考虑围岩不均匀冻胀的寒区隧道冻胀力解析解

为防止冻害,寒区隧道的设计需考虑冻胀力荷载。阐明寒区隧道围岩的不均匀冻胀性,推导考虑围岩不均匀冻胀性的寒区圆形隧道冻胀力解析解。围岩不均匀冻胀系数k=1时,本文解退化为赖远明围岩均匀冻胀时的弹性解。理论分析和计算分析表明,围岩均匀冻胀情况下,圆形隧道衬砌不会受到冻胀力作用。赖远明算例中计算得到冻胀力,是由于其采用的冻结围岩弹性模量小于未冻结围岩弹性模量,这与工程实际情况相反。其他冻胀力解析解采取了特殊的假定,而这些假定与工程实际情况相差较大,造成了计算所得冻胀力偏大。围岩不均匀冻胀性是引起寒区隧道围岩中冻胀力的重要原因,在合理的围岩弹性模量和不均匀冻胀系数取值范围内,解析解的计算结果和实际情况吻合较好。随着围岩不均匀冻胀系数k的增大,衬砌受到冻胀力作用,冻胀力的量值随k值增大而增大。当k值一定,冻胀力与冻结围岩弹性模量与未冻结围岩弹性模量的比值EII/EIII呈反比线性关系。     

季节性冻土切向冻胀力与冻胀性关系

通过冻胀率与切向冻胀力的测定 ,建立了季节性冻土切向冻胀力与土的冻胀性关系最佳曲线模型 ,并依据该模型推荐了不同冻胀土类的胀切向冻胀力值 ,为防治公路桥涵冻害设计提供了科学依据     

预施荷载对黏土法向冻胀力的影响分析

通过加荷固结稳定后的冻胀试验,分析了上覆荷载对冻胀的影响,得出冻胀与法向冻胀力的产生是相辅相成的,最后,将低液限黏土的法向冻胀力的分级标准与现有规范对比,得出各冻胀性类别的法向冻胀力界限值基本相同。     

冻胀量与冻胀力关系分析

<正> 目前国内外不少从事冻土的研究人员在寻找冻胀量与冻胀力之间定量的函数关系.本文就该问题谈一下笔者的意见.将冻土地基看成是各向同性的均质介质,并近似认为地基土在冻胀过程中冻胀量与冻胀力是在冻结锋面上发生及发展.文中所说的冻胀量是指在无负荷条件下的自由冻胀量;所说的冻胀力是指在无位移条件下基础受到的冻胀力.土的冻胀性沿深度的分布是不均匀的,就季节冻土地区的地基其冻胀率(单位冻深     

寒区隧道衬砌冻胀力分析

为了更全面地了解冻胀力对隧道结构影响,文章以西藏寒区矮拉山公路隧道为依托,采用理论分析和数值模拟热-结构耦合相结合的方法,分别计算分析了不同埋深、不同冻胀圈厚度和不同冻胀率三种工况下衬砌结构的受力情况。结果表明:理论及数值计算结果的规律存在高度一致,两者的误差在10%以内;随冻胀率和冻胀深度增大,冻胀力不断增大,随埋深增大,冻胀力反而减小,但随埋深增大减小幅度显著降低;冻胀力作用下,隧道衬砌薄弱部位主要集中在拱脚位置,其次在拱腰处,针对以上部位需加以重点设防。     

严寒地区冻土地质条件下阶型直柱基础的分析与研究

为了深入研究严寒地区冻土地质条件下直柱基础的应力应变特性,构建了阶型直柱基础模型,利用数值模拟方法分析基础在不同冻胀工况下的结构响应,并与未冻胀情况进行对比。分析结果表明切向冻胀力对于基础有明显的上拔作用,在强冻胀等级下基础发生上拔破坏。当冻土处于强冻胀等级及以上时,设计严寒地区输电线路基础需要考虑降低冻胀力的措施。     

冬季土体冻胀对基坑支护工程的影响及处理措施

目前,在基坑支护工程的土压力计算时,往往未考虑冬季土体的冻胀力。本文结合工程实例,介绍了土体冻胀对基坑支护的影响机理,提出了一些减少冻胀破坏和应急处理的措施。可供相关技术人员参考。     

