高寒地区土地的物理性质对冻胀性的影响及软土冻土地基处理的原则和方法研究（一）

分析土的冻结过程是研究高寒地区地基处理方法的一个重要环节，而土的物理性质对冻胀性的影响作用剖析是冻结过程分析的重要内容，通过研究，深刻了解土的物理性质与冻胀性之间的相关关系，进而为确定高寒地区合理的软土地基处理方法奠定基础。     

高寒地区土的物理性质对冻胀性的影响及软土冻土地基处理的原则和方法研究(一)

分析土的冻结过程是研究高寒地区地基处理方法的一个重要环节,而土的物理性质对冻胀性的影响作用剖析是冻结过程分析的重要内容.通过研究,深刻了解土的物理性质与冻胀性之间的相互关系,进而为确定高寒地区合理的软土地基处理方法奠定基础.     

高寒地区土的物理性质对冻胀性的影响及软土冻土地基处理的原则和方法研究(二)

分析土的冻结过程是研究高寒地区地基处理方法的一个重要环节,而土的物理性质对冻胀性的影响作用剖析是冻结过程分析的重要内容.通过研究,深刻了解土的物理性质与冻胀性之间的相互关系,进而为确定高寒地区合理的软土地基处理方法奠定基础.     

高寒地区岛状冻土软土地基处理研究

通过理论研究，试验研究和工程实践，对高寒地区岛状土软土地基处理的理论和方法进行了深入的探讨，同时在分析我国东部高寒地区软土处理常用方法的优劣得失基础上，提出了适宜于岛状冻土软基处理的方法。     

不同冻结方式下高山草甸区路基冻胀变形研究

为了研究不同冻结方式下高山草甸区贡觉～芒康公路路基季冻土的冻胀变形特性,基于室内冻胀试验,分析了路基土在单向冻结和周围冻结条件下的冻胀变形特性。试验结果表明:两种冻结方式下,土中含水率、细颗粒含量与冻胀变形率均为正相关关系;在含水率、细颗粒含量相同的情况下,土在单向冻结情况下的冻胀率小于周围冻结的冻胀率;实际工程中设计路基土级配时,初始含水率宜控制在最佳含水率即8%左右,土中细颗粒含量宜控制在9%左右;在单向冻结情况下,土中初始含水率和细颗粒含量均对土的冻胀变形率有明显影响,初始含水率的影响更明显;在周围冻结情况下,初始含水率对土的冻胀变形率有明显影响,细颗粒含量对土冻胀变形率无明显影响。     

寒区隧道冻胀力计算方法研究进展与思考

近年来，随着中国西部及青藏高原地区交通网的建设，修建了越来越多的寒区隧道，然而寒区隧道冻害也频繁发生。隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。首先将现有的冻胀力计算方法分为基于含水风化层冻胀模型、衬砌背后积水冻胀模型、冻融圈整体冻胀模型3类。含水风化层冻胀模型利用侧压力代替冻胀力作用，衬砌背后积水冻胀模型将冻胀力归结于衬砌与围岩之间的局部积水冻结膨胀，冻融圈整体冻胀模型则认为冻胀力系冻融圈围岩含水冻结后整体膨胀所致。然后对这些方法及其基于的假定与适用性进行了系统的分析和总结。最后重点分析了基于冻融圈整体冻胀模型的冻胀力计算方法，并归纳出3种考虑冻融圈冻胀变形的方式：①假定冻结圈冻胀位移模式；②假定冻结圈围岩各向均匀冻胀；③考虑冻结圈围岩非各向均匀冻胀。剖析了不同冻融圈冻胀变形处理方法的区别和联系，并通过工程案例对比分析了不同冻融圈冻胀变形处理方法对冻胀力计算结果的影响，分析了考虑围岩非各向均匀冻胀时冻胀力解的适用性。研究结论可为寒区隧道工程设计提供借鉴。     

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。     

换填法在处置高寒沟谷区软基中的应用

为了研究换填法在高寒沟谷区的防冻胀效果,通过数值模拟,给出了软土路基合理的换填处理深度,并在宕昌~迭部二级公路K18+100~K18+400段设置了3种不同换填深度的试验段,对温度及路面变形数据进行了监测。结果表明:采用隧道弃渣换填处理1m后的最大季节冻结深度为1.86m,大于未换填路基下的季节冻结深度1.68m。在冷季期间,经过换填处理的路基下部土体较早开始冻结。换填2m的路面变形具有较小波幅的波动,未见明显的冻胀发生;未换填的路面变形则以冻胀变形为主。利用隧道弃渣换填原天然地基的方法在高寒沟谷区软基处置中具有良好的防冻胀效果,可为后续的施工提供参考。     

