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。     

浅埋隧道局部存水冻胀作用机制与安全性评价

为揭示寒区隧道局部存水冻胀作用机制并提出有效的衬砌结构安全评价方法, 设计了三维地质力学模型试验, 通过设置3种积水范围冻胀试验工况, 观测冻胀过程中裂缝开展和衬砌结构受力等情况; 改进了局部存水冻胀数值计算方法, 建立了基于岩体力学法并耦合冻胀力和围岩荷载的冻胀数值模型, 对比了不同存水位置、不同局部存水厚度和不同存水范围下隧道冻胀力和结构内力的变化规律, 进一步揭示了局部存水冻胀对隧道受力的影响机制, 评判了衬砌结构的安全性。分析结果表明: 局部存水冻胀具有显著的区域性特征, 衬砌冻胀开裂发生在局部存水与非存水交界处, 冻胀力大小取决于交界处冻胀产生的应力集中效应, 衬砌裂缝多为纵、斜向裂缝; 衬砌局部存水冻胀最不利位置由优到劣依次为拱脚、边墙、仰拱、拱腰和拱顶, 衬砌受力随局部存水厚度的增大而增大, 局部存水范围的增大有利于衬砌受力均匀化; 不同部位局部存水冻胀条件下衬砌结构容许压应力比均小于1, 满足抗压检算要求; 拱顶、拱腰和仰拱容许拉应力比均大于1, 不满足抗拉检算要求, 实际工程应针对上述部位采取适当的防冻胀措施予以处治; 揭示的隧道局部存水冻胀作用机制和建立的衬砌结构安全性评价方法为寒区隧道冻害防治提供了一定理论依据。      

公路路基细粒土法向冻胀力影响因素研究

对典型土料用零位移静力平衡法进行了法向冻胀力试验,并用数理统计方法分析和总结了法向冻胀力随试样含水量、饱和度和干密度等因素变化的规律。同时进行了标准冻胀率试验,建立了法向冻胀力与峰值冻胀率的关系,以及加荷固结稳定后荷载与冻胀率的关系。     

寒区隧道冻胀效应测试与分析

为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律, 基于温度场变化定义了测试冻胀力, 通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律; 提出了冻胀力简化测试方法, 研发了温度场-冻胀力同步测试系统; 以四川省省道215线鸡丑山隧道为例, 布置5个测试断面开展大规模现场测试, 并选取典型断面K117+700 (简称700断面) 和K117+600 (简称600断面) 分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力; 以围岩冻结(12~次年2月) 和未冻(7~9月) 时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力, 结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力; 采用现有冻胀模型计算理论冻胀力, 并与测试冻胀力进行了对比, 研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明: 隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化, 受环境温度影响, 围岩温度呈季节性正负温变化, 并出现季节性冻融现象; 当围岩为负温时处于冻结状态, 支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用, 且温度越低冻胀效应越明显, 各断面测点应力峰值均出现在1月, 700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa; 当围岩为正温时处于未冻结状态, 支护系统仅受到围岩压力作用; 同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa, 说明冻胀力除与围岩温度有关外, 还与富水条件和围岩级别有关; 最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa, 因此, 寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。      

季冻区桩基础缩尺试验研究

季冻区桥梁桩基础若出现冻拔将导致桥梁加速损坏现象。利用缩尺试验模拟野外实际桩基受冻条件,分别测量桩基础和扩大基础在不同土质、不同含水率条件下的冻胀变化,进而模拟冻害发生过程,提出量化指标,可为季冻区桥梁基础抗冻设计提供依据。     

新型桩板结构路基在季节冻土区的适用性

针对莫喀（莫斯科—喀山）高速铁路季节性冻土区路基冻胀病害防治问题,提出了铺设保温板垫层的新型桩板结构路基. 通过对聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS）、聚氨酯板（PU）和挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS） 3种保温材料性能的对比分析,发现新型桩板结构路基中的保温板可采用在保温隔热、隔水防渗和抗压性能方面表现良好的XPS保温板. 通过建立热弹塑性冻胀计算模型,研究了冻胀力作用下保温板铺设范围、厚度、路基填高和外界温度对新型桩板结构路基受力变形的影响. 结果表明:当保温板铺设范围延伸到线路两端的信号线槽处时,可以更好地阻滞外界负温向下传递（减小冻深）,抑制因桩板结构周边土体冻胀对结构物产生的不良影响;随着保温板厚度的增大,冻胀量呈指数形式减小,冻深呈抛物线形减小,保温板上表面处起到抑制外界负温向下传递的作用,下表面处起到控制下部土体温度耗散的作用;增大路基填高,有利于抑制路基冻胀量,减少保温板的使用厚度,当路基填高0.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.40 m;当路基填高2.8 m时,保温板垫层厚度需大于0.31 m.      

路面容许冻胀与不均匀冻胀

通过试验观测、理论分析和对路面在冻胀作用下几种模式计算,提出了水泥混凝土路面、沥青混凝土路面容许不均匀冻胀与冻胀值,为季冻区公路路面厚度设计提供了科学依据和重要参数。     

冻土区桥梁桩基的施工处理技术

冻土区的桥梁桩基容易受地基冻融作用和不良冻土的影响而产生各种工程病害.对冻土地基的工程特性进行了分析,并对冻土区桥梁桩基的具体施工处理技术进行了探讨,提出在冻土区桥梁桩基工程中,无论是设计还是施工,都应该进行认真的计算与分析,合理选择适合冻土区施工的技术工艺和机械设备,全面保证桥梁桩基础施工的整体质量.     