风火山隧道围岩冻胀对支护结构体系的影响

针对目前在建的青藏铁路工程---世界第一高隧风火山隧道,探讨了围岩冻胀对隧道支护结构体系的影响,给出了隧道围岩冻胀力的弹性解;根据风火山隧道岩层地质条件,分析了寒区隧道支护结构的力学性能,得到了不同围岩完整度情况下,随着冻融圈厚度的变化,衬砌刚度不同、厚度不同时冻胀力的分布规律,确立了高海拔寒区隧道围岩冻胀对支护结构体系的影响;同时在明确冻土隧道冻害概念基础上,提出了减弱围岩冻胀对支护结构体系影响的有效措施。     

寒区裂隙冻岩隧道岩-水-冰力原位测试及冻胀力模型

为了研究寒区裂隙冻岩隧道冻胀力并建立合理的计算模型,以川藏公路雀儿山隧道为工程依托,组合利用水压力计、土压力盒和多点铂电阻温度传感器进行冻胀力原位测试,考虑静水压力,提出了裂隙成环贯通原位冻胀时的隧道宏观冻胀力理论模型,并将计算结果与原位测试结果进行了比较分析。研究结果表明：现场原位测试方法考虑了岩-水-冰在冻结过程中随时间和温度的变化特征,避免了对裂隙岩石细观结构模型的讨论,方案合理且易于实施;裂隙岩石冻结前水压力随径向深度增加而线性减小,径向1.5～2m围岩内裂隙水挤出形成急剧增压区间,靠近结构处水压力降到最低;原位测试得到冻胀压力0.615～3.355MPa,空间分布以拱顶处最小,拱腰处最大,冻胀力模型计算得到的冻胀压力约0.46MPa,去除水压力,裂隙成环贯通宏观冻胀力理论模型计算结果接近于工程实际。     

粘土切向冻胀力的试验研究

本文根据大庆龙凤地区野外冻土观测站的几年观测资料,研究了粘土切向冻胀力出现及发展规律,提出了不同冻胀等级土的单位冻切力设计取值。同时并研究了影响冻切力变化的诸因素,提出了一个以地中平均温度为主要影响参数的切向冻胀力的近似计算公式。     

渠道衬砌抗冻胀问题研究

研究了渠道衬砌体冻胀破坏的机理，提出削减和抵抗相结合的抗冻胀思路：探讨了冻结力及冻胀力的计算方法：并由此推算出衬砌体抗冻胀应采用的混凝七强度标号和砌体横截面各部位相应的厚度尺寸，拟定出渠道衬砌抗冻胀破坏的合理断面；提出了解决渠道衬砌体抗冻胀问题的具体措施，并在陕西省渭南市石堡川水库干支渠道抗冻胀设计中应用，取得很好效果。既解决了工程抗冻胀问题，节省工程维修费用，又大大地提高了灌溉渠道输水效率，节约水资源。     

裂隙岩体冻融损伤研究进展与思考

 裂隙岩体具有不同于土体的结构和强度特征,现有冻土理论不能解决低温岩体裂隙冻胀开裂、扩展演化问题,冻融过程中水分迁移机制、冻胀力的量值与萌生消散机制以及裂隙冻融扩展演化机制等是研究裂隙岩体冻融损伤的关键问题。对裂隙岩体中的水分迁移机制研究应立足于微观尺度,从分凝冰理论入手,关注于未冻水膜的迁移机制。低温裂隙岩体冻融损伤程度受到裂隙中冻胀力大小控制,而冻胀力大小和裂隙冻融扩展机制与裂隙的空间位置形态、未冻水含量、冻结温度以及岩石的物理力学性质等因素有关。几十年来,对岩体冻融裂隙扩展的研究主要集中在理论模型探究、室内裂隙岩体冻融试验和现场监测分析3个方面,取得了丰硕的成果,但目前关于冻岩的研究还远未成熟,要深入揭示裂隙岩体冻融损伤演化机制,还应借助于室内试验从裂隙岩体冻融水分迁移机制入手,以探究冻胀力量值的求解方法为初步目标,进而结合岩体裂隙扩展准则研究冻胀力对岩体裂隙网络发展的影响。     

几种典型土料冻胀敏感性试验研究

对三种典型土料进行不同含水量、饱和度和干密度条件下的一系列闭式冻胀模拟试验。研究了土的η-ω、η-γd关系,并对其进行线性分析,得出试验土料的冻胀规律。根据所得η-ω关系式,得出各种土料相应于各冻胀性分级的界限含水量值。进而分析各种土料的冻胀敏感性,并与有关文献进行了对比分析。     

寒区隧道衬砌厚度及冻害防治措施探讨

对寒区隧道所受的冻胀力进行了计算,从衬砌厚度方面对寒区隧道所应受到的冻胀力进行了分析,提出了衬砌厚度的求解公式,提出了冻害防治对策.     

