冻胀力
- 高寒地区公路隧道衬砌冻胀病害处理技术
的，衬砌产生的冻胀力也是不均匀、各向异性的。同时，围岩结构面在冻结期间会张开，吸收部分冻胀能力，减轻衬砌冻胀病害；此外，围岩的岩土性质也强烈地影响着冻胀类别和强度，在相同含水量下，砂性土冻胀强度较黏土低。③衬砌刚度。一般情况下，衬砌刚度越大，抗变形能力越强，在开挖和运营期间承担的冻胀力也越大。1.3 隧道衬砌冻胀理论（1）热传导理论。要计算高寒区隧道衬砌冻胀力，就要先了解外界温度与衬砌之间的热传导规律。根据热传导第二定律“如果两个物体之间有温度差，热量就会
交通科技与管理 2023年17期2023-09-21
- 高海拔寒区隧道冻胀力影响因素分析
高海拔寒区隧道冻胀力产生机理和影响因素的研究具有十分重大的意义。目前，国内外对于高海拔寒区隧道的研究主要集中在对于高海拔寒区隧道发生冻害的原因以及发生冻害之后的防治措施。刘泉声等[1]分析了土体和裂隙岩体发生冻胀的机理不同，对裂隙岩体冻胀的研究要了解裂隙岩体中的水分迁移机制，在低温环境中冻胀力的产生及裂隙岩体中裂隙的扩展。谭贤君[2]等推导出考虑若干种因素作用下的THM耦合数学模型，但是在模型的建立过程中太过于理想化，忽略了岩体裂隙对储气库的实际的影响；徐
价值工程 2023年3期2023-02-11
- 大直径盾构始发段冻结对槽壁影响的实测研究
，此时，较大的冻胀力极易对槽壁造成破坏，影响盾构的正常始发，甚至造成较大的安全事故，特别是在大直径盾构始发段冻结施工中，由于基坑槽壁深、形成冻土体积大，冻胀引起槽壁变形更加不容忽视[4]。在冻结过程中，冻胀变形和冻胀力的变化与冻土约束条件紧密相关，施工前很难准确确定槽壁承受的冻胀力，因此，在盾构始发工作井设计中一般不考虑冻胀力的作用，而是通过槽壁变形监测结果来评价冻结施工中冻胀的影响，并采取相应措施来保证工作井槽壁结构的稳定性[5]。对于大直径盾构始发段冻
中南大学学报（自然科学版） 2022年11期2023-01-18
- 严寒地区越冬深基坑水平冻胀力影响因素研究
冬期会产生水平冻胀力，水平冻胀力的大小对基坑围护结构设计以及保证基坑的安全稳定具有重要影响。为探究越冬期基坑变形及水平冻胀力的变化规律，学者们从试验测试、数值模拟及现场监测等方面开展了大量研究。在试验测试方面：王文顺等[2]进行了多次大规模冻融试验，研究了不同系统下温度场的变化情况。姚直书等[3]通过相似模拟试验研究了深基坑冻土墙模型，给出了冻融过程中冻胀力的变化趋势。汪仁和等[4]采用一种自主开发的冻土冻胀试验机对土体侧向冻胀规律进行了研究，总结了多圈环
人民长江 2022年11期2022-12-05
- 基于广义Winkler弹性地基梁理论的梯形渠道冻胀力学模型
承受冻土的法向冻胀力、切向冻结力及衬砌板间相互约束的简支梁，首次提出并建立了梯形及弧底梯形渠道的冻胀力学模型，为渠道抗冻胀设计奠定了理论基础。余书超等［10］研究了刚性衬砌板与冻土的相互约束关系，提出刚性渠道衬砌板的内力计算方法。宋玲等［11］利用结构力学方法提出了一种冻胀力计算方法。申向东等［12］基于工程力学，首次提出并建立了预制板衬砌梯形渠道冻胀破坏力学模型。但上述工程力学模型仅能反映渠道冻胀的静力平衡关系，且均未考虑冻土与衬砌板的变形协调及相互作用
冰川冻土 2022年5期2022-11-16
- 季冻区隧道冻胀力影响因素交互性及敏感性正交试验分析
行了研究，发现冻胀力是引起冻害的主要原因。关于计算冻胀力的学说主要分三种即冻融圈整体冻胀学说[6-7]、含水分化层冻胀学说[8-9]及衬砌背后积水冻胀学说[10]，而三者之中冻融圈整体冻胀学说由于原理简单，公式明确应用最为广泛。此外，李中英等[11]等对季冻区隧道在冻融循环作用应力场、位移场及其可靠性进行了研究。综上所述，现有的研究多集中在季冻区隧道温度场以及发生冻害的机理之上，而对影响冻胀力的因素的交互性和敏感性分析较少，加之影响季冻区隧道衬砌冻胀力因素
科学技术与工程 2022年27期2022-11-04
- 冻融循环作用下岩石含冰裂隙冻胀力演化试验研究*
体积膨胀产生的冻胀力持续驱动裂隙扩展或者产生新生裂纹(Matsuoka，1990)，引起岩体结构劣化，最终影响整个工程岩体的稳定性。因此研究疲劳冻融作用下裂隙岩体冻胀力演化机制，对寒区岩体长期稳定性预测及保障矿山安全开采具有重要意义。目前国内外众多学者对裂隙岩体的冻胀劣化机制研究已有很多成果。学者们针对裂隙冻胀开裂的原因和不同几何形态裂隙的冻胀损伤情况展开研究，结果表明裂隙的冻胀开裂由裂隙水扩散与冻结引起，且冻胀损伤与裂隙的发育扩展情况有关，更有学者总结出
工程地质学报 2022年4期2022-10-06
- 浅析富水岩层条件下冻结内壁冻胀力变化规律及与冻结深度间关系
