桩基冻土融沉过程中承载力迁移规律研究

通过青海国道G227桥涵病害普查发现，由于桩基冻土融沉而造成桥台病害及盖梁开裂的现象在冻土退化边缘带分布广泛。根据实测数据及Midas FEA仿真综合分析得知:桩侧土融沉过程中，桩基承载力从桩身中上部向桩底1/3处移动，桩位移显著增大，在不同温度下，桩下沉位移差别较大，冻土上限区域有必要通过减小摩擦的方式降低负摩阻力及冻胀力的影响。     

对道路支挡结构物水平冻胀力计算的商讨

《公路》1983年10期发表的“道路支挡结构物水平冻胀力的计算”一文,提出在冻土地区的道路支挡结构物设计,必须对可能产生的水平冻胀力进行核算,提出了一个需要研究的课题。我们也遇到一些由于水平冻胀力破坏结构物的现象。例如:机场排水系统的一些混凝土带盖明渠和箱形排水明渠,由于水平冻胀力的影响,导致沟壁倾斜、位     

冻土隧道冻胀力等级划分标准研究

对于冻土隧道,当作用于衬砌上的冻胀压力大小不同时,应考虑不同的设防措施,力求达到既安全又经济的目的.以昆仑山隧道为背景,首次提出冻胀力等级划分的标准.研究结果表明:对于单线铁路隧道,深埋条件下冻胀力的等级可通过0.07MPa和0.3MPa两个广义冻胀力值,浅埋条件下可通过0.3MPa和0.7MPa两个广义冻胀力的峰值,作为分界值将冻胀力划作三个等级.     

冻土隧道冻胀力计算方法研究

鉴于应力场、温度场、渗流场3场耦合计算冻土隧道冻胀力的方法非常复杂,根据弹塑性力学及有限元理论提出冻土隧道冻胀力半理论半经验的计算方法,即以地温测试确定冻结圈范围、以原样力学测试确定冻结与非冻结状态围岩的物理、力学参数为先导,而后进行自重应力场与温度应力场双场耦合的数值计算方法,并通过模型试验验证此方法是可行的。     

联络通道冻结法施工三维力学分析

应用人工冻结土体技术开挖隧道的联络通道,涉及到土体冻结的热力学作用以及冰冻土体与隧道结构相互影响等一系列复杂的物理力学过程。采用FLAC3D建立主隧道、联络通道及冻结管的三维数值模型,综合考虑了温度计算、冻土与非冻土的转变及土体的冻胀作用,研究了人工冻结法对隧道管片及周围土体的力学响应。通过对冻胀率参数敏感度分析,研究土体冻结变形、冻胀力及隧道管片内力的变化,所得到的初步结果对冻结法施工有着实际的工程意义。     

人工地层冻结的环境效应及其工程对策

以应用较广泛的人工地层冻结法为例,从人工冻土环境效应的角度,分析冻土的重要物理力学特性如冻胀、冻胀力和融沉的作用机理,探讨适当的工程对策以控制或减少这些因素对环境的影响,最后通过地铁工程实例进一步说明这些因素与环境相互作用的规律,为拓宽人工地层冻结法在复杂环境中的应用提供参考。     

施工季节对高寒冻土沼泽湿地路基热稳定性的影响

高寒冻土沼泽湿地对温度极为敏感,在该区域修筑路基易发生不均匀沉降变形,而路基修筑的施工季节是影响路基热稳定性的重要因素之一。为研究最佳施工季节和季节选定对路基热稳定性的影响,以省道224线二道沟兵站109岔口至治多段为依托,针对抛填片块石处治高寒冻土沼泽湿地的典型路基处治方式,建立有限元模型,分析春、夏、秋3个施工填筑季节对高寒冻土沼泽湿地路基热稳定性的影响。结果表明,路基中心和坡脚处的温度随着深度的增加逐渐降低,同一深度处路基中心处温度高于坡脚处温度,随着运营时间增加,冻土上限降低,路基中心处的冻土上限明显更低。在夏季施工填筑时引起的冻土上限下降值在相同位置处是秋季施工填筑引起冻土上限下降值的1.3~2.5倍。故认为秋季为最佳施工季节,秋季施工对路堤底部的热稳定性影响最小,夏季施工影响则最大,春季介于两者之间。     

道路冻胀翻浆成因及防治技术

随着高速公路的大量建设,在冻土区域修建公路时,由冻土冻胀翻浆所引起的道路建设问题日益突出,已严重影响到工程技术人员对工程质量和进度的把握与控制。由于冻土的特殊工程特性,导致了防治技术的特殊性。文章介绍了冻土的组成及形成、冻结力的影响因素,并针对其工程特性,在施工上提出了相应的防治技术。     

多年冻土地区路基冻胀变形分析

首先模拟气候因素变化过程,得到不同时期冻土路基温度场分布,温度场随时间的变化可以反映出冻结相变区的变化,然后考虑土体体积力和土体冻结相变产生的冻胀力,采用考虑拉破坏的热弹性力学方法,分析得到多年冻土地区路基变形分布和演变规律;在此基础上,对冻土路基纵向裂缝的成因进行研究,揭示出冻土路基纵向裂缝主要出现于路面中部及路面靠近路肩部位,这与实际情况是相符合的。进一步的分析表明:采用低冻胀性的土填筑路基,如采用碎石土填筑,对于降低冻土路基冻胀变形及防治纵向裂缝病害是有效的。     

