单向冻结过程中桩土相互作用试验研究

采用自行设计的单桩-正冻土模型试验装置,对单向正冻土和桩的相互作用进行了模拟试验。试验研究了相同含水率下,冻结温度分别为-5、-10、-15℃时,正冻土中的桩周土体温度场,桩顶上拔位移和桩基侧摩阻力的变化趋势。试验结果表明:在单向冻结过程中,桩周土体温度呈渐变趋势,且与冻结温度相关;桩顶位移经历3个阶段,即冻结初期无明显位移阶段、迅速增长阶段及逐渐平稳阶段,且冻结温度越低,桩顶上拔位移越大;不同冻结温度的桩周摩阻力沿桩身变化趋势类似,即摩阻力呈现正、负交替分布的状态。     

莫斯科-喀山高速铁路沿线季节性冻土冻融特征

在莫喀高铁沿线770余公里的季节性冻土区内, 依据地貌单元、微地貌、地层岩性与水文地质条件等特征设置了14个监测场, 对季节性冻土的岩性、密度、含水率、地下水位、地温、近地面气温及雪盖的厚度和密度进行了频率为10天1次, 持续时间为7个月(2016年10月1日~2017年4月26日) 的监测, 依据监测数据分析了莫喀高铁沿线季节性冻土的冻结融化特征。分析结果表明: 莫喀高铁沿线季节性冻土区的雪盖主要存在于10月下旬至翌年4月, 雪盖厚度为20.2~38.2cm, 平均值为27.3cm, 最大积雪厚度为25~60cm, 平均值为44.4cm, 出现在2月上、中旬; 莫喀高铁沿线季节性冻土的起始冻结时间为11月中、下旬, 全部消融时间在翌年3月上旬~4月中旬之间, 存活时间为100~165d, 平均时间为122d;季节性冻土的冻结速率为0.27~1.20cm·d-1, 平均为0.50cm·d-1, 融化速率为0.27~2.52cm·d-1, 平均为1.14cm·d-1; 在土体的冻结期间, 雪盖减小了地层的冻结速率, 在土体的融化期间, 雪盖推迟了季节性冻土自上而下融化的起始时间与融化量, 并且会使季节性冻土在无雪条件下的双向融化变为自下而上的单向融化; 莫喀高铁沿线土体在自然状态(积雪覆盖) 下的季节最大冻深为0.19~0.90m, 平均为0.45m, 出现在2月上、中旬; 雪盖会减小土体的最大冻深, 在雪盖平均厚度为26.1~28.6cm时, 雪盖可以使季节最大冻深减小22.2%~32.6%;在莫喀高铁沿线的季节性冻土区, 雪盖在形成初期和消融末期保温与降温效果并存, 但主要以降温效果为主, 而在积雪稳定期, 主要以保温效果为主; 雪盖对季节性冻土热状况的影响深度和程度取决于土体含水率, 土体含水率越大, 雪盖的影响深度和程度就越小, 反之则亦然。      

冻土路基动力特性试验研究

路基土体的动力学参数是铁路设计的重要依据之一。基于冻土特殊的物理力学性质以及在列车振动荷载作用下铁路路基严重破坏的事实,进行了冻土在不同围压、动应力幅值、温度以及含水量条件下的振动三轴试验,获得了冻土的动力学参数以及动剪切强度与上述条件的关系。试验结果表明:随着围压、动应力幅值的增加和温度的降低,土体的动剪切强度增加。在冻结条件下,随着土样含水量的增加,冻土的动剪切强度增加,这与未冻结土的动强度变化规律完全不同。     

季冻区路基冻胀融沉控制指标研究项目简介

正我国冻土面积约占国土面积的75%,冬季冻结、春夏季融化的季节性冻土遍及长江流域以北的广大疆域,占国土面积的53.5%。季节性冰冻气候对公路工程质量的影响十分显著,伴随着土体中水的冻结和融化,发生着一系列特有的现象。尤其是在挖方路段地下水位较高或地表排水不良、路基填土冻胀性强的路段,随着大气温度的下降,土体温度降到土中孔隙水结晶点时,土体便发生冻结,出     

冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响

将冻结速度分别设定为3.33、1.67、1.11、0.83℃·h-1,在封闭条件下对不同含水率土样进行冻融循环,测试了不同冻结速度时土样的含水率、干密度、液塑限、抗剪强度及压缩性,分析了冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响规律.试验结果表明:经过冻融循环后,试样含水率普遍较初始含水率大,随着冻结速度的增大,含水率的增幅呈降低趋势;当含水率较低时,冻结速度对试样干密度影响较小,当含水率较高时,随着冻结速度的增大,试样干密度降低;土样液限随着冻结速度的增大呈增大趋势,塑限无明显变化;粘聚力随着冻结速度的增大总体呈增大趋势,内摩擦角随冻结速度的变化规律与试样含水率密切相关;冻融后黄土的压缩性较未冻结土样强,且随着冻结速度的增大,土样的压缩模量增大.     