程中冻结内壁的冻胀力变化进行现场实测，分析其变化规律，为井壁合理性设计及安全施工提供依据。1 设计实测方案海子矿设计生产能力4 Mt/a，工业广场内布置主、副、风三个井筒，采用立井开拓。副立井井筒全长514 m，井筒主要穿越地层为白垩系和侏罗系。第四系冲积表土层覆盖厚度比较浅，仅仅为6.0 m左右，但富水白垩系岩层厚度占井筒穿过全部地层厚度的75%。在深入对该立井井筒有关的地质资料及井壁设计资料等进行分析的基础上，结合井筒施工现场的实际状况及其他因素，采取
山东煤炭科技 2022年8期2022-09-14
- 桩型对冻土桩基冻胀特性的影响研究*
生的原因是切向冻胀力过大。当前对于冻拔破坏的防治措施以隔离切向冻胀力和使用具有抗拔特性的桩体为主。前者是在桩体和管套间的环腔中加入润滑物来减少摩擦以及用处理过的土或非冻胀敏感土进行回填，而后者，目前常用的抗滑桩型是螺旋桩和锥形桩。本研究从桩型这一角度出发，从实验、理论、工程应用等方面总结国内外现有研究成果，根据桩型的特点尝试提出改进思路，同时还提出目前桩的抗拔实验的不足之处。1 桩的抗拔实验研究1.1 实验设备桩的抗拔实验是对桩基础冻胀特性研究的重要且常用
甘肃科技 2022年9期2022-08-30
- 超大直径盾构隧道联络通道冻结法施工结构响应研究
在主体结构上的冻胀力荷载取值和作用效果均不明确，本文参考已有工程监测到的冻胀力荷载［5］，对比冻胀力分别为0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa 四种工况下，主体结构的应力及变形特征。数值模型如图1 所示。图1 三维数值模型Fig.1 Three-dimensional numerical model3 数值模拟结果分析3.1 隧道结构变形分析1.竖向位移不同工况下主体结构在联络通道开口前后的竖向变形的云图比较相似，沿隧道纵向上的变形比较均匀，
特种结构 2022年4期2022-08-25
- 高地下水位冻土区弧形底浅拱梯形渠道冻胀力学分析
底浅拱梯形渠道冻胀力学分析肖旻1，熊志豪1，吴浪1*，崔浩1，杨晓松2，葛建锐3（1.江西科技师范大学 建筑工程学院，南昌 330013；2.塔里木大学 水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔 843300；3.兰州理工大学 能源与动力工程学院，兰州 730000）【目的】明确高地下水位冻土区弧形底浅拱梯形渠道冻胀破坏机理并提出简捷、实用的抗冻胀设计方法。【方法】考虑此类渠道拱高明显小于断面整体深度的特殊性，基于Winkler假设提出衬砌体法向冻胀力计算方法。论
灌溉排水学报 2022年7期2022-08-08
- 季冻区桥梁桩基接桩位置冻胀的防治
在桩表面的切向冻胀力总和[4]，大于作用其自重、桩侧摩阻力以及上部荷载总和，此时桩基就会发生整体冻拔，可用式（1）表示。式中：W—切向冻胀力总和；G—桩基自重；F—桩侧摩阻力；N—桩顶荷载之和。3.2 拔断分析桩基拔断即因为总切向冻胀力的作用，桩身截面抗拉强度不足，因此被拔断，如公式（2）所示。式中：G1—验算截面上部桩自重；F1—验算截面上部桩侧摩阻力：A—验算截面纵向钢筋面积：R—纵向钢筋抗拉设计强度。3.3 抗冻拔稳定性分析季冻区钢筋混凝土桩基为满足
中国新技术新产品 2022年2期2022-04-08
- 环境温度对铁路隧道冻胀力影响研究
，开展寒区隧道冻胀力研究具有极大的必要性和紧迫性。寒区隧道冻胀问题极易导致衬砌结构开裂等冻害问题，严重威胁铁路隧道的运营安全。刘红岩［1］、耿珂［2］等研究了考虑冻融循环条件下的隧道冻胀力对支护结构和围岩的破坏影响。黄杰［3］等分析了冻结圈厚度等因素对冻胀力的敏感性，并提出寒区隧道隔热层敷设的建议。李岩松［4］研究得到非圆形隧道的冻胀力解析解，有效克服了非圆形隧道断面不能直接应用求解非圆形隧道应力和位移的问题。王海龙等［5］基于理论分析，研究得到围岩冻胀对
科技创新导报 2022年21期2022-03-31
- 引水干渠梯形渠道衬砌结构冻胀破坏力学分析
冻胀破坏均是在冻胀力作用下引发初始裂纹扩展而造成的断裂破坏。目前力学作用下渠道衬砌结构开裂破坏准则和断裂机理方面的研究成果很少，此外，在渠道衬砌结构设计时多用经验方法，统一的强度破坏模式和准则缺失。渠道衬砌结构设计方面缺少理论指导，故其设计无法满足灌区建设及发展的需要。基于此，文章应用断裂力学理论，将引水干渠梯形渠道衬砌结构冻胀破坏视为复合型裂纹扩展过程，进行了渠道衬砌结构、基土冻胀力和断裂韧度等变量关系的分析，所进行的抗冻胀计算可作为灌区引水干渠衬砌结构
黑龙江水利科技 2022年2期2022-03-17
- 冻融作用下单裂隙类砂岩冻胀力与强度变化规律研究①
生水冰相变产生冻胀力，引起裂隙扩展，甚至宏观断裂。目前，国内外学者对岩体的冻融损伤研究主要集中在完整岩体上，关于裂隙岩体的研究主要集中在冻胀力及其诱发的裂隙岩体冻融破裂演化机制两方面。前期研究主要集中在冻融后裂隙岩样的冻胀断裂特征和强度损失规律方面［3-6］，随着研究的深入和实验技术的发展，已有部分学者进行裂隙冻胀力理论方程的求解、冻胀过程模拟分析［7-8］和裂隙冻胀力测试试验的研究［9-12］。以上研究为认识裂隙冻胀力大小提供了参考，然而，现有研究很少系
