青藏高原多年冻土区热融滑塌模型试验研究

热融滑塌是青藏高原多年冻土区一种特有的浅层滑坡现象,也是伴随着青藏公路建设和运营过程中出现的一种灾害性的地质现象。国内仅对这一特殊的冻土地貌现象在一定范围内引起关注,没有从科学方法上做过系统的研究,为了适应工程实践的需要,开展相关研究工作非常必要。本文以青藏公路K3035里程的热融滑塌体为原型,以原状土样作为试验材料,以相似理论为基础,按1∶10的比例制作了相似模型,通过模型试验揭示了冻土斜坡在冻融循环过程中的某些特有现象及温度-变形耦合规律。     

多年冻土地区斜坡稳定性评价问题

根据土体温度的截然不同,多年冻土区的斜坡稳定性可以简单地划分为正冻土斜坡稳定性和正融土斜坡稳定性两大类。正冻土斜坡的变形以蠕变为主,基于蠕变,文中介绍了坡体不同深度处变形速率的计算方法。正融土斜坡变形与失稳兼顾了蠕变、滑动、坍塌和倾倒等几种变形与破坏,其中地下冰的融化在斜坡失稳中起到了十分重要的作用。基于典型热融滑塌型斜坡失稳,针对不同的渗流条件建立了其稳定性评价方法。     

季节性冻土地区通信铁塔地基设计及施工处理探讨

寒冷地区通信铁塔基础的设计、施工经常会遇到季节性冻土问题,如何解决季节性冻土产生的冻涨、融陷、热融滑塌等问题,对通信铁塔的使用安全和合理使用寿命至关重要。本文阐述了消除基底法向冻胀力和基侧切向冻胀力的一些常规处理方法以及施工中的注意事项。     

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。     

广州市花都区斜坡形态与崩塌、滑坡的关系

崩塌、滑坡地质灾害载体主要为斜坡,分为人工斜坡和自然斜坡,斜坡形态特征、地质体岩土特征、地貌地形特征及植被发育等特征对崩塌、滑坡具有一定控制作用。本文以广州市花都区为例,系统阐述崩塌、滑坡、泥石流地质灾害载体特性的关系。研究表明,崩塌、滑坡的发生受斜坡形态、岩土体类型、地形地貌控制,与植被发育情况联系密切。     

青藏铁路沿线热融沟发展特征及其对路基热稳定性的影响

热融沟是多年冻土区常见的一类热融现象,其本身的沉陷及其侧向热侵蚀会对冻土区路基工程造成危害。随着气候变暖及人类活动的不断增加,热融沟的危害将是冻土路基工程病害防治必须面对和解决的重要问题之一。以青藏铁路现行里程K980+000处路基西侧一典型发育的热融沟为研究对象,通过对地温和变形监测的结果表明：该热融沟在两年内下沉了近15 cm,下沉速度约7～8 cm·a^-1,下沉主要发生在每年8～10月。热融沟沟肩不断向沟内滑移,0.5 m深度的水平位移大约是5 cm·a^-1。热融沟年平均地温高于该地区天然孔平均地温约0.5℃,热融沟每年从4月开始吸热,吸热期233 d,单位面积吸热约为3300 kJ·m^-2。热融沟对附近冻土路基产生较大影响,每年侧向进入路基的热量达近70000 kJ,从而可能会导致冻土路基温度升高,稳定性降低。     

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.     

南水北调西线工程调水区冻土特征

冻土的存在 ,不仅会对建于该区的建筑物造成危害 ,而且还可能引起塌滑、泥 (石 )流、地面融陷等不良地质现象。本文从分析影响冻土发育的因素入手 ,分析了调水区的冻土类型和分布规律 ,以及冻土的构造及工程地质特征 ,最后简单地预测了冻土的演化趋势     

斜坡稳定性安全系数的统一解

斜坡是山区、冻土地区,以及黄土地区广泛发育的一类地质形态.斜坡具有滑动深度小、滑动面易于确定、易受降雨和滑动面上水分影响的浅层滑坡特点.一般地,将地下水流线概化成与斜坡互相平行的直线和流线相互平行的水平线.从两类特殊渗流条件下的孔隙水压力入手,应用有效应力原理得出了无限斜坡稳定性安全系数的统一解,并通过工程实例对所得出的统一解进行了验证.文中提出的考虑渗流影响的无限斜坡稳定性分析方法对类似滑坡分析有一定的参考价值,尤其对于复杂渗流条件下的、流场研究程度较高的重要道路工程地段及桥涵附近边坡稳定性分析、坝基抗滑稳定性分析与验算等问题的研究具有实践指导意义.     