上海越江隧道盾构机出洞地层冻结加固技术

结合上海越江隧道盾构机出洞地层冻结加固工程,介绍出洞地层冻结加固技术与设计方案,阐述冻土墙的计算选型及冻结加固的施工流程,为隧道施工中盾构出洞土体加固提供参考。     

浅谈我国北方冻土地区桥梁施工要点

北方桥梁施工建设会产生一定的热量,热量会传到周围的冻土中,形成冻融现象,影响了冻土原有的冻结状态,降低施工区域土壤的冻结强度、降低了桥桩承载力,增加工程施工难度,不利于工程开展。为了改进北方桥梁施工现状,我们首先从冻土地基特性展开研究,并进行大胆假设、计算分析,就冻土工程施工提出相应的改进措施。笔者对多年北方桥梁架设经验进行总结分析,并对北方施工中遇到的各种问题、应对措施展开阐述。     

浅谈伊绥高速冻土设计与施工

冻土是指温度低于0℃,含水且与土颗粒及岩石呈胶结状态的各类土,即由固体矿物颗粒、水、冰和气体组成。由冻土的冻结延续时间又可分为季节性冻土和多年冻土两类。季节性冻土是指地表层冬季冻结,而在夏季又全部融化的土;多年冻土是指冻结状态持续2年或者2年以上的土。阐述冻土段公路在高速公路中设计与施工的方法。     

土体与混凝土界面剪切特性试验研究

为研究土体与混凝土两者之间的相互作用机制,通过大型直剪仪,对不同土体、法向应力及含水率条件下,土-混凝土界面的剪切特性进行了一系列试验研究。研究结果表明：对于砂土、淤泥及砂质泥岩,土-混凝土界面的抗剪强度呈现出随法向应力增大而增大、随含水率增大而降低的特性;砂-混凝土界面的内摩擦角和黏聚力受含水率影响不明显;随含水率提高,淤泥、砂质泥岩与混凝土界面的内摩擦角显著降低,黏聚力先升高再降低。研究成果可为不同土体的侧摩阻力分析提供参考。     

土体冻结过程中的地铁基坑稳定性分析

结合哈尔滨某地铁车站基坑的现场监测数据,对季节性冻土地区土体冻结过程对地铁基坑变形稳定性的影响进行了研究。结果表明:气温下降至零度以下时,土孔隙中的水逐渐结冰,冰饱和度发生变化,随着冰饱和度的增大,土的体积也逐渐增大,土的承载能力和稳定性也有所提高,当冰饱和度达到最大值时,土的冻胀过程结束;基坑土体的冻胀现象在最低气温开始下降至零度以下的一段时间内最为强烈,基坑侧壁水平位移和混凝土支撑轴力显著增大,而随着气温的进一步下降,土中未结冰水已经较少,冻胀现象不再明显,基坑侧壁水平位移和混凝土支撑轴力也趋于稳定。研究成果在土体冻结过程对基坑稳定性的影响方面对指导基坑施工有重要意义。     

寒区客运专线隧道口边坡温度场特征分析

以哈尔滨地区的利民隧道进口处边坡工程为背景,考虑寒区边坡土体在土体冻结、相变状态、融化这3个过程的温度变化,运用ANSYS APDL有限元软件对处于不同时期的边坡进行三维有限元数值模拟,并与现场实测数据进行对比分析。结果表明：在初始阶段,坡面处温度最高,底部温度最低,且温度由边坡顶部和底部向内部传递;外界气温仅对边坡表层一定深度范围内的土体有影响,且随着深度增加,这种影响逐渐减弱;边坡经历长期冻结后,最大冻深可达1.06 m;在整个冻结期内,冻融过渡带的位置随着气温的降低而沿坡面法向方向逐渐下降。进入融化期后,边坡土体的融化深度不断增大,且上层土体温度变化比较剧烈,其温度梯度更大。     

石灰改良高含水率粘土作为路基填料的试验研究

高含水率粘土是南方地区经常遇到的问题,对其进行合理利用可以节约土地,保护环境。研究表明,采用掺石灰的改良方法,能够快速降低粘土的含水率,使土体从块状变成散粒状,压实后具有低压缩性和较高的强度,可作为路基填筑材料。     

复杂地层内地铁联络通道冻结施工冻胀控制研究

针对地铁联络通道冻结施工时常面临的冻胀过大且冻胀率较难测定的施工难题,依托杭州某复杂地层内越江隧道联络通道冻结施工实例,采用数值分析不同假定冻胀率对冻土体内力和主隧道变形的影响,通过冻土体内力变化制定出冻土体的临界冻胀率,同时对主隧道竖向变形进行监测,并结合主隧道计算竖向变形反馈出实际冻胀率,最后根据实际冻胀率和临界冻...     