矿冶工程 2021年6期2022-01-06
- 季冻区隧道冻胀力计算方法及防冻技术研究综述
程中产生巨大的冻胀力，严重影响隧道的正常运营。同时，若因施工塌方或超挖回填不密实等在衬砌和围岩之间形成存水空间，渗漏水充满存水空间后发生相变，也会对衬砌产生巨大的冻胀力，且因冻融循环会导致衬砌疲劳破坏，从而大大削减衬砌的承载能力，造成衬砌冻裂、混凝土的剥落，同时伴随着衬砌掉块等。此外，洞门墙中部也会出现从冒石顶部向下发展的裂缝，春融季节隧道洞口位置也会出现热融滑塌等冻害[7]。冻害问题对季冻区隧道的运营管理、维修和整治提出了严峻挑战。冻害调查发现，引起季冻
高速铁路技术 2021年6期2022-01-06
- 局部差异冻结作用于既有井壁的冻胀力研究
国内外学者对于冻胀力与冻胀机理的研究颇多。EVERETT[2]根据毛细冰理论对水分迁移冻胀进行了解释，称之为第一冻胀理论。MILLER[3]为解释水分迁移过程中不连续冰透镜体的形成过程，提出了第二冻胀理论，并基于该理论提出了刚性冰模型。O’NEILL等[4]对该模型进行了完善，给出了由定量冰、土和水之间的分量总应力得出冻结锋面冰晶体产生的准则，并建立了较为完善的计算体系。国内荣传新等[5]建立了考虑冻结壁、井壁及周围土体共同作用的粘弹性计算模型，给出了外层
广西大学学报（自然科学版） 2021年3期2021-09-01
- 季冻区温度变化对基坑支护结构影响模拟分析
构物所受的水平冻胀力问题上.近年来许多学者对季冻区水平冻胀力进行研究,并取得了很高的科研成果.王建州等[1]人采用物理模型试验方法,研究深基坑在冻结过程中冻胀力的变化,得出冻胀过程中和冻融后冻胀力的变化规律.王艳杰[2]采用有限元模拟软件，通过改变土性、初始含水率及支护条件等因素分析水平冻胀力的变化特性,并结合理论公式的计算,两者结果比对分析结构受力情况.孙超等[3]人采用FLAC 3D数值模拟方法,分别模拟粉质粘土,粘土在相同的负温变化下,桩体水平冻胀力
吉林建筑大学学报 2021年2期2021-05-06
- 寒区隧道衬砌周边冻胀力及防治措施研究
衬砌弹性模量对冻胀力的影响，提出高寒地区隧道冻害防治原则，对冻害等级进行划分，并提出防治措施建设，为高寒地区的隧道建设提供参考。1 工程概况元山隧道位于军马一场西南方向的祁连山中高山区，平均海拔在3 000 m以上，最高海拔为3 292 m。隧道工程区主要为石炭系上统砂岩，山坡坡面分布有第四系粉土、细角砾土、粗角砾土等。地下水赋存类型主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水和构造裂隙水，与隧道关系较密切的为基岩裂隙水和构造裂隙水。具有春季多雪多风，夏季凉爽多雨，秋
铁道勘察 2021年2期2021-04-22
- U 型渠道砼衬砌冻胀破坏问题研究
性，弧底在法向冻胀力的作用下，主要呈轴向压力受力状态，上抬位移增大，并表现出微小的整体性侧移，对弧底U 型断面砼衬砌结构冻胀破坏有一定减轻作用。断面曲线变动连续，坡板与底板互相牵制，渠顶及坡角处冻胀变形小，渠底冻胀变形大，渠底中线处也常常发生冻胀裂缝。这种结构方面的特点，导致弧底U 型渠道冻胀变形具有很强的连续性及复位能力，能自动调整冻胀力值的减小并均化平衡，近似达到受力对称状态［1]。将U 型渠道混凝土衬砌冻胀破坏过程简化为持续低温影响下弧底和阴坡先出现
陕西水利 2021年3期2021-04-16
- 近年来裂隙岩体冻胀破坏研究进展
冻胀变形规律、冻胀力和冻融损伤等方面归纳总结了裂隙岩体冻胀破坏在国内外的研究情况。1 冻胀变形规律冻融下的岩体变形规律的研究始于完整岩石，夏才初等（2018）对饱和砂岩进行封闭条件下的各向均匀冻结时，各向变形相等，可分为冷缩、冻胀、稳定三个阶段。而单向冻结时，沿冻结方向冻胀应变大于垂直冻结方向的变形，体现了冻胀的不均匀性，此时，垂直冻结方向变形过程划分为冷缩、冻胀和稳定3个阶段，而沿冻结方向变形过程在冻胀阶段还分为快速冻胀和冻胀量降低。吕志涛等（2019）
西部探矿工程 2021年6期2021-04-01
- 兰州地区黄土水平冻胀力分析
问题，比如水平冻胀力造成支挡结构和输水渠道的破坏，冻胀造成公路路面开裂、造成铁路轨面不平顺，这些问题都是冻土地区工程建设所要面对的挑战，因此对冻土、土体水平冻胀力的发展及其危害等问题进行深入研究显得尤为重要。EIGENBROD[3]研究发现土体的体积会随着冻融循环次数的增加而增大，但后期会慢慢趋于稳定。李岩等[4]利用大型三维模拟冻结试验系统，对竖向直排冻结条件下不同深度土体的水平冻胀力分布特性进行了试验研究。刘鸿绪等[5−6]在冻胀力学方面做了大量的研究
