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     

寒区隧道衬砌结构设计方法

在寒区冬冻夏融周期变化的环境下,冻害问题常影响到隧道结构及运营安全。为提高寒区隧道设计水平,节约工程建设成本,同时保证隧道安全正常运营,本文提出了新的寒区隧道衬砌结构设计思路:在提出寒区隧道衬砌设计流程的基础上,给出了不同冻土段衬砌结构选型的建议:冻岩隧道可采用三层复合式衬砌结构,工程冻土段隧道可采用柔性支护体系的复合式衬砌;系统总结了多年冻土段和工程冻土段的冻胀力控制措施;从结构设计角度,分析了铺设保温层的必要性取决于:冻胀力的量值和衬砌结构的耐久性;最后将提出的寒区隧道衬砌结构设计方法应用于实际工程,定量评估了姜路岭隧道围岩冻胀力控制措施的效果,且目前隧道现场科研监测未测到冻胀力;根据本文研究成果,优化了白茫雪山1号隧道衬砌结构的设计,考虑到保温层铺设成本较高且延缓了施工速度,调整了衬砌保温结构设计,减少保温层铺设长度3 810 m。     

锚碇深基坑排桩冻土墙围护结构的冻胀力研究

在分析深基坑排桩冻土墙围护结构的冻胀力产生机理的基础上，提出采用卸压孔法来减小水平冻胀力。通过数值模拟，得到了有、无卸压孔条件下排桩所受水平冻胀力的具体数值，同时，给出了水平冻胀力与冻土墙厚度的变化关系，从而为这种新型围护结构的工程应用提供了设计依据。结果表明，施工卸压孔可使排桩所受的水平冻胀力明显减小。     

基侧斜面基础克服切向冻胀力的最小夹角

寒冷地区冻胀土地段建(构)筑物的阶梯形基础要为基侧斜面基础所代替,因为前者受切向冻胀力的作用(基底埋置于冻深以下时),当基础自重和上部结构重量小于切向冻胀力时,建(构)筑物就会产生变形。无论是切向冻胀力小于、等于或大于基础自重和上部结构重量的基础,在季节冻土区冻深大的地段和多年冻土区,因冻深范围内基础的湿度大、温度变化剧烈、应力(包括单位切向冻胀力)大,基础和桩基均会受到剥蚀。若将基础改为基侧斜面基础,能够克服     

特深基坑排桩冻土墙围护结构的冻胀力模型试验研究

润扬长江公路大桥南汊悬索桥南锚碇基坑深29 m,平面尺寸为69 m×51 m,采用排桩冻土墙围护结构,为解决该结构设计中冻胀力取值难题,进行深基坑排桩冻土墙围护结构冻胀力物模试验研究。首先根据相似理论,推导模拟试验的相似准则;然后,进行模型设计和制作;最后,通过模拟试验,首次得到没有卸压孔时,排桩所受水平冻胀力为0.238 MPa,当在冻土墙外侧施工卸压孔时,排桩所受的水平冻胀力平均值为0.133 MPa。并给出了随着基坑开挖的卸压作用,桩上受到的水平冻胀力呈现减小趋势,最大衰减率达40%。从而为这种新型围护结构的工程应用提供设计依据。     

两种基础防冻害效果的对比

<正> 季节性冻结区的建筑工程设计中,埋置于冻胀性土地段的阶梯形基础,不仅需按地基的承载力,确定基底尺寸的大小;还应根据作用于基础上冻胀力的大小,计算地基土在冻胀融沉时建(构)筑物的变形,以便把建(构)筑物的变形,控制在结构本身所容许的限度之内。     

多年冻土地区给排水工程构筑物的模拟理论分析

结合高原多年冻土地区的特性,分析了给排水构筑物的保温技术,建立了热量传导和冻土冻融耦合分析模型,进行了冻土地区构筑物的热工计算,探讨了冻土冻胀力对构筑物的破坏机理,为给排水构筑物的设计提供了依据。     