基于Mohr-Coulomb准则寒区隧道围岩应力弹塑性解析

随着西部开发建设速度的急剧增长,寒区隧道工程建设逐渐增多,冻胀力及围岩应力大小对寒区隧道结构产生的影响越来越突出。针对这一突出问题,基于弹性理论拉密解及复变理论,结合Mohr-Coulomb屈服准则,确定了围岩塑性区范围,并推导了冻胀力及围岩应力的弹塑性显式解析解。通过算例分析得到:当0°≤θ≤45°时,冻胀力的存在致使围岩塑性区迅速扩展;而当45°≤θ≤90°时,冻胀力的存在却限制了围岩塑性区的发展。其研究成果对寒区隧道工程建设具有良好的参考价值。     

寒区隧道衬砌冻胀力室内模型试验研究

 为了得到寒区巴郎山隧道衬砌安全性评价时所需的冻胀力荷载,进行了室内模型试验。将隧道板岩岩体视为裂隙介质,主要研究由水分在裂隙中迁移产生的冻胀。模型中铺设透水布模拟裂隙,采取隧道洞腔内降温的方式模拟隧道受到的低温条件。运用热电阻元件和应变片测试试验中衬砌的温度和应变变化。试验结果表明：衬砌的冻胀应变在仰拱和仰拱脚处较小,在拱顶、拱脚和边墙处较大,最大处发生在边墙。采用数值模拟方法,分析岩石圈整体冻胀模型和含水风化层冻胀模型在衬砌上的应力分布模式,与室内模型试验结果相比较,确定选择含水风化层冻胀模型为巴朗山隧道冻胀荷载计算方法,即冻胀荷载可为衬砌边墙上的水平侧向荷载,冻胀力的大小可以按照洞口0.9 MPa,洞身0.6 MPa取值。     

桩的抗拔稳定性分析与研究

分析了桩基冻拔产生的原因,针对冻土的特殊性和复杂性,介绍了用断裂力学作为解决桩基冻拔问题的手段,并建立冻土桩基作用机制,概念清楚,方法可行,开辟了桩基抗拔稳定研究的新思路,有较深的研究和推广价值。     

燃气管道上浮的原因与技术处理措施

结合工程实例,分析燃气管道上浮原因,就土壤含水饱和及冻土冻胀的不同情况提出相应的技术处理措施。     

兰新线路基土冻胀特性试验分析

为了研究兰新线路基土冻胀特性,进行了不同含水量、不同压实度的封闭系统冻胀试验和开放系统冻胀试验。试验结果表明,在封闭系统下冻胀量随含水量的增大而增长,随压实度增加而减少;开放系统冻胀量远大于封闭系统冻胀量,且与初始含水量有关;在冻结的过程中,冻土中的水分出现了重分布现象。     

土体冻胀敏感性评价

 假定冻胀是由冻土内冰透镜体的生长引起的;冰透镜体的生长由热力学Clapeyron方程控制,并且依赖于已冻结区与未冻结区之间冻结缘是否存在。未冻水和冰共存于冻结缘的孔隙中;冰水交界面处的吸力使水产生流动,并为冰透镜体的生长补给水分。同时,通过定义1个新的简单的“有效应力”的概念,来判断是否会萌生新的冰透镜体,并提出1个简单的冻胀模型。该模型仅通过几个简单的土的参数,就可以计算土体冻胀量及冻结深度。在此基础上,利用所建立的模型对不同土的冻胀敏感性进行分析。土的冻胀敏感性必须结合环境条件来评估,如上覆压力、温度梯度、降温速率及地下水位埋深等;而某些土在传统的分类中属于弱冻胀土,但在一定环境条件下,仍会产生显著的冻胀量或冻胀压力。