冻土破坏后的体积变形由体缩逐渐过渡到体胀。③相同围压冻土强度随温度梯度增加而衰减,不同温度梯度冻土强度随围压增加而变化的规律与均匀温度场相同,均可理解为受微裂隙发育和孔隙冰压融影响而先增加后降低,但围压的弱化程度与温度梯度密切相关。④不同温度梯度冻土的三轴压缩强度可通过建立在主应力空间中分段线性屈服准则修正后予以描述。