季冻区公路路基细粒土冻胀性分类研究

对4种不同塑性细粒土扰动样进行了室内闭式冻胀模拟试验，简述了土的含水量和塑性对冻胀性的影响，即各种细粒土的冻胀性都随着含水量增大而增强；在含水量相同时，土的冻胀性随着塑性增强和颗粒变细而减弱。应用数理统计方法分别得出了各种黏性土和粉土的冻胀率关于超塑含水量的经验公式，并经综合分析建立了细粒土的冻胀率关于超塑含水量的经验公式。在此基础上，对黏性土、粉土及细粒土进行冻胀性分类研究，并将研究结果与现行规范进行比较，给出合理建议。此外，还取原状样进行了室内冻胀试验并对原状样和扰动样冻胀性试验结果的相容性进行了分析，指出用扰动样模拟试验结果对细粒土进行冻胀性分类研究，是可靠和可行的。     

气泡混合轻质土在寒区道路中的应用

针对北方寒冷地区道路冻胀翻浆与地基融沉等病害,开展了轻质土在道路基层中的应用研究,并在试验路铺筑的实践基础上,阐述了气泡混合轻质土的力学特性与试验结果分析。初步证明,轻质土在冻土地基的隔热保温与台背填土的防冻胀方面效果比较明显。     

软土地基冻结过程的热传导分析

土冻结过程同时进行着热传导和湿迁移；软土地基的存在使得路基路面体内的温度、湿度、温度梯度和湿度梯度的变化不同于常规的水冻问题。分析热传导规律和水分运动规律，对确定软土地基处理的原则和方法有重要意义。     

基于pF Meter的土体冻结特征曲线研究

为解决冻土中土体冻结特征曲线(SFCC)长期以来只能通过经验模型间接推测获得,且土体冻结特征曲线(SFCC)与土水特征曲线(SWCC)间关系的相关研究也因技术手段制约而仅停留在理论假设阶段的问题,采用可直接用于极端负温条件下的pFMeter基质势传感器,得到青藏红黏土、兰州粉土、细砂这3种不同粒径土体的冻结特征曲线,获得三者在冻结过程中未冻水数量与能量变化之间的规律;对过去冻土学研究中利用Clapeyron方程间接转换获得土体冻结特征曲线方法的可靠性进行试验验证;此外,针对不同粒径大小土体冻结特征曲线及土水特征曲线进行比较,并对以往冻土冻胀研究中将饱和冻土中冰晶等划为非饱和融土中气体的方法进行验证。结果表明:Clapeyron方程得到的冻结特征曲线与实际测定的冻结特征曲线基本一致,Clapeyron方程可用于土体冻结特征曲线的预测;冻结特征曲线与土水特征曲线虽在形态上具有一定的相似性,但由于冻结过程与脱湿过程土中相的不同所致的各相间界面力不同,导致其在数值上存在一定差异,且差值大小与土体平均粒径成反比,进而证明了被广泛用于冻土研究中的将冻土中冰晶体视作融土中气体来简化冻结过程中冰晶-液态水-土颗粒关系的方法并不合理,并从理论上阐述了其机理;相关研究成果可为后续研究冻胀过程中水分迁移机制与水分迁移驱动力提供相应的基础理论支撑。     

不同冻胀模式下冻结隧道施工引起的地表竖向位移时空解

为了更加科学地预测水平冻结法隧道施工引起的地表竖向位移，从冻结管周围土体与地层冻胀相互作用机理和试验现象出发，提出了冻结管周围冻结土体在地层约束作用下的2种不同冻胀模式；基于热传导理论得到了冻结锋面随时间变化的移动规律，进一步联合镜像法和叠加原理，推导了均匀冻胀模式和非均匀冻胀模式下水平冻结法隧道施工时多个冻结管共同引起的地表竖向位移时空预测计算公式，并依托MATLAB软件编制了求解程序。结合工程实例，将理论解与实测数据进行了对比，此外，还针对隧道埋深、冻结壁厚度、不均匀冻胀性进行了参数影响分析。研究结果表明：不同冻胀模式计算得到的位移分布规律与实测值在整体趋势上基本相似，且实测值介于均匀冻胀模式和非均匀冻胀模式所得理论值之间，证明了所提理论模型的合理性；均匀冻胀模式与非均匀冻胀模式计算得到的地表最大竖向位移均出现在隧道中心正上方地表位置处，但不同冻胀模式下的隧道中心正上方地表竖向位移峰值有明显差异；当其他参数相同时，隧道埋深越浅，地表冻胀位移分布越窄而高，土体冻胀模式对地表位移分布影响越大；冻结壁越厚，地表竖向位移越大；不均匀冻胀程度常数越大，地表竖向最大位移也越大。建议根据工程具体情况，选用所提出的不同冻胀模式来预测水平冻结隧道施工引起的地表变形，以确保工程安全稳定。     

