高原多年冻土区隧道浅埋段热棒群防护工程效果评价EI北大核心CSCD

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:天然工况下隧道施工产生的冻融圈范围大于2.2 m;冻融圈回冻时间大于4 a;在热棒群防护下姜路岭隧道出口左洞洞侧人为冻土上限抬高0.5 m;隧道洞顶冻融圈的回冻时间为1 a,洞侧冻融圈回冻时间为2~3 a;地温总体上呈现出类似于正余弦曲线的变化形式,暖季地温较大,寒季地温相对较小,且随着时间推移,同期地温在逐渐降低;评价认为利用热棒群对多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护可以快速消除施工给隧道冻土围岩带来的热干扰,维持洞周冻土围岩的稳定,同时在洞周形成冻土防渗帷幕,阻隔冻结层上水向隧道结构方向的渗入,是一种有效保护隧道多年冻土环境的工程措施。     

高原多年冻土区隧道浅埋段热棒群防护工程效果评价

以G214公路高原多年冻土区姜路岭隧道浅埋段热棒群防护工程为例,通过对隧道天然工况下和热棒群防护下的隧道围岩地温变化特征及冻融圈变化规律的研究,评价了利用热棒群对高原多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护的工程效果。研究表明:天然工况下隧道施工产生的冻融圈范围大于2.2 m;冻融圈回冻时间大于4 a;在热棒群防护下姜路岭隧道出口左洞洞侧人为冻土上限抬高0.5 m;隧道洞顶冻融圈的回冻时间为1 a,洞侧冻融圈回冻时间为2~3 a;地温总体上呈现出类似于正余弦曲线的变化形式,暖季地温较大,寒季地温相对较小,且随着时间推移,同期地温在逐渐降低;评价认为利用热棒群对多年冻土区隧道浅埋段进行主动热防护可以快速消除施工给隧道冻土围岩带来的热干扰,维持洞周冻土围岩的稳定,同时在洞周形成冻土防渗帷幕,阻隔冻结层上水向隧道结构方向的渗入,是一种有效保护隧道多年冻土环境的工程措施。     

冻土“冻”不住钢铁巨龙

2002年9月25日,青藏铁路昆仑山隧道贯通;10月19日,风火山隧道也随之贯通。这两条世界上最长的高原冻土隧道和世界上最高的冻土隧道施工的重大突破,标志着我国在高原冻土区筑路取得了成功经验,在冻土科研方面有了可喜进展。 青藏铁路是目前全球穿越永久性冻土地带最长的高原铁路。冻土娇气而又敏感,随着温度的升降会“发胖”和“变瘦”。多年冻土常年都处于冻结状态,但是,随着夏季的到来,会有一定程度的融化,一到冬季又重新冻结。冻土的这种特性对铁路的修建有非常大的影响。冻土在冻结的状态下就像冰一样,随着温度的降低体积发生膨胀,这样建…     

昆仑山隧道围岩冻融状况数值分析

用有限元方法分析了昆仑山隧道DK976+410断面围岩的冻融状况,结果表明隧道边墙围岩温度场受到扰动比拱顶和仰拱底大,且由施工引起的融化夹层回冻较拱顶及仰拱底迟缓.由于工程活动影响,隧道贯通第30年围岩温度场仍未达到稳定.     

青藏直流输电工程粗粒冻土地基温度监测与分析

为分析青藏直流输电线路工程冻土地基的冻结情况及其对基础安全稳定性的影响,在青藏高原五道梁地区对装配式原型基础冻土地基进行1个冻融过程的地温监测,结合该地区气温资料,分析粗粒冻土地温随时间变化特点和沿深度分布情况。监测结果显示：地温呈周期性波动,振幅随深度增加而减小,原状和回填冻土地基上部均存在冻融状态交替的冻融活动层;监测期内基础底部冻土处于冻结状态,基础安全稳定;原状和回填冻土最大融化深度分别为3.0和3.2 m,通过建立地温估算公式,并利用地温变化幅值、均值等结果,得到原状多年冻土上限为3.1 m,与工程勘测和监测结果一致;建立冬季时高孔隙率回填冻土地基传热方程,分析地基传热性能和与孔隙率直接相关的地基中空气自然对流速度对地基回冻的影响。研究表明：冻土回填扰动加剧地温波动的振幅和增大冻土融化深度,但影响程度和范围有限;输电线路冻土装配式基础冬季施工,在冻融活动层深度内保持地基适当孔隙率,既可在冬季加速地基回冻,又可利用土体自然固结和融沉,提高压实度,从而在暖季减弱热量向地基深部扩散,有利于地基保持冻结。     