中国地质灾害与防治学报 2021年1期2021-03-04
- 锥型钢管混凝土基础在冻土地区应用研究与探讨
基础产生不同的冻胀力。冻土地区架空输电线路往往会不同程度受到地基土冻胀和融沉的影响。导致杆塔基础失稳。基础所受的冻胀力分为法向冻胀力、水平冻胀力和切向冻胀力，如图1所示：图1 法向冻胀力、水平冻胀力和切向冻胀力示意图法向冻胀力是指基础底面下的磁力层地基土因冻胀受阻而产生向上的反作用力，法向冻胀力可导致基础上拔；水平冻胀力是指垂直作用于基础立柱表面冻胀压力，由于水平冻胀力的对称作用，对基础影响不大；切向冻胀力是冻土地基土与基础表面冻结在一起时，产生冻结力，由
青海电力 2021年4期2021-02-16
- 严寒地区路基CFG 桩冻胀破坏机理研究
分，分别为切向冻胀力和法向冻胀力。法向冻胀力为地基在上部荷载的作用下，拟计算的某一深度处冻结锋面上，在基础附加应力扩散面积之内冻胀应力的积分【2】，是基础底部下卧土体发生冻胀时对基础发生的向上的作用力，由于CFG 桩长大于最大冻结深度，因此，在进行受力分析时，不予考虑法向冻胀力的影响。切向冻胀力是垂直于冻结锋面，平行于基础侧面的冻胀力，当土体向上冻胀时，以冻结力为媒介，顺着冻胀方向作用于基础侧面【3】，可分为单位切向冻胀力和相对切向冻胀力。单位切向冻胀力是
工程建设与设计 2020年21期2020-11-09
- 富水卵砾石地层联络通道冻结设计与试验研究
图2 地应力与冻胀力监测点示意图2.1 冻结壁温度场监测结果与分析此次模型试验经过800min形成了100mm厚的冻结壁，关闭制冷开关并保持盐水循环，确保冻结壁的温度和厚度不变，紧接着开始联络通道挖掘。在模型试验过程中，提取各温度监测点的温度数据，其温度随冻结时间变化曲线如图3所示。由图3可知，不同监测点温度都随时间的推移而逐渐变小，各曲线均不存在峰值。通过位于冻结壁相同一侧离冻结管不同距离各监测点的温度变化规律对比，靠近冻结管温度下降比远端快，更早到达积
工程技术研究 2020年11期2020-07-14
- 吉林西部碳酸盐渍土冻胀力研究
有力学指标——冻胀力。对碳酸盐渍土的冻胀研究目前主要集中在水分迁移、冻胀量两方面，还有学者利用灰关联度和粗糙集理论对碳酸盐渍土的粒度成分、击实度、含盐量等因素与冻胀量之间的关系进行了研究，建立了BP神经网络冻胀模型。但碳酸盐渍土的冻胀力研究很少,冻胀力相对于冻胀量的研究影响因素更多，研究手段更复杂，测试结果的稳定性不易保证。建筑地基基底下土层的冻胀力既有正下方土柱的法向冻胀力，也有基础周边土层的切向冻胀力，基础受到的总法向冻胀力是二者的合力。受试验条件的限
中外公路 2020年2期2020-06-05
- 冻融循环下隧道围岩冻胀力理论计算
1-2]。围岩冻胀力计算是寒区隧道建设的前提和基础。岩体孔隙及裂隙中的水在低温下发生冻结，将产生巨大的冻胀力[3]，导致岩体发生进一步损伤。而后融化后的水又进入新形成的裂隙中，如此循环往复。多次冻融循环将导致岩体发生一系列物理变化，最终引起隧道衬砌开裂。为此许多学者从试验、理论及数值计算等多个方面对其进行深入地研究。首先，在试验研究方面，渠孟飞等[4]采用室内模型试验研究水在裂隙中迁移产生的冻胀力，认为衬砌冻胀力在仰拱和仰拱脚处较小，边墙处最大，而拱顶和拱
中南大学学报（自然科学版） 2020年4期2020-06-04
- U形渠道地基用盐渍土冻融试验
诸多研究，冻土冻胀力计算集中在3个方面：1)根据土与基础之间切向冻胀力公式，构建计算模型，反算法向冻胀力。王正中[3]首次利用该法求解渠道衬砌冻胀力，后续其团队从多方面研究渠道冻胀机理[4-6]，其他学者也利用该方法计算不同地区冻土法向冻胀力[7-9]。2)现场实测土与基础之间的冻胀力，文献[10]中现场实测渠道冻胀力最大达到174 kPa，该力沿渠道衬砌顶部到渠道衬砌直板底部呈非线性分布。3)建立渠道衬砌力学分析模型，假设作用于模型上各种力的分布形式，计
中南大学学报（自然科学版） 2020年4期2020-06-04
- 基于冻融特性的人工冻结区域隧道安全控制体系
冻融性态指标(冻胀力)，对隧道受力及变形进行评价，确定地铁隧道针对软黏土冻融作用的安全控制等级。1 冻结方案及模型假定1.1 基本假定1)冻结土层为单一的饱和软黏土。2)视冻土及未冻土为均质材料，且具有各向同性，土体为弹塑性模型且满足摩尔-库伦模型。3)本文所研究的是上海地区的饱和软黏土，故在冻结过程中，只考虑土体整体热传导与相变潜热性质，不考虑水分迁移的影响。4)忽略热阻作用的影响。5)将冻结管设为温度边界，物理性质为常数，土体的热物理性质变化采用线性插
四川建材 2020年4期2020-05-08
- 地铁施工土层冻结温度试验研究