季冻地区路基中的水分迁移机理及处理措施

在季节性冻土地区,冬季土体冻结,路基产生冻胀;春季冻土融化,路基产生翻浆、冒泥,对公路造成危害。而水分迁移又是产生冻胀的直接因素,所以研究冻土中的水分迁移机理及处理措施很有实际意义。     

寒旱区硫酸盐渍土特征温度及盐冻胀特性

针对寒旱区硫酸盐渍土的盐冻胀特性开展了室内试验研究。选取甘肃省河西地区硫酸盐渍土为原料土，以室内人工制备的硫酸盐渍土为研究对象，就含盐量和含水率等因素变化对土体的特征温度(过冷温度和冻结温度)以及盐冻胀变形的影响进行了系列试验研究，基于硫酸钠盐渍土冻结试验，建立了冻结温度的计算模型，通过数值计算结果与试验结果的对比分析，对所提出模型的有效性进行了验证，并对其变化规律以及产生的机理进行了探讨。结果表明：含盐量较高土体在正温盐分结晶析出，含盐量较低土体在负温盐分结晶析出；土体孔隙中溶液的浓度对盐渍土冻结温度以及总变形有着显著的影响，且存在2个临界浓度值，使得低浓度时的特征温度随着溶液浓度的增加而降低，当达到较小的临界浓度值后，结晶盐析出导致特征温度随着浓度的增加而升高，直到浓度达到较大的临界浓度值；在变形方面，溶液浓度较低时，土体变形主要由冻胀引起，反之，当孔隙溶液浓度较高时，变形则主要由盐胀引起，而在2个临界浓度之间时盐胀和冻胀相互制约。     

高寒地区预应力梁沿管道开裂成因分析及对策

通过青藏铁路现场调查及室内模拟试验分析认为,高寒地区预应力混凝土后张梁沿波纹管方向开裂,主要是由压浆材料早期冻胀、后期冻胀和大温差应力等共同作用造成的。为提高高寒地区后张梁的耐久性,提供了较详实的试验数据和理论依据。     

U型槽结构在严寒高水位下穿立交引道的应用

在严寒高水位地区 ,下穿式立交引道采用U型槽结构封闭地下水时 ,换填非冻胀性材料至冻结线以下是有效的防治措施     

水平冻结加固土体中盾构始发技术

结合上海某工程施工实例,简单介绍盾构始发端头水平冻结技术参数和方法,以及施工中特别注意的一些事项;详细叙述土压平衡盾构在水平冻结土体中始发时应采用的工艺流程,介绍始发过程中防止刀盘冻牢以及防止洞口涌水涌砂而应采取的方法和特殊措施,从监测结果分析冻胀和融沉的影响程度,采用特殊管片、车站结构预埋注浆管、跟踪注浆等措施有效的防止了冻胀和融沉对环境的影响,保证了始发施工和地表环境的安全。     

腐木淤泥混合土的压缩特性研究及处理方法分析

腐木淤泥混合土是在广东省揭普高速公路修建过程中所发现的一种特殊软土,具有高含水率、高压缩性、低渗透性等特点。通过固结压缩试验、回弹试验、流变试验等室内试验,分析了腐木淤泥混合土的压缩、回弹及次固结变形特性,整理出腐木淤泥混合土的物理性质指标及压缩指标。同时结合工程实例得出,小间距袋装砂井+超载预压是处理腐木淤泥混合土地基的有效手段。研究结论可为以后的类似地基处理设计与施工提供重要依据。     

城市富水地层大型地下空间管幕冻结规律模型试验研究

为解决管幕+冻土复合结构在大体量冻结工程应用时冻胀规律不明确、控制效果不稳定等难题，基于上海轨道交通18号线江浦路车站管幕冻结暗挖工程进行了开放系统下的模型试验。通过对不同影响因素下的管幕冻结冻胀特性和管幕受力规律进行试验研究，得出以下结论： 1）管幕可以对冻胀产生较好的约束作用，管幕+错峰冻结可以有效避免上覆土体及结构抬升； 2）间歇冻结后管幕受力曲线根据间歇时间呈现规律性锯齿波动，停冻3、5、7 d后，管幕所受冻胀压力分别可以减少约40、50、60 MPa，表明采用间歇冻结可以有效降低冻胀压力； 3）上覆地层压力越大，管幕受冻胀压力越小，较大的上覆压力可以约束冻胀的发展。