考虑大气温度变化的冻土区桩基承载力预测

大气温度变暖情况下,研究冻土桩基承载力变化规律,可为设计年限内预测工程结构物的工作状况提供科学依据。根据桩端入土深度及桩土相互作用原理分别对季节性冻土地区桩基和多年冻土地区桩基进行分类,并建立相应的桩土相互作用模型。以实际桩基工程为例,首先,建立大气温度与地温之间的关系,得出冻结期和融化期地面平均温度;然后,建立冻土区季节冻结及季节融化深度和地面平均温度与多年冻土厚度的关系,得出冻土区季节冻结及季节融化深度变化和多年冻土厚度变化;进一步综合季节冻土及多年冻土桩基工作状况的不同,结合已建立的考虑温度变化的桩土相互作用模型,基于现行规范的单桩承载计算公式并考虑不同的土性物理参数的基础上,最终建立大气温度变化与桩基承载力相关方程,预测桩基承载力变化状况。以上研究方法可运用于冻土区桩基承载力初步预测。     

冻融循环下隧道非冻土段底部融沉变形规律

为研究寒区隧道非冻土段在冻融循环条件下的底部融沉规律以及洞内不同的气温对隧道底部融沉变形的影响.利用温度场解析解确定非冻土段范围,采用有限元进行建模计算.计算结果显示:在冷空气作用下,原来处于非冻结状态的围岩开始发生冻结,并产生向上的冻胀位移,表层围岩的冻融位移最大,初期最大冻胀位移可达8 mm,随着洞内气温的周期性变...     

多年冻土区桥梁工程桩基础服役期温度场研究

 选取青藏高原国道214沿线低温基本稳定区查拉坪旱桥桩基和高温不稳定区花石峡试验场桩基,对其运行期内地温进行连续监测。基于现场地温实测数据,从冻土上限、冻结及融化过程3个方面,分析桩基对冻土地温的影响,显示因桩基良好的导热性能加剧了桩周冻土与大气的热交换,桩周地温年较差明显增大。结合勘察设计资料建立数学模型,应用有限元数值模拟方法就桩基对地温场的长期影响进行预测,结果表明,未来50 a气温上升2 ℃的情况下,桩侧冻土上限与天然上限差异有所增大,桩侧多年冻土温度升高,该现象在高温不稳定冻土区表现得更为明显。所得结论可为多年冻土区桩基设计、降温保护措施采取及运行管理措施实施提供参考。     

季节性寒区隧道围岩融化分析的一种解析计算方法

融化与冻胀是影响寒区隧道围岩稳定的重要因素,为分析季节性寒区隧道融化时围岩应力分布规律,建立了一种理论分析模型。该模型是在围岩先发生冻胀的基础上进行的,考虑了冻结围岩融化时体积的缩小和融化围岩在荷载作用下的压缩过程,即当冻结围岩融化时体积缩小,融化范围外侧的围岩将向隧道方向移动,并对融化围岩进行压缩变形,当达到平衡后又有一部分冻结围岩进入融化圈范围内,使得该部分冻结围岩再次融化,外侧围岩再次移动,融化围岩再次压缩,最后再次达到平衡,如此往复,直至整个系统稳定为止。为简化分析,认为所有过程均是一次完成,且冻结围岩融化时体积的缩小量近似等于围岩冻结时体积的膨胀量;而融化围岩的压缩过程是将融化围岩和衬砌看作一复合支护结构并进行受力压缩的过程。通过算例分析可知:冻结围岩融化后,衬砌中的最大主应力有所减小,融化范围内的围岩应力减小明显,而未融化范围内(冻结状态)围岩由于几何尺寸的变化使得环向应力有所增加;同时进一步分析了冻胀线应变、地应力以及融化半径对融化过程的影响规律。该融化分析模型较好的吻合现场的实际情况,对寒区隧道围岩融化研究具有一定的参考意义,能较好地指导寒区隧道设计。     

人类工程活动下多年冻土热融蚀敏感性评价模型

多年冻土热融蚀敏感性是冻土环境变化评价的重要指标之一 ,在评价工程活动对多年冻土环境影响的敏感性变化起极为重要的作用。本文提出多年冻土热融蚀敏感性定量评价模型 ,通过青藏公路沿线地温监测资料用定量评价模型分析工程活动对多年冻土环境影响的敏感性变化。结果表明 :冻土热融蚀敏感性与多年冻土温度及年平均地温呈指数关系 ,与季节融化深度呈对数关系 ;冻土热融蚀敏感性变化也与冻融过程的变化相一致。     

碱骨料反应对混凝土耐久性影响研究

碱骨料反应是影响混凝土耐久性的主要因素之一。根据近年来国内外在碱骨料反应方面的研究现状,从普通混凝土的组成出发,阐述了碱骨料反应的分类、反应机理、影响因素诊断及鉴定方法、预防措施等。在综合分析现状的基础上,指出了碱骨料反应控制工作中有待解决的问题,并提出了相关建议,可供工程应用参考。     