切向冻胀力作用下基础锚固并兼评“冰胀反力”问题

目前国内在季节冻土地区，为防止切向冻胀力作用而出现的冻拔抬升，采用扩大式基础，但对其受力情况的理解有很大分歧，现提出几点供参考。第一，冻结层下基础襟边以上不冻土层，若考虑不冻土的摩阻力就不能计算土体自重；第二，冻结界面上冻胀应力以及各层面上的附加应力皆属地基土系统内力，与基础稳定无直接关系；第三，对冻拔基础起锚固作用的力应全部作用在基础之上。     

切向冻胀力作用下基础锚固并兼评“冻胀反力”问题

目前国内在季节冻土地区,为防止切向冻胀力作用而出现的冻拔抬升,采用扩大式基础,但对其受力情况的理解有很大分歧,现提出几点供参考。第一,冻结层下基础襟边以上不冻土层,若考虑不冻土的摩阻力就不能计算土体自重;第二,冻结界面上冻胀应力以及各层面上的附加应力皆属地基土系统内力,与基础稳定无直接关系;第三,对冻拔基础起锚固作用的力应全部作用在基础之上。     

斜面基础防切向冻胀力的受力分析

通过地基土在冻胀时对基础作用的受力情况分析，说明斜面基础防切向冻胀力的理论依据，并通过大量的试验观测，提出斜面的定量指标。     

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。     

兰州地区黄土冻胀特性和水平冻胀力试验研究

为研究不同含水率黄土在一维冻结条件下温度场、冻胀量和水平冻胀力的变化特征规律及冻胀力与冻结温度之间的动态关系,选取兰州地区黄土进行了封闭系统下的一维冻胀试验。研究结果表明:土体的降温过程分为3个阶段,降温冻结初期各深度土体的温度下降速率较快;土体温度下降到0 ℃时降温曲线出现转折点,土层各深度降温速率曲线出现近乎平行于横坐标的平稳段;冻结后期各深度土体的温度下降速率较慢。冻胀量变化曲线按照变化趋势分为3个阶段: 轻微冻缩阶段,快速发展阶段,拟稳定阶段,不同含水率的土体经历各阶段的时间有所不同。冻胀量随着土体含水率的增加而增大,本试验中含水率14%和20%的土体最终冻胀量分别为3.52 mm和 8.23 mm。在相同土质和温度条件下冻胀力发展的起始温度相同,约为0.60 ℃,含水率不同的土体出现最大水平冻胀力的温度不同。最大水平冻胀力沿土体深度先增大后减小,最大值出现在相对深度0.6~0.8处。     

双向锚固岩石边坡抗滑稳定性拟静力分析

锚索加固是岩石边坡常用的支护措施,研究极端条件下加锚岩石边坡的稳定性,提出稳定性分析方法和控制手段是工程界迫切解决的问题。本文基于极限平衡理论,综合考虑冻胀力、水力条件、坡顶超载、地震荷载和多向锚固效应对岩石边坡的影响,建立了极端条件下双向锚固岩质边坡抗滑稳定分析计算模型,并重点分析了几种相关参数组合对岩石边坡抗滑稳定性的影响。计算结果表明:拉裂缝积水、冻胀力、出流缝被堵塞和超载不利于岩石边坡稳定性,安全系数随冻深、张裂缝积水、坡顶超载的增大而减小;而锚固效应及较小的锚固角则对抗滑有积极作用。工程设计中需合理考虑最不利荷载组合,且冻胀力的影响不容忽视。     

