裂隙冻胀压力及对岩体造成的劣化机制初步研究 被引量：36

1

作者 刘泉声 黄诗冰 +1 位作者 康永水 刘建平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1530-1542,共13页

岩体在冻融循环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... 岩体在冻融循环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。结果表明:不考虑水分迁移作用下冻胀力随裂隙饱和度g和岩石弹性模量sE增加而迅速增大,当sE>10 GPa且g>94%时产生的冻胀力超过15 MPa,足以驱动任何岩体冻胀开裂,不同岩石裂隙冻胀开裂存在一个对应的临界饱和度ming;考虑岩石的透水性,渗透率低于5×10^(-14) cm^2的低渗透性岩石中裂隙水冻结会产生较大的冻胀水压力,容易引起裂隙冻胀扩展;而在渗透率大于10^(-12) cm^2的高渗透性岩石中,饱和裂隙水冻结难以形成有害的冻胀水压,裂隙冻胀开裂主要是冻结后期在冰-岩界面间的微观未冻水膜中产生的分离压力引起。 展开更多

关键词 裂隙岩体 冻胀力 水分迁移 分离压力 劣化机制

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季节性冰冻地区路基冻胀机理分析 被引量：29

2

作者 王书娟 陈志国 +1 位作者 秦卫军 于丽梅 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期20-24,44,共6页

为掌握季节性冰冻地区路基冻胀机理,减少由于路基冻胀融沉而产生的路面开裂、沉陷及翻浆病害,在重冻区路基中埋设了温度传感器,进行冰冻期路基温度自动监测,同时,对季冻区典型道路冻害进行了钻探调查。结果表明:上路床降温幅度大,降温... 为掌握季节性冰冻地区路基冻胀机理,减少由于路基冻胀融沉而产生的路面开裂、沉陷及翻浆病害,在重冻区路基中埋设了温度传感器,进行冰冻期路基温度自动监测,同时,对季冻区典型道路冻害进行了钻探调查。结果表明:上路床降温幅度大,降温速率高,路基土发生了快速原位冻结;下路床降温幅度小,降温速率低,发生了充分的水分迁移及焦聚现象,为聚冰带出现的深度;不同路基土质中冰的存在形式不同,且不同形式冰结构出现的深度和含水量呈现出一定的规律性;聚冰带出现的平均深度范围为1.08～1.65 m,含水量平均分布范围为14.7%～23%,含水量最大值均接近或超过了土的塑限含水量,冰晶析出,构成冻胀量的主体部分。在上述研究基础上,发现季节性冰冻地区路基冻胀是一个因路基密实程度和湿度不同,随着冷量推进和水分迁移热平衡状态不断形成和破坏,产生不同形式冰结构构成冻胀量的过程,建议通过排水、阻水措施控制路基湿度,并加强路基填料的均匀性、密实性控制,从而减少和防止路基冻害的产生。 展开更多

关键词 道路工程 路基 冻胀机理 温度观测 季冻区

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中国冻胀研究进展 被引量：27

3

作者 徐祖 《地球科学进展》 CAS CSCD 1994年第5期13-19,共7页

中国的冻胀研究从５０年代末期开始，经科研单位、勘察设计院和大专院校冻土工作者近４０年的努力，通过现场观察、原位测试、室内试验和计算机模拟等多种手段，开展了冻胀量、冻胀力、冻胀机理、冻胀预报和各类工程防冻胀措施研究，取... 中国的冻胀研究从５０年代末期开始，经科研单位、勘察设计院和大专院校冻土工作者近４０年的努力，通过现场观察、原位测试、室内试验和计算机模拟等多种手段，开展了冻胀量、冻胀力、冻胀机理、冻胀预报和各类工程防冻胀措施研究，取得了丰硕成果。提出了冻土工程分类、冻胀量和冻胀力的设计值和估算方法，以及各类工程防冻胀破坏的行之有效的方法。目前，研究工作正朝着从表象到机理、从宏观到微观的方向深化。进一步研究多孔介质中热质迁移的物理过程，特别是水分迁移的驱动力与温度或温度梯度间的相互关系，提出能反映过程物理本质且简便的冻胀预报模式及研制出对冻胀不敏感的新材料应成为今后工作的重点。 展开更多

关键词 冻胀 冻胀预报模式 冻土

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浅埋隧道局部存水冻胀作用机制与安全性评价 被引量：11

4

作者 王道远 袁金秀 +3 位作者 朱永全 栾永军 崔海龙 崔光耀 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期40-50,共11页

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... 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。 展开更多

关键词 隧道工程 局部存水 冻胀 作用机制 安全评判 数值计算 模型试验

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高寒区长距离供水工程能力提升与安全保障技术 被引量：8

5

作者 蔡正银 张晨 +2 位作者 朱洵 黄英豪 王羿 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1239-1254,I0008,共17页

长距离引调水是解决水资源时空分布不均,保障国家水资源重大战略布局的重要措施,属于名副其实的“生命线”工程。位于中国西北地区的供水渠道大多面对极端寒冷、异常干旱、复杂地质环境等恶劣自然条件,冻胀、水胀、盐胀等灾害频发,极大... 长距离引调水是解决水资源时空分布不均,保障国家水资源重大战略布局的重要措施,属于名副其实的“生命线”工程。位于中国西北地区的供水渠道大多面对极端寒冷、异常干旱、复杂地质环境等恶劣自然条件,冻胀、水胀、盐胀等灾害频发,极大影响渠道供水效率,严重威胁渠道运行安全,成为制约地方社会经济可持续发展的巨大障碍。“十三五”国家重点研发计划项目“高寒区长距离供水工程能力提升与安全保障技术”以北疆大型供水渠道工程为依托,以水资源高效利用为目标,以确保供水安全为宗旨,以工程防灾减灾为突破点,通过近四年联合攻关,在高寒区输水渠道劣化机理、抗冻升级改造技术、低温运行控制技术以及安全保障与风险防控技术等方面取得一系列创新成果,社会、经济和环境效益显著,应用前景广阔,意义重大。 展开更多