层人工冻结黏土冻胀力试验，来发现冻胀力随时间变化的规律；对不同土层的进行冻结温度试验，寻找这些土层的冻结温度随时间变换的规律。这些规律成果可为地铁建设中提供可靠的依据，施工得到了便利，为安全提供了保障的同时也减少了经济方面的损失。1 土样采集工作人员在国家相关标准和规范的要求之下，在确定取样层取得土型样品，除去其中的泥浆皮，做好标高，层位，数量以及土性的相关记录，然后将土样品用双层塑料保鲜袋和线绳进行密封，并且用胶带进行密封，将这些样品装箱后运送到实验室当
江西建材 2020年3期2020-04-14
- 裂隙岩体冻胀破坏的研究进展
生水冰相变产生冻胀力，当冻胀力突破了阈值后会引发裂隙进一步发育，并致使整个岩体最终发生冻裂破坏[1]。目前研究的方向主要是冻胀岩体的力学性质，裂隙的扩展演化机制和水分迁移规律等[2]，而对冻胀力这一直接驱动裂隙扩展的因素研究相对较少。因此，研究裂隙岩体冻胀力形成机理和演化规律，对研究裂隙岩体冻胀破坏有重要意义。研究过程中所采用的设备主要有CT扫描仪，核磁共振仪和声波检测仪，所采用的方法主要有相似试验，数值模拟和理论研究等[3]。本文围绕裂隙岩体冻胀破坏现象
水利规划与设计 2020年11期2020-01-06
- 新疆某灌区U型渠水平冻胀力变化试验研究
测，分析其水平冻胀力随时间的变化，以及不同埋深和土壤含水量对水平冻胀力变化的影响。1 试验及水平冻胀力1.1 试验研究新疆某灌区，其冻土类型为少冰冻土，多年平均最大冻结深度2.3m，地表平均冻结温度-0.79 ℃，属于不稳定性多年冻土。本文在互助县灌区内，选择某U型槽输水结构进行了试验研究，U型槽深度1.68m，宽度0.76m，在U型槽侧面的混凝土上及邻近的土壤内分别安装了12个应变计及21个温度传感器，分3排，每排放置4个应变计及7个温度传感器。 仪器布
水科学与工程技术 2019年6期2020-01-01
- 季冻区客运专线隧道局部存水冻胀对衬砌力学性能的影响分析
将会形成巨大的冻胀力。破碎冻融圈整体冻胀模型认为，隧道衬砌一定深度范围的围岩形成冻结圈，冻结圈范围的岩石中孔隙均匀且饱和，则冻结圈范围内的水冻成冰由将整体冻胀，从而对隧道衬砌产生冻胀力。含水风化层冻胀模型认为，凡是有冻害的隧道，衬砌周边的围岩均有10～20 cm左右厚的风化层，冻胀力正是由紧贴衬砌的围岩含水风化层的冻胀而产生的[3-6]。国内外有关专家、学者对季冻区隧道的冻胀机理及抗冻措施等进行了部分研究，主要有：张祉道等人对三大冻胀模型的优缺点进行了探讨
高速铁路技术 2019年5期2019-11-18
- 板缝结构对U形衬砌渠道冻胀响应的原位监测
的冻胀量、法向冻胀力的监测数据。结果表明：在土壤温度和土壤含水率相近情况下，消除板缝影响的无板缝U形混凝土衬砌结构冻胀量均小于传统多拼式U形混凝土衬砌结构的，且前者的法向冻胀力分布更均匀。关键词：U形衬砌渠道：板缝结构;冻胀力;冻胀量中图分类号：TV698.1文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000- 1379.2019. 04.034宁夏引黄灌区昼夜温差大，环境干燥，且受季冻区冻融循环的影响，导致农田输水渠道冻胀破坏严重，已成为高标准
人民黄河 2019年4期2019-09-10
- “U”型渠道冻胀力力学计算研究
衬砌材料自身的冻胀力进行分析，从而准备选取衬砌材料，保证渠道在冬季的使用安全。目前。关于混凝土材料冻胀研究的主要方法包括:室内冻融循环试验[1～2]、数值模拟[3～4]以及力学模型研究。肖旻等[5]认为进行力学计算分析时需分析冻土双向冻胀和衬砌板冻缩变形对内力的影响；翟全磊等[6]通过数值模拟分析冻胀力对预制台座的影响，为施工提供建议；刘泉声等[7]通过室内力学试验构建岩体冻融损伤模型，通过实例验证，模型较为准确；孙杲辰[8]等对弧形底渠道冻胀破坏力学性质
陕西水利 2019年6期2019-07-26
- 裂隙红砂岩冻胀力特性试验研究
膨胀对裂隙岩体冻胀力特性以及冻胀扩展作用机理认识不足，导致冻结参数设计不合理，影响冻结施工过程中冻结岩壁和井壁的安全与稳定，此外，许多寒区岩体工程也会涉及冻融过程中的冻胀损伤问题。目前，国内外学者针对冰体的强度及变形特性[1-2]、冻结岩石强度[3]、含冰裂隙岩体力学特性[4]以及完整岩体冻融特性[5]已展开大量研究，而对于裂隙岩体冻胀损伤分析还停留在参考对应低温完整岩体相关研究成果的水平上[6]，对于裂隙水相变产生的冻胀力对裂隙岩体损伤破坏特性影响研究较
煤炭学报 2019年6期2019-07-11
- 南通地铁典型土层冻胀特性试验研究★
践表明，冻土的冻胀力学特性对冻结法施工至关重要。针对南通地区典型土层人工冻结黏土在不同温度水平下进行冻胀力和冻胀率试验，寻求温度对冻胀程度的影响规律；针对工程的复杂多变，利用试验数据，对传统的冻胀率公式进行优化。该研究为南通地区人工冻结黏土冻胀特性分析和计算提供一种有效的新方法，其研究成果可为南通地铁建设中冻结法隧道建井提供可靠资料，有效避免井筒渗水和塌方等安全事故的发生[2-5]，减少经济损失。同时，获得的模型和方法也可应用于其他相似的工程领域。1 土样