川藏铁路沿线主要不良地质条件与工程地质问题

为全面认识川藏铁路沿线主要不良地质条件与工程地质问题,为铁路规划、选线和设计提供科学依据,保障铁路安全施工与运营,通过大量文献调研对现有研究成果进行总结,对铁路沿线不良地质条件与工程地质问题进行分析,最后为川藏铁路沿线潜在问题提出研究建议。研究结果表明:川藏铁路沿线不良地质极为发育,具有"五高"(高海拔、高地震烈度、高地应力、高水压、高地温)、"两活跃"(断裂带活跃、冻土边坡和隧道洞口段冻害破坏活跃)七大显著特征。活动断裂带第四纪以来活动明显且地震频繁,还可诱发地质灾害链,是铁路建设所面临的严峻挑战;浅表层崩塌、滑坡、泥石流灾害的空间分布受活动断裂带控制,灾害在地震后较长时间内仍具有高风险,而冻土边坡热融滑塌与冰湖溃决型泥石流也是铁路沿线典型的工程地质问题;热、冻灾害可使岩石和建筑材料力学性能发生劣化,影响隧道服务寿命。在高地应力、高地温、高渗压及动载荷多场耦合作用下,隧道内突水突泥、塌方冒顶、软岩大变形和岩爆灾害机制具有特殊性和复杂性,灾害防控方法亟需完善。     

青藏高原多年冻土区斜坡段路基粉质粘土的试验研究

多年冻土区斜坡段路基由于受到环境、冻土条件、地貌特点及工程条件的影响,其稳定性对线路的安全运营存在潜在的危害,本文通过现场实地调研,选取典型斜坡路基断面并进行现场取样,针对试验段典型土样,开展了室内静三轴及振动三轴压缩试验研究。试验结果表明,冻土强度随温度的降低而线性增大,随含水量的增大而降低,而围压变化（0.5～2M...     

冻融作用下基桩竖向振动动力特性研究

主要研究三维轴对称条件下饱和双层土中基桩竖向振动,通过建立饱和双层土中桩竖向振动问题的简化层间连续模型,求得了桩顶动力响应频域解析解及时域响应的半解析解,分析了冻融作用对基桩竖向振动的复动刚度的影响。提出在多年冻土地区或季节性冻土地区进行动力基础设计时,应以最不利情况为设计对象。对多年冻土,应以上部出现的最大融深来考虑,对季节性冻土,则应以未冻土来考虑。在多年冻土地区的动力基础施工中,应尽量保持地基的冻结状态,并指出冻融作用会对基桩的检测工作会产生一定的影响。     

冻土路基应力变形数值模型

冻土路基中水、热随气候的变化是不均匀的 ,由此引起的土性变化也是不均匀的 ,土性的不均匀变化导致路基不均匀变形 ,当路基中的不均匀变形超过容许值时 ,路基便产生破坏 ,冻土路基土性的动态变化及由此引起的变形差异 ,是冻土路基设计中应注意的关键问题。基于此 ,在现有土力学弹塑性理论和流变理论的基础上 ,模拟水、热及土性的动态变化 ,建立了冻土路基应力及变形的二维数值模型 ,模型考虑了冻土的流变变形、自身体积变形和瞬时变形 ,重点考虑了土性变化情况下土的流变变形和瞬时变形特征     

青藏高原多年冻土路基温度场公路空间效应的非线性分析

多年冻土路基温度场的公路空间效应包括路基尺度效应与路面结构效应。利用考虑冰水相变与水分迁移的热流传导等效参数模型,数值模拟公路路基不同高度、不同宽度、不同边坡坡度的尺度效应与公路沥青路面、水泥混凝土路面、砂砾路面的结构效应,分析高原多年冻土路基温度场的变化。结果表明,青藏高原多年冻土对公路空间效应反映敏感,路基尺度直接影响地基温度场的变化,路基高度、边坡坡度与地基吸热量呈负相关性,路基宽度与吸热量呈正相关性;在高原强太阳辐射环境下,沥青路面吸热对冻土地基温度场影响剧烈,沥青路面吸热量是砂砾路面的1.7倍左右。研究认为,与其它线状工程相比,公路宽幅路基、沥青路面热效应是多年冻土路基温度场改变的关键因素,未来青藏高原多年冻土区高速公路建设必须妥善处理因公路空间效应引起多年冻土地基升温融化而导致的工程稳定与安全运营问题。     