结构面对板岩力学特性影响研究

运用单弱面理论研究含单组结构面的板岩岩体抗压强度随结构面方位的变化情况,建立了相应的一维、三维抗压强度的变化规律。将该规律运用到南水北调西线的板岩试验结果分析中,研究结果表明:(1)运用单弱面理论建立的强度变化规律较好地吻合了单轴、三轴试验结果,可以认为正确反映了板岩的强度变化规律;(2)当结构面倾角在51.7°左右时,板岩的抗压强度取得最小值;并以此为对称中心,倾角向大小两个方向变化时,抗压强度逐渐增大,到一定角度后将变为岩块的强度;(3)板岩的破坏形式随结构面的变化而不同,可以产生沿结构面滑移、剪切破坏及复合破坏3种类型的破坏形式;(4)围压的增大会使得板岩的破坏方式由复合破坏向剪切破坏转变,结构面的密度对岩体的强度影响不大。     

交叉支撑位置对被支撑柱数量的影响

工业厂房的支撑体系通常由交叉支撑和水平撑杆组成,当交叉支撑设置于柱列一端时,被支撑柱子的数量不宜超过8根。文中考虑柱子初始弯曲的随机性,应用有限元程序ANSYS对交叉支撑设置在柱列一端、柱列中间和柱列两端三种情况下的柱列支撑体系进行了大量的有限元参数分析。研究结果表明,当交叉支撑分别设置在柱列中间和柱列两端时,被支撑柱子的数量可分别增加至14和15根,说明可根据交叉支撑位置合理确定被支撑柱的数量,达到即安全又经济的目的。     

潮汐对跨海峡隧道衬砌稳定性影响研究

 厦门海底隧道是我国目前修建的最长的海底隧道,隧道及两岸接线工程位于福建省厦门地区。该地区潮汐现象多样,水文条件复杂,历年最大潮差达6.92 m,多年平均潮差4.01 m,在计算过程中应该考虑潮汐的影响。利用厦门海洋工程勘测中心的海流监测数据,考虑潮汐荷载循环变化过程中衬砌的疲劳损伤过程,用有限元方法模拟分析应力渗流耦合作用下隧道潮汐荷载对隧道衬砌和围岩稳定性的影响,研究成果对海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

层状地基对块体基础地基刚度的影响

在土-结构动力相互作用分析中,考虑地基分层的影响是非常重要的。虽然国内外学者在这方面已经进行了大量深入细致的研究,但是目前仅有极少一部分可应用于工程实际的简化计算方法。基于不同理论,根据不同方法分析地基分层对地基刚度的影响,分析结果可供改进我国动力机器基础设计方法时参考。     

基于摩擦学原理浅析螺栓孔径和孔型对抗滑移系数的影响

针对现场安装高强度螺栓摩擦型连接节点时常常随意扩孔的现象,用摩擦学原理分析其危害,并根据摩擦学公式,分析试验数据,得出摩擦面真实接触面积,总结出抗滑移系数与摩擦面真实接触面积的关系,指出摩擦面真实接触面积的减小是抗滑移系数减小的主要原因之一,最后根据近阶段摩擦学研究现状,指出抗滑移系数精确测量的复杂性,提出待解决的一些问题。     

生物改性对粉土工程性质影响的研究

将微生物技术引入岩土改性中,筛选出多种碳酸盐矿化菌和多糖黏胶菌,利用碳酸盐矿化菌ATCC64533、和多糖黏胶菌5的代谢产物对粉土的工程性能进行改性,并对改性土体进行渗透和无侧限抗压强度试验,测定土体工程指标的变化。通过扫描电镜(ESEM)分析,研究不同微生物改性粉土的微观结构特征,揭示微生物改性粉土的机理。研究表明,掺碳酸盐矿化菌和多糖黏胶菌对粉土的渗透性和无侧限抗压强度均有不同程度的影响。     

不同加载方式下桩的摩阻力的试验研究

室内单桩的渗水力模型试验结果表明，不同的加载部位和加载方向对于桩的侧阻力的大小、分布和发展过程有重要的影响。这对于“反向测桩法”的应用具有重要的参考价值。     

地应力对裂隙岩体渗流特性影响的研究

岩体总是赋存于一定的渗流场与应力场中的，研究地应力场对渗流场的影响具有重要的意义。首先分析了裂隙岩体渗流运动的基本规律，研究了应力对渗流作用影响的机理。在此基础上，结合甘肃某工程进行了现场地应力测量及高压压水试验，并且作了大量地表的、钻井岩芯的节理裂隙地质调查，得到了该地区的地应力值和渗透系数值。然后通过回归分析，可以发现该地区渗透系数随地应力值的增大呈负指数递减的变化规律。     

混凝土渗透性模型试验相似条件探讨

结合当前混凝土渗透性试验方法中的不足,基于达西定律及混凝土模型试件孔隙中的固-液界面双电层,在压力作用下产生的动电效应,提出了方案中所采用的混凝土模型试件的物理参数,并用量纲分析法确定了模型制作的相似条件,并给出主要相似系数.