山西建筑 2018年22期2018-09-05
- 冻融循环下含裂隙类岩石冻胀力的力学模型及实验研究
下裂隙中会经历冻胀力的萌生、发展与消散，裂隙冻胀扩展和岩体冻胀损伤程度受冻胀力控制，基于热力学、渗流理论、界面力学和弹性理论建立了柱形封闭裂隙中冻胀力演化模型，对考虑水分迁移和不迁移两种情况下的冻胀力量值进行了研究。裴向军等[3]对干燥及饱水状态下裂隙岩石冻融的特征展开研究,研究发现裂隙岩石的胀缩率k都随冻融次数的增加而增大，胀缩率的变化程度跟不同岩样的孔隙率特征有关，饱水裂隙岩石在冻融过程中对温度具有较强的敏感性，损伤表现在温度损伤和冻胀损伤。路亚妮等[
山东科学 2018年2期2018-05-03
- 季节性冻土围岩变形机理初探及长期循环冻融作用研究
冻胀机理(一)冻胀力冻胀力等级划分：1.在深埋条件下。当广义冻胀力小于0.07MPa时为弱冻胀，素混凝土即可满足衬砌的安全要求；当广义冻胀力大于0.07MPa而小于0.3MPa时，为中冻胀，可通过提高混凝土强度或增加配筋量来满足衬砌的安全要求；当广义冻胀力大于0.3MPa时为强冻胀，需采取一定的隔热、保温措施进行设防。2.在浅埋条件下。当广义冻胀力分布峰值小于0.3MPa时为弱冻胀,素混凝土即可满足衬砌的安全要求；当广义冻胀力分布峰值大于0.3MPa而小于
福建质量管理 2018年14期2018-04-02
- 冻土地区综合管廊法向冻胀力计算探讨
筑物的基础产生冻胀力的作用。冻土对基础的冻胀力包括了切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力，本文仅分析法向冻胀力对地下综合管廊结构的影响。当建（构）筑物基础位于冻胀土层范围内时，土在低温环境下冻结并发生体积膨胀，基底以下范围内的冻土土柱由于受到基础的约束不能自由变形，将会对基础底面产生法向的荷载作用；同时周围的冻土在升高过程中在基础及冻土土柱侧面接触面上由于摩擦作用，也会产生沿表面向上的荷载作用，这两部分的合力即为基础受到的法向冻胀力。法向冻胀力受到非常多因素
特种结构 2018年1期2018-03-30
- 寒区隧道衬砌冻胀力分析
]给出计算隧道冻胀力的弹性和黏弹性解析计算方法。王建宇等[3]推导了局部积水冻胀模型下隧道的冻胀力。夏才初等[4]推导了岩体冻胀率计算公式。现有研究给出了冻胀力和冻胀率的计算方法以及冻胀力的分布规律，并未得到衬砌厚度、冻胀圈厚度、冻胀率对隧道衬砌冻胀力的影响规律。本文通过有限元软件ANSYS对矮拉山隧道断面进行热-结构耦合分析，得到衬砌厚度、冻胀圈厚度、冻胀率对隧道衬砌冻胀力的影响规律以及冻胀力作用下隧道衬砌最不利部位，为以后的隧道设计提供理论及经验数据。
四川建筑 2018年1期2018-03-08
- 新疆某地区天然强氯盐渍土的盐—冻胀力规律研究
但对盐渍土盐—冻胀力的研究较少。工程中对膨胀压力引起的变形较为关注，由于建筑物对地基土的变形较敏感，如果膨胀变形过大，就会引起建(构)筑物的地基或上部结构的损坏。自然条件下随季节的交替变化，盐渍土中部分液、固相之间会互相转化，会发生盐—冻胀现象，这将可能会造成盐渍土地区的建筑物地基或上部结构破坏，所以在盐渍土地区的建筑物在建设时应全面考虑盐—冻胀力可能对建筑物造成的影响。因此对盐渍土的盐—冻胀力进行相关的试验研究，以发现盐—冻胀力的规律，这会对存在盐渍土的
山西建筑 2018年3期2018-02-26
- 支挡式结构物水平冻胀力研究进展与思考
构物受到的水平冻胀力问题日益引起人们的重视。冬季，随气温降低，土温下降，作用在支挡结构物后的冻胀敏感性土体发生冻胀。当冻胀土体受到水平方向的约束以后，特别是当土质、温度、含水量不同时，就会产生一定强度的水平冻胀力。过大的水平冻胀力将引起支护间隙的土体坍塌、支护体变形增大、支护体错断，甚至造成支护结构整体失稳等严重后果。水平冻胀力对于支挡式结构物的危害日益加重，而前人多就此领域内的某一内容进行研究，缺乏系统的分析和综合论述。鉴于此，本文主要将诸多学者分散的研
吉林大学学报（地球科学版） 2018年3期2018-02-11
- 冻融循环对寒区隧道结构冻胀力的影响
对寒区隧道结构冻胀力的影响，本文就冻融循环对寒区隧道结构冻胀力的影响进行了研究，首先阐述了寒区隧道冻胀产生的力学机理；其次阐述了对于未冻土体的物理力学性质的改变；最后阐述了隧道计算模型和计算参数。关键词：冻融循环；寒区隧道结构；冻胀力引言我国的社会主义市场经济发展迅速，为了寻求全国经济的协调发展，实施了“西部大开发”的发展战略，为了促进西部地区的经济发展，就必须要先修好路，所以，在我国的西部高纬度的海拔地区，越来越多的隧道建成通车，但是在这些高纬度地区，收
科学与财富 2017年30期2018-01-01
- 季节性冻土区冻胀力的简化算法