桥梁工程的施工质量管理

冻土高寒地区冬季长、寒冷,夏季短、炎热,昼夜温差大,降水量少,空气干燥,春秋频发风沙,这种特殊的气候类型导致冻土高寒地区桥梁结构产生独特的病害特点。桥梁墩台受冰雪、冻土反复形成与融化过程的影响极易产生开裂、倾斜的情况,内部钢筋也更易锈蚀。泄水管道、桥孔等具有排水、泄洪功能的结构,也因春秋季频发的风沙而受到巨大影响,不能正常发挥作用。桥梁结构的混凝土在各种因素如冻土、温差大、雨雪、冻土、反复冻融的影响下更易产生大裂缝,随着裂缝的扩大,也会进一步导致结构内部混凝土的碳化与钢筋的腐蚀过程加快。冻土高寒地区气候日益变暖、季节性冻土冻结的时间减少、冻土层越来越浅,冻土层受桥梁基础施工等因素干扰会导致桥梁基础倾斜,地基冻土下沉、融化,以至于使桥梁的承载能力受到影响。     

川西地区季节冻土渗透系数的时空变化特性

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因，研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段. 针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题，选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样，设计冻土渗透系数试验装置，以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液，分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱；添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理，开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律；在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据，分析渗透系数时空变化规律. 试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时，冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势；冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小，当细颗粒含量大于20%时，冻土渗透系数减小的幅度较小；冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用，当循环次数超过3次时，冻融作用对渗透性能影响不大；季节性冻土边坡1 m冻结深度以内，渗透系数随深度增加减小；11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小，1月—3月渗透系数开始增大.      

冻融循环作用对桩锚支护深基坑的土体材料强度参数影响试验研究

季节性冻土地区的土材料在冻融循环作用后的强度参数对深基坑支护体系的安全性影响显著。在季节性冻土地区深基坑支护稳定性设计和施工中,考虑冻融循环作用后的土材料抗剪强度具有一定的实际意义。采用直剪试验方法对冻融循环作用前后土材料强度参数进行研究,绘制剪应力与剪切位移关系曲线,抗剪强度与垂直压力关系曲线,结合强度曲线计算得到内摩擦角及黏聚力。分析表明:冻融循环结束后,土体的最大剪应力比冻融循环前降低;土体的抗剪强度参数,内摩擦角在冻融循环作用结束后减小,黏聚力有所增加。     

排水预压法加固某高速公路软基效果的工程实例分析

以某高速公路应用塑料排水板堆载预压法处理深层软基为例,通过监测对加固效果进行了分析。结果表明：加固后,土体的十字板剪切强度提高了40%,含水率大为减少;堆载结束后80 d内土体固结度达到90%以上,且土体的沉降趋于稳定,加固深度在15 m以上,加固效果明显。应用塑料排水板堆载预压法处理深厚层软土,可以加快软土的沉降速率,缩短工期,降低成本,是一种即经济又合理的地基处理方法。     

红黏土波速变化规律试验研究

红黏土是一种高塑性粘土,它的特点表现为收缩性明显但压缩性低。在经历多次干湿循环过程后,红黏土易在土体内部逐渐形成间隙,降低土体的整体稳定性。依此,根据超声波测试理论,使用非金属声波检测仪对干湿循环后红黏土进行声波检测,分析含水率在恒定状态下,试样纵波波速随干湿循环次数的变化情况。研究结果表明:在控制含水率一定的条件下,纵波波速随干湿循环次数的增加而降低,研究成果为研究红黏土的声学特征提供参考借鉴。     

冻融循环条件下黄土结构性参数变异性研究

目前,国内外针对冻融循环作用黄土结构性参数的定量研究较少,以季节性冻土地区某高边坡土体为研究对象,进行不同冻融循环次数下压缩试验,计算结构性参数.试验结果表明:随竖向压力增大,变异量及变异系数均降低,主要是因为荷载较大时,土体被压得较密实,结构性更容易破坏扰动,扰动后冻融作用对土的胶结结构影响力逐渐减弱;随冻融循环次数...     

冻胀力作用下土质隧道衬砌内力影响因素敏感度分析

运用有限元数值模拟,计算分析了隧道衬砌内力(弯矩、轴力、最大拉应力)对土体冻胀率、冻结圈厚度、衬砌厚度、围岩弹模的敏感度。研究表明:隧道衬砌弯矩、轴力及拉应力对围岩自由冻胀率均敏感;隧道衬砌轴力、拉应力对围岩弹模敏感,而隧道衬砌弯矩对围岩弹模的敏感度较小;隧道衬砌内力受冻结圈深度影响较为明显,而衬砌厚度对衬砌内力影响相对最弱。建议对于季节性冻土区隧道设置保温隔热层及在衬砌背后一定范围内的注浆。