山洪冲刷对陡坡桥梁桩基竖向承载特性的影响分析

为研究山洪冲刷对陡坡桥梁桩基的竖向承载特性的影响,采用MARC有限元软件模拟山洪冲刷作用下不同桩长、桩径与坡度的桩基竖向承载变化规律,并通过计算分析得出:1桥梁的桩径或桩长越大,桩基竖向所受的承载力越大;坡度越大,桩基竖向承载力越小;2相同坡度、桩长的桩基在同一冲刷深度中,其桩径愈大竖向所受承载特性变化越大;3同一冲刷深度作用下,相同桩径、坡度的桩基其桩长越短竖向所受承载力变化越大;4相同桩径、桩长的桩基在同一冲刷深度中,坡度越小桩基竖向承载特性变化越明显;5冲刷深度小于2倍桩径时,山洪冲刷引起桥梁桩基的竖向承载力变化较弱;反之,则较强。     

109国道青海橡皮山段路基填土的冻胀特性研究

以109国道青海橡皮山段发生严重冻胀路段的路基填土为研究对象,通过开敞条件下的室内单向冻结试验,分析了冷却温度、压实度、荷载对土样冻胀特性的影响。结果表明:开敞条件下冷却温度、压实度、荷载对土的冻胀特性影响明显。冷却温度越高,土样的冻胀率越大;压实度越大,土样的冻胀率越小;荷载值越大,土样的冻胀率也越小。     

冻土地区桥梁桩基础的施工技术

在冻土区进行公路桥梁基础工程施工时,由于地基的冻融作用,很容易对桥梁产生各种不良影响。鉴于此,对冻土区地基的工程特性进行分析,探讨冻土地区公路桥梁桩基础工程的具体施工技术,可为冻土地区桥梁桩基础的施工提供参考。     

冻土地区路基翻浆的原因及防治措施

在季节性冻土区公路路基翻浆是常见病害之一，翻浆通常伴随冻胀问题产生，所以对翻浆的防治主要应该考虑路基冻胀的问题。通过对引起冻土区公路路基冻胀的因素及冻胀机理进行分析，并探讨路基翻浆的预防措施，以期为相关工程项目提供一定的参考与借鉴。     

高寒地区后张PC梁孔道冻胀损伤研究

预应力孔道内压浆料浆液及自由水冻胀致使混凝土沿纵向开裂，是高寒地区后张预应力混凝土（PC）梁特有的病害，严重影响结构的安全性、适用性、耐久性.为了明确病害特征，对冻胀受损梁体进行钻孔和解剖检测，进一步精细定量地研究冻胀效应，采用有限元软件ABAQUS建立孔道冻胀非线性模型，开展压浆料浆液冻胀行为分析和自由水冻胀参数分析，研究孔道内压浆液冻胀率和自由水体积的控制指标.研究结果表明：高寒地区后张PC结构孔道压浆后，受冻并先后发生压浆料浆液冻胀和自由水冻胀，致使孔道周围混凝土反复受拉而沿纵向开裂；压浆料浆液的体积膨胀率宜控制在0.80%以内，最高不得超过1.73%；泌水体积比宜控制在0.04%以内，最高不得超过0.52%，由此可有效降低孔道内压浆液及自由水冻胀的风险.     

浅谈季节性冻土的处理措施

根据季节性冻土地段路基出现的几种病害,论述了季节性冻土路基产生的原因,简要地介绍了几种解决冻胀病害的方法.     

气泡混合轻质土的应用技术

气泡混合轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土材料,将其应用于软基处理、冻土保护、冻胀翻浆防治、桥台台背填筑等,可提高公路的建设质量与服务使用水平,降低养护成本。基于此,重点论述了轻质土的冻胀与热传导理论、材料特性,以及其在冻土地基保护和道路冻胀翻浆中的应用,具有一定的理论和实际意义。     

多年冻土地区无基波纹管涵洞冻胀分析

为分析波纹管涵洞冻胀下的受力机理,利用大型有限元软件对多年冻土地区采用的金属波纹管涵洞进行力学性能分析,具体分析了在底面两端产生不同的冻胀量时,换填厚度、壁厚、上部填土厚度对涵管受力性能的影响,提出了针对常用直径为1m的波纹管涵洞适用的结构形式;同时得出了金属波纹管本身具有较大的横向补偿位移的能力,可适应较大的变形和沉降要求.     

多年冻土地区无基波纹管涵洞冻胀分析

为分析波纹管涵洞冻胀下的受力机理,利用大型有限元软件对多年冻土地区采用的金属波纹管涵洞进行力学性能分析,具体分析了在底面两端产生不同的冻胀量时,换填厚度、壁厚、上部填土厚度对涵管受力性能的影响,提出了针对常用直径为1m的波纹管涵洞适用的结构形式;同时得出了金属波纹管本身具有较大的横向补偿位移的能力,可适应较大的变形和沉降要求.     

季冻区道路冻胀翻浆产生的原因及防治措施

季节性冻土地区(简称季冻区),路基随季节交替发生冻结和融化循环变化,产生的病害主要是冻胀和翻浆。本文结合抚顺市城市道路冻胀状况调查,分析道路冻胀翻浆产生的机理、影响因素,并提出具体的防治措施,为今后抚顺等季节性冻土地区的城市道路设计和养护提供参考。