凯季节性冻土区冻胀力的简化算法张丽伟1，于兴华2，滕 凯3（1.齐齐哈尔市河道管理处，黑龙江齐齐哈尔161006；2.黑龙江省水利水电集团冲填工程有限公司，黑龙江哈尔滨150000；3.黑龙江省三江工程建设局，黑龙江哈尔滨150000）针对《水工建筑物抗冰冻设计规范》单位切向冻胀力、单位水平冻胀力以表格形式给出在实际工程应用上存在的计算依赖表格、内插取值误差大、外延值域随意性等问题，通过对冻胀力与冻胀量关系曲线的线型特性分析，采用优化拟合的方法，获得了表达
东北水利水电 2017年12期2017-12-20
- 送电线路杆塔冻土地基与杆塔基础研究
用被称作土地的冻胀力。在实际的研究之中，冻胀力的大小与约束该块土地扩张的基础不同而变化。在输电线路的杆塔建设之中，为了保证杆塔的基础稳定性，会在杆塔树立的过程之中进行土地基的建设，在一般的情况下，土地基可以保证输电杆塔在使用之中的结构稳定。但是，在寒冷气候下，杆塔修筑过程之中的地基会与土地的冻土层产生冻结，当冻结链接达到一定的强度时，土地冻结产生的冻胀力就会传递给杆塔的基础地基，直接影响杆塔地基的稳定性，严重时会造成杆塔的歪斜甚至倒地，影响输电系统的正常运
科技创新导报 2017年19期2017-09-13
- 玻璃钢套筒基础切向冻胀力消减作用试验研究
理的问题．切向冻胀力是造成基础冻拔破坏的主要原因，俄罗斯西伯利亚110～500 kV输电线路，中国500 kV伊冯线、500 kV冯大线、220 kV海拉尔-牙克石线路都曾发生过严重的基础冻拔破坏[1～3]．采用物理化学法防冻胀措施中，涂刷沥青、工业凡士林、渣油等憎水材料可以消减高达 95%切向冻胀力[4～5]，但经过多次冻融循环后，其消减作用逐渐递减．另外由于地基土反复冻胀活动，这些憎水材料会不断向周围土体挤压渗透，沥青等材料的有效作用时间可能低于输电线
西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2016年2期2016-01-22
- 灌区小型U形渠冻胀破坏研究与优化
起冻胀的因素和冻胀力学模型研究尚有不同观点;②目前的研究都是在渠道横观各项同性的条件下进行的，忽略了渠道纵向不均匀性;③我国采用的整体刚性衬砌结构还不能用于防冻胀破坏，应该引进刚柔混合结构。1 冻胀破坏特征及原因U 形混凝土衬砌渠道目前已经在西北地区小型支渠中广泛应用，此结构中的衬砌板对渠基的约束力较少，渠基冻胀分布较为均匀。整体式U 形混凝土衬砌渠道与梯形渠道相比，占地面积较少，输水能力提高;与两拼式U 形渠道、三拼式U 形渠道相比，整体性较强，冻胀变形
黑龙江水利科技 2015年1期2015-10-25
- 桩基冻胀力的三维黏弹性问题研究
物基础由于切向冻胀力的作用，出现冻胀变形问题，基础断裂或拔起破坏也时有发生，造成了巨大的经济损失。在设计中选取正确的切向冻胀力一直是建筑实践中特别考虑的问题之一。多年来，我国的科研人员在基础冻胀方面进行了大量的研究，获得了较为丰硕的研究成果。早期的研究主要采用试验的方法研究冻胀力的大小、沿深度的发展规律以及沿基础表面的分布，其目的是为了制定冻土地区建筑物基础的设计与施工规范[1－3]。由此得出了一些经验公式及相关规范，但是由于影响地基土冻胀性的因素非常复杂
岩土力学 2015年9期2015-02-17
- 浅谈高原冻土地区基础设计
词】高原冻土；冻胀力；基础设计；回填处理引言高原冻土，又可称为永久冻土、多年冻土，是严寒地区所特有的地层，主要指在连续三年或更长時间内冻结不融化、夹杂冰晶的各种岩石和土壤的一种土层。冻土地层根据其活动特点可以大致分为两层：表层土层属于冬季冻结、夏季融化的活动层，为季节性冻土；而下层土层属于终年不化、冷冻多年的冻结层，为多年冻土。我国的冻土面积在世界排名第三，主要分布在青藏高原一带，同时在新疆天山、阿尔泰山及东北大、小兴安岭等地区也有分布。其中我国青藏高原的
建筑工程技术与设计 2014年36期2014-10-21
- 竖向直排冻结条件水平冻胀力试验研究
会造成相当大的冻胀力和变形，可能会对冻结工程周边地层环境造成严重影响，导致地下建筑、隧道、管线、基础工程和地表建、构筑物稳定性降低甚至发生破坏性变形。近年来，国内外通过模型试验对冻胀力的研究取得了很多进展。Jessberger 等[1]和陈湘生等[2]分别利用离心试验机，对深井冻结凿井工程和公路隧道联络通道冻结工程进行了离心模拟试验，模拟了人工冻结条件下不同类型土体的冻胀现象。李萍等[3]进行了开放系统下的饱和土体单向冻结试验，利用试验数据进行反演分析，总
岩土力学 2014年11期2014-02-04
- 新疆托洪台水电站引水渠输水输冰设计
施去消减或消除冻胀力，较为经济合理。关键词：冻胀力；动力渠；坍塌淤积；冰凌壅涨堵塞中图分类号：TV672 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0136-021 工程概况托洪台水电站是位于新疆阿勒泰地区布尔津河西岸的引水式电站，电站装机容量6500kW，于1993年破土动工，1995年正式投入运行，根据该县的实际发展状况和电力需求的不断增加，缺电现象日益严重。为此，于2001年开始对该水电站进行增容扩建，新增扩机容量4000MW，2