季节性冻土和多年冻土对场地地震反应的影响

季节性冻土和多年冻土的存在，对场地的地震反应将产生一定的影响。根据一维波动理论，应用水平层状场地地震反应的等效线性化有关程序，对季节性Ⅰ，Ⅱ类场地的冻土区和多年冻土区在不同地震波作用下的反应进行计算，分析冻土层的变化对场地地震反应的影响。计算结果表明：在季节性冻土区，冻土层使自由场地的地面峰值加速度减小，且随冻土地温降低，冻土厚度增大、地面的加速度减小。对Ⅱ类场地的冻土层影响大于Ⅰ类场地；在多年冻土区，冻土层厚度越大，Ⅱ类场地的地面加速度越小，而在Ⅰ类场地上没有此规律。多年冻土上界以上为融土时，地表面的加速度峰值比上界以上为季节性冻土时要大。     

寒区边坡冻融灾害及其分类探讨

分析了冻融对岩质边坡和土质边坡的影响，将寒区边坡失稳类型划分为三种类型，指出在边坡设计时，应根据寒冷地区的特点，综合考虑土质、水文特性和地质条件来确定边坡的稳定措施，来保证设计的科学性和合理性。     

遥感数据的温度反演方法及其试验算例

我国是一个冻土分布较多的国家,以前利用遥感图像对冻土的研究与应用主要体现在冻土亚类划分等方面.红外遥感图像能够反演地表温度,而冻土区在不同亚类别地区,其地表温度也具有一定的差异性,因此本文在介绍了几种温度反演方法的基础上,利用Aster数据对冻土区地表温度进行了反演和分析.通过分析和研究,发现Aster数据能够反演冻土...     

中国冻土力学研究50a回顾与展望

中国多年冻土和季节冻土面积分别占国土面积的 21.5% 和 53.5% 。在这些地区,地表层都被一层冬冻夏融的冻结–融化层覆盖,作为地基的冻结–融化层,在其冻融过程中土体性质受气温的变化直接影响着上部建筑物的稳定与安全,因此,在冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程的建设,就必须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性、耐久性及经济合理性。简要回顾了中国冻土力学的创始和发展过程,阐述了冻土力学在强度与变形、本构模型研究、水热过程研究、冻土与结构物相互作用研究及冻土力学测试技术的发展等 5 个方面的成就,并根据冻土力学学科特点、工程建设对冻土力学发展的要求以及相关学科的发展趋势,展望了冻土力学未来的发展方向。     

琼州海峡隧道盾构对接冻土帷幕温度场数值分析

盾构对接冻结法加固时,确定冻结方案、掌握冻土帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。依托琼州海峡隧道盾构对接工程,运用有限元软件建立直管冻结和半圆环形冻结两种数值模型,对冻土帷幕温度场的发展规律进行研究,主要得出:两种模型冻土帷幕在各个切片上都能满足设计要求,故在琼州海峡隧道盾构对接时采用冻结法加固是可行的;随冻结时间的增加,两种模型的冻结壁都是以冻结管为中心开始生成并慢慢相交,最后形成封闭的冻土帷幕以达到止水支护效果;直管冻结的冻土帷幕生成时间更短且最终生成的冻土帷幕厚度更厚。所得结果可为今后类似工程设计提供了参考依据。     

框架免动力加速对流锚杆多年冻土#br# 边坡支护结构的提出及理论计算方法

针对多年冻土边坡的冻融滑塌问题,结合无动力通风技术、通风管降温技术和锚固技术,提出一种新型框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构,并阐述了新型结构的工作机理。基于通风工程和传热学理论,建立免动力加速对流锚杆与土体换热的计算模型,给出免动力加速对流锚杆的热效应理论计算方法;基于Winkler弹性地基梁理论,建立框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构与土体协同工作的计算模型,提出框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的力学效应理论计算方法。结合算例,采用提出的理论计算方法对框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的热-力学效应进行分析,并利用自主研发的框架免动力加速对流锚杆支护多年冻土边坡的水热力耦合分析软件对提出的理论计算方法进行验证,结果表明：①无动力风帽极大提升了免动力加速对流锚杆的通风能力,增大了外界冷空气与边坡内部土体之间的对流换热强度,促使多年冻土边坡内冻融交界面逐年抬升;②框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构减弱了边坡土体的冻胀作用,能够提高多年冻土边坡的稳定性;③文章提出的理论计算方法具有一定的准确性和合理性,可为框架免动力加速对流锚杆边坡支护结构的设计提供理论依据。