季节性冻土区路基差异性沉降控制

分析了季节性冻土区域的路基温度分布情况,从大气温度和地表温度出发,得出沿路基深度的温度分布规律;研究了影响道路路基差异性沉降的地质条件和因素,探究温度、冻土类型、路基处理方式等对差异性沉降的影响;通过研究结果汇总,提出了季节性冻土道路路基沉降的预防措施,有效抑制了沉降的产生。为今后季节性冻土道路路基沉降的设计施工提供有益参考。     

改扩建新旧路基拼宽差异性沉降控制技术

近几年来,随着东北区域经济复苏,车流量在逐年增加。而现有高速公路难以满足今后的交通需求,需要进行改扩建。路基拼宽技术在公路改扩建工程中占重要地位,主要对严寒冻土地区改扩建新旧路基拼宽施工差异性沉降控制技术进行了研究、试验,寻找提高改扩建道路拼宽施工质量的有效措施。     

天津地铁隧道联络通道冻结法施工力学模拟分析

通过对天津地铁二号线13标联络通道地铁隧道联络通道冻结法施工进行力学模拟分析,研究了冻土帷幕的变形及应力分布情况,科学地对冻结法施工进行了详细的力学模拟。通过运用大型有限差分软件FLAC3D,对联络通道的开挖过程进行了数值模拟,对冻土帷幕的应力与变形进行了分析和安全评价,全面剖析了冻土帷幕中应力与位移的分布情况,最终科学地计算了冻土帷幕的厚度设计值,明确了容易产生应力集中的位置,需要特别注意冻土帷幕与隧道接触部位的应力变化,该部位在冻结过程中散热快,容易影响冻结效果,在施工过程中应该重点关注,对今后地铁联络通道或相关类似工程都具有一定的参考价值。     

拱北隧道管幕冻结施工中限位管的冻结效果控制研究

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道采用管幕冻结法施工。为了获取合适的冻结施工参数,采用原型试验研究限位管的冻结效果控制作用。试验结果表明:当管幕冻结施工过程中实顶管正上方冻土发展较快时,可通过在限位管循环热盐水来控制冻土发展,其中,限位管温度为8℃比2℃时能更好地控制冻土厚度;但是,若实顶管与空顶管之间的冻土及空顶管上方的冻土仍需要发展时,可采用2℃盐水,此时,冻土帷幕厚度继续增加,但幅度减小。因此,采用限位管控制冻土帷幕发展是可行的。     

青藏公路冻土路基设计研究

根据高原多年冻土地区冻土路基设计、施工的工程实践，论述了冻土路基设计的设计原则与设计方法、外业调查及冻土路基设计中应注意的问题。可供设计人员参考。     

季冻区公路路基低液限黏土法向冻胀力试验

首先,通过零位移平衡法的法向冻胀力试验,应用数理统计方法,分析了低液限黏土在冻结过程中产生的法向冻胀力与土体的温度、含水量、干密度、冻胀率等因素的关系,建立了法向冻胀力与冻胀率的线性回归方程,提出可以使用冻胀率对低液限黏土的法向冻胀力进行分级,并给出了适合路基填料的低液限黏土法向冻胀力分级标准;然后,通过加荷固结稳定后的冻胀试验,分析了上覆荷载对冻胀的影响;最后,将低液限黏土的法向冻胀力的分级标准与现有规范对比,得出各冻胀性类别的法向冻胀力界限值基本相同.结果表明:冻胀与法向冻胀力的产生是相铺相成的,施加微小的荷载,冻胀率就显著下降,同时,若允许有微小的变形时,法向冻胀力也就立刻松弛下来;然而无论预施荷栽还是控制零位移时施加荷载并不影响冻胀现象发生.     

青藏铁路高原多年冻土区路基工程的几种保护措施

阐述青藏铁路高原多年冻土区施工中采用的几种保护冻土措施,根据现阶段青藏铁路路基裂缝发展情况,证实了这几种保护冻土措施的有效性,并对设计提出了建议。     

冻土地区桥梁桩基冻结强度试验研究

该文通过木桩、钢管桩及混凝土桩三种模型桩模型试验,研究了恒定负温度下桩基受竖向荷载作用下,温度、含水量、土颗粒组成、基础材料分别对冻结强度的影响,探讨了冻土中桩—冻土体系荷载传递机理,以期为冻土地区桥梁设计和施工提供参考。     

含水量对季节性冻土区隧道衬砌开裂影响分析

针对我国西北地区一些受季节降雨作用影响明显的季节性冻土隧道,运用传热学和有限元的基本理论,建立ANSYS有限元模型,对不同含水量围岩的温度场、应力场进行模拟研究;探讨含水量对围岩冻结圈范围及冻胀力对衬砌结构体系的影响.计算结果表明:随着含水量的增大围岩的冻结圈变小,冻结深度减小;隧道衬砌内力,随着含水量的增大整体上呈增大趋势; 隧道边墙处拉应力均较大,如当含水量为20 %时,边墙拉应力达到5.6 MPa,这与隧道边墙呈现沿纵向延伸的张拉裂缝相符.依据上述结论,含水量变化对季节性冻土隧道衬砌开裂有较大影响,建议二次衬砌尽量避免采用素混凝土衬砌.     

冻土地区路基地温分布状态及施工技术研究

通过对青藏公路所跨越冻土地区连续多年现场观测所得到的数据,得出冻土地区低温区和高温区路基温度场的分布状态。根据所测高低温地区数据对比分析可知,低温区公路使用状态正常,路基一直维持在稳定状态,能够满足使用要求;高温区路基则容易产生大的沉陷,影响公路正常使用。文章针对性地提出了冻土地区公路路基施工设计原则及施工方法。     

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验；采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征；利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式；据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律；含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征；围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。