中国高新技术企业·综合版 2013年6期2013-07-31
- 寒区隧道冻害等级及其设防等级研究
于寒区隧道衬砌冻胀力的研究[4];(4)关于寒区隧道衬砌材料劣化的研究[5];(5)关于寒区隧道施工技术及冻害防治措施的研究[6]。本文则在总结归纳已有研究的基础上，从寒区隧道冻害等级及其设防等级角度出发，讨论了以上2种等级划分的原则和方法，给寒区隧道的设计和施工提供参考，避免冻害的发生和过于保守的冻害设防措施。1 寒区隧道区域划分一般情况下，根据隧道在不同高程穿越山体时，以及隧道所穿越山体的温度分布情况，可将寒区隧道区域划分为Ⅰ～Ⅴ类，隧道冻土区域划分示
铁道标准设计 2012年4期2012-08-02
- 阿城区河东灌区一号跌水消力池结构设计
挡土墙最大水平冻胀力由冻胀率10%及冻胀量14.2 cm，按《挡土墙抗冻胀(参考)定型设计》表2判定属于Ⅳ类冻胀土，应取150 kPa (1.5 kg/cm2)为单位挡土墙最大水平冻胀力，其分布图形见图2(a)。2.2.2 修正单位挡土墙最大水平冻胀力用单位最大水平冻胀力乘以修正压强分布系数，即为修正单位挡土墙最大水平冻胀力。其分布图形见图2(b)。2.2.3 单位挡土墙设计水平冻胀力将修正单位挡土墙最大水平冻胀力乘以冻胀力系数，即为墙体有变形时的挡土墙设
黑龙江水利科技 2012年4期2012-03-20
- 季节性冻土的冻胀试验系统及应用
深、冻胀位移、冻胀力进行长期观测，研究冻融周期内冻胀参数的变化过程。1 冻胀试验系统冻胀试验场地位于日本北海道北见工业大学内，建于2003年6月，冻胀试验用的基坑尺寸为3940 mm×3640 mm×700 mm(深)，基坑开挖时，在地下2 m处设置钢筋混凝土锚，如图1所示，尺寸为600 mm×3200 mm×500 mm，并预埋地脚螺栓，以便在基坑上方设置反力臂，用以测量试样的冻胀量、冻胀力，从而使反力梁不受试样土体冻胀的影响，用作测量冻胀位移的参照物，
东北电力大学学报 2011年1期2011-09-14
- 浅谈黑龙江地区水工建筑物消能结构的应用
相同，冻胀量和冻胀力均匀。图2的封闭式组合消能工于传统的洞外开敞式消能工（开敞式底流消能工也是如此），在总体布置上彻底取消了洞外单设的开敞消能力池部分，使纵向长度减少1／2，使阵线集中严紧，薄弱环节少，有利于抗冻胀。2.2 采用抗冻胀好的结构形式组合式消能工都是以力学性能优越、抗冻胀性能良好的壳体结构为主体。①图1的消力梁布置在进口竖井中就充分利用了竖井圆抗冻胀优越的特点，该竖井圆为圆周对称受冻胀力，其水平冻胀力大小相等，方向相反，通过抗压性能好的竖井圆传
中国新技术新产品 2011年3期2011-01-23
- 季节性冻土的冻胀力及水工建筑物防冻害措施
了季节性冻土的冻胀力以及对水工建筑物的破坏和防治措施，通过改变地基土质，水分迁移等条件和设计合理的基础形式，用以消除或削弱冻胀力，适应地基土的冻胀性，以达到减少基础工程造价和免除冻害的目的。随着水利建设事业的发展，我省在季节性冻土区修建了大量的水工建筑物，它们均程度不同地受到地基土的冻胀作用，为防止冻胀破坏，建筑物的基础埋深要超过冻深，因此基础厚度要达到1.5～2.0 m，甚至有的达到2.5 m以上，基础工程的工程量占整个工程量的1/3～1/2，工程越小相
黑龙江水利科技 2010年5期2010-06-08
- 刍议讷全灌区渠系建筑物冻害分析及防治措施
基础底面的法向冻胀力，作用于基础和挡土墙侧面的切向冻胀力和侧向水平冻胀力等。由于灌区渠系工程冬季多处于有水状态，使土壤含水量高，产生的冻胀力加大，当冻胀力达到一定程度，就会破坏渠系水工建筑物的稳定，结合讷全灌区工程的现状，主要存在以下几种冻害破坏：1.1 条形梁基础桥的冻害破坏讷全灌区干渠上桥多为80年以前修建，80%的桥为条形梁基础，基础埋深只有2.5 m，由于渠道工程不配套，而且渠底经多年冲淘严重，特别桥下由于壅水导致严重冲刷，致使中墩基础埋深不够，冬
黑龙江水利科技 2010年5期2010-04-08
- 斜面基础在基础防止切向冻胀力中的应用
降低或消除切向冻胀力的措施很多,诸如:基侧保温法、基侧换土法、改良水土条件法、人工盐渍化法、使土颗粒聚集或分散法、憎水处理法以及基础锚固法等等。这些方法中有的不太经济,有的不能耐久,有的施工不便,还有的会遗留副作用。寻求效果显著、施工简便、造价低廉的防切向冻胀力的措施仍是必要的。1 概 述关于其截面为上小下大斜面基础防切向冻用力的问题早有简单报导,但都认为它是锚固基础的一种,即用下部基础断面中的扩大部分来阻止切向冻胀力将基础抬起,类似于带扩大板的自锚式基础
黑龙江水利科技 2010年2期2010-03-17