寒区隧道岩体冻胀率的取值方法和冻胀敏感性分级

 通过分析岩石冻胀试验数据,修正岩石冻胀率的计算公式;分析裂隙冻结时可能出现的冻胀情况并给出相应的线冻胀率值;将岩体裂隙分布形态简化为“层状”,推导岩体冻胀率的计算公式。计算开放条件下不同岩性不同级别岩体的冻胀率范围。开放条件下,岩体冻胀率的特点有：非冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要来自于孔隙、裂隙中的原位水冻胀,孔隙/裂隙率越大,冻胀率越大;冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要受水热迁移作用的影响,水热迁移作用越强烈,冻胀率越大;随着围岩级别增大,裂隙发育,岩体的冻胀率随之增大,冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀率增长幅度大于非冻胀敏感性岩石构成的岩体。考虑岩石及裂隙填充物的冻胀敏感性、围岩级别、岩石的孔隙率以及地下水补给条件的影响,对岩体冻胀性进行分级,并评估依托工程围岩的冻胀性,根据围岩的冻胀性选择合理的支护参数将节约工程成本。     

冻融作用对黄土湿陷性的影响

为分析冻融作用对黄土湿陷性的影响,采用室内试验方法。首先,以Q₃黄土为研究对象,采用增(减)湿法配制不同含水量黄土试样,测试黄土在无水补给条件下受温度影响的冻融变形、压缩变形、湿陷变形;对原状黄土进行颗粒分析及基本物理力学参数试验。试验结果表明:黄土是否产生冻胀取决于其含水量是否超过“临界冻胀含水量”。冻融黄土与原状黄土相比压缩变形量较大,把部分浸水湿陷变形转化为压缩变形,冻融作用使黄土的湿陷性弱化。冷冻黄土在相同温度下,含水量越大,湿陷系数越小;在同一含水量下,冻结温度愈低湿陷系数愈小。     

组合地层渗流对人工地层冻结法及周围工程环境效应的影响

随着沿海地区越来越多大型跨海、越江工程的出现,人工地层冻结法面临着更加复杂的水文地质环境问题及挑战.依托工程背景,通过典型砂黏组合地层的设计,按照严格相似比,建立了组合地层渗流环境下人工地层冻结法的缩尺模型,分析了软黏土下伏较大渗流砂层的工况下,渗流对上覆冻融敏感软黏土的冻结施工及周围工程环境的影响.试验测定了不同渗流...     

输水渠道冻胀离心模拟试验

冻胀破坏是导致寒冷地区渠道输水利用系数低的主要原因。依托南京水利科学研究院大型土工离心机成功研制了热交换试验装置,该装置实现了渠道模型在离心场中与温度场的耦合。在此基础上开展了20g和30g下的不同渠基土含水率冻胀离心模拟的模型试验,根据试验结果探讨了渠道离心模型的换热过程以及封闭系统中渠基土含水率对渠道法向冻胀位移的影响。此外,根据试验结果验证了离心场下土体模型内传热速度是原型的N2倍的关系。所提出的渠道冻胀离心模拟装置和试验方法为北疆地区输水渠道冻害处治提供了新的研究手段。     

渠道冻胀离心模型试验设备的研制

输水渠道冻胀破坏是寒冷地区渠道破坏的主要表现。研制了一套在土工离心机中进行渠道冻胀模拟的试验设备,该设备主要包括冻融模型箱、循环冷却水系统、测量控制系统等组成。冻融模型箱采用内外两层结构,中间填充保温材料。循环冷却水系统采用12组半导体制冷片,利用其帕尔贴效应实现制冷/热。采用高压水泵驱动水流并结合风冷散热器,持续为制冷器循环冷却,实现了在离心机不具备水旋转接头下的循环水利用。开发了直流回弹式位移测量系统的安装装置,保证了测量系统的准确。利用该设备进行了北疆地区输水渠道的冻胀模拟,试验结果规律好,可以正确的模拟冻胀温度场和位移场。渠道冻胀离心模型试验设备的研制为寒冷地区输水渠道冻胀问题的研究提供了有力工具。     

锤击PHC管桩的荷载传递试验

根据地质工程勘察报告所提的土层摩阻力及端阻力来设计锤击PHC管桩的承载力是不充分的。本文根据锤击PHC管桩的现场预埋件试验,介绍了土层摩阻力及端阻力的变化规律,提出了针对锤击PHC管桩的土层参数。