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。     

冻胀水在冻结工程中的预防

冻结工程中冻胀水对工程的施工安全产生重大影响,随着冻结工艺的不断发展与完善,从设计及冻结系统运行过程中采取一定措施,可以有效降低冻胀水对冻结工程的影响。     

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。     

冻结岩体单裂隙应力场分析及热–力耦合模拟

 我国寒区分布面积广泛,岩体冻融损伤问题涉及低温环境下温度场、渗流场和应力场的耦合,严重威胁着寒区岩体工程的安全稳定。在考虑水分迁移的条件下,以水冰相变为切入点,结合断裂力学、弹塑性力学理论,分析冻胀荷载作用下饱和岩体裂隙应力场分布规律与尖端应力强度因子。考虑温度对冻结率的影响,采用等效热膨胀系数法模拟冻胀荷载,运用FLAC3D软件建立单裂隙冻胀热–力耦合模型,编制FISH程序进行计算,得出冻胀作用下裂隙附近应力场分布,并与理论值进行对比分析。     

近年来裂隙岩体冻胀破坏研究进展

介绍了裂隙岩体在不同冻融条件下冻胀变形规律、冻胀力及其影响因素、冻融损伤相关研究.冻胀变形规律大致可分为三阶段,影响冻胀力的因素包括裂隙水含量、外界温度变化情况、岩石力学性质等,总结了裂隙岩体冻融损伤特性,提出在未来的研究中可利用超声波实时监测岩体冻胀变形破坏过程,研究冻融作用下裂隙岩体冻胀破坏机制.     

特厚冲积层主井冻结法施工冻胀力监测研究

在内、中、外三圈主冻结孔辅以内圈防片帮孔的冻结法施工方案中,通过施工C1,C2测试孔,对冻结壁内外部冻胀力进行了测量分析,研究发现,冻结壁形成过程中内外部的应力、应变变化将显著改变冻结壁内外部初始应力、应变状态,进而直接影响冻结管的受力与变形。     

竖向直排人工冻结施工土体温度及冻胀力

针对直排竖向全长冻结管布置方式,进行了冻结壁形成过程、温度分布、冻结锋面移动规律研究,根据冻胀力计算原理,基于符合工程实际的合理简化,推导出竖向直排冻结壁情况下的温度分布和冻胀力计算公式,给出了冻结壁周边任意位置的土体冻胀力估计值。对双树子煤矿斜井冻结工程进行了理论预测,理论计算与现场实测结果吻合较好,验证了本文理论公式的科学性和可行性。     

季节性冻土影响下土钉墙支护体系作用机理探讨

以北京某重点工程基坑的土钉墙试验为基础,首次发现了季节性冻土作用将危机土钉墙支护的安全,对北方地区土钉墙受季节性冻土影响问题下的作用机理,以及影响因素及方式进行了初步的分析和探讨,可为土钉墙技术的深入设计、应用提供颇有价值的成果。     

地基土冻胀融沉变形对民房建筑的破坏及治理

季节冻土地区建筑在冬季由于土中水份相变，而产生冻胀及融沉变形，使民用建筑基础产生不均匀变形而发生冻害，主要论述了产生裂缝的原因及防治冻害的方法。     

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。