关键词 高寒区 供水渠道 冻胀 劣化机理 低温运行

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高寒山地区冰碛土水热迁移规律及聚冰冻胀孕灾机制研究进展 被引量：7

6

作者 申艳军 魏欣 +3 位作者 张蕾 张玉玺 李雪婷 陈兴 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期1450-1465,共16页

我国高寒山地区广泛发育连片冰碛土堆积边坡,因其普遍具有级配宽、分选差、孔隙率大等特点,在复杂构造地貌条件和冻融条件影响下,往往会发生剧烈的水-热-质交换而产生富冰滞水润滑效应,进而诱发冰碛土界面型滑坡灾害。冰碛土界面型滑坡... 我国高寒山地区广泛发育连片冰碛土堆积边坡,因其普遍具有级配宽、分选差、孔隙率大等特点,在复杂构造地貌条件和冻融条件影响下,往往会发生剧烈的水-热-质交换而产生富冰滞水润滑效应,进而诱发冰碛土界面型滑坡灾害。冰碛土界面型滑坡对该区域工程建设具有重大的潜在风险,而系统掌握高寒山地区冰碛土水热迁移及聚冰冻胀孕灾机制是实现该类地质灾害科学防控的基础性工作。据此,首先研究了冰碛土的粒度组成和结构特征,明确了冰碛土存在典型的“二粒组”的组构特征;而后,围绕冻融作用下冰碛土水热迁移及聚冰冻胀规律研究现状予以深入剖析,厘清了冰碛土的多相多场迁移机制及聚冰冻胀特性;最后,围绕冰碛土边坡孕灾演化过程开展研究,阐明了内部富冰带成因及滞水促滑失稳机制。研究表明:(1)冰碛土的典型组构特征为其水-热-质多相多场迁移提供了前提条件,也是诱发局部化聚冰冻胀的重要因素;(2)冰碛土因剧烈水热迁移产生的定向化界面聚冰现象,而界面效应是诱发边坡失稳的“源生地”,探究冰碛土边坡失稳问题应重点关注富冰带发育特征及其促滑失稳机制;(3)高寒山地区冰碛土边坡的孕灾机制主要受两种模式控制:①混态水-热迁移聚冰效应;②富冰带界面的滞水润滑效应。该综述研究以期为高寒山地区冰碛土边坡多相多场孕灾机制提供基础性参考。 展开更多

关键词 冰碛土 聚冰冻胀 水热迁移 富冰带 促滑机制

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高速铁路路基粗粒土冻胀机理探析 被引量：8

7

作者 杜晓燕 张千里 +1 位作者 孔郁斐 陈川 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第S1期152-156,共5页

针对严寒地区高速铁路路基冻胀的最大变形量应小于5mm的严格要求,就填筑于高速铁路路基的微冻胀填料开展微观研究,以探索其冻胀的内在机制。由于高速铁路路基发生微冻胀时粗骨料和细骨料的相互作用的应力应变关系比较复杂,无法用简单的... 针对严寒地区高速铁路路基冻胀的最大变形量应小于5mm的严格要求,就填筑于高速铁路路基的微冻胀填料开展微观研究,以探索其冻胀的内在机制。由于高速铁路路基发生微冻胀时粗骨料和细骨料的相互作用的应力应变关系比较复杂,无法用简单的力学模型来描述细骨料的受力状态,所以应用物理类比法,将二者的相互作用关系利用一个理想的物理模型进行模拟,建立了微冻胀填料不完全填充的冻胀微观力学模型,推导了在细颗粒膨胀过程中细颗粒体积膨胀率与混合物体积变化之间的关系。对其冻胀过程进行了理论分析,得到了微冻胀填料冻胀应力应变路径。该研究成果有利于提高对微冻胀填料冻胀机理的认识。 展开更多

关键词 路基 粗粒土 冻胀 机理 微观模型

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高海拔寒区隧道冻胀力影响因素分析

8

作者 杨自强 胥海洋 文渊 《价值工程》 2023年第3期128-130,共3页

高海拔寒区隧道裂隙岩体的冻胀危害着隧道的使用寿命,掌握寒区隧道围岩冻胀的基本规律十分重要。本文提出了寒区隧道中的低温裂隙岩体在冻融循环作用下的变形规律和冻胀力的产生机理;分析了冻胀力大小的影响因素,总结了冻融过程中裂隙... 高海拔寒区隧道裂隙岩体的冻胀危害着隧道的使用寿命,掌握寒区隧道围岩冻胀的基本规律十分重要。本文提出了寒区隧道中的低温裂隙岩体在冻融循环作用下的变形规律和冻胀力的产生机理;分析了冻胀力大小的影响因素,总结了冻融过程中裂隙水的迁移机制的研究现状。研究结果表明:冻胀力的大小与岩体力学性质、围岩初始含水量、冻结温度、围岩裂隙的几何形态和空间位置有关。 展开更多

关键词 寒区隧道 冻胀力 冻胀机理 影响因素

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基于冻胀量与时间平方根之比确定冻胀分级的探讨 被引量：1

9

作者 何浩松 滕继东 +1 位作者 张升 盛岱超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2519-2528,共10页

冻胀分级指标是寒区基础工程设计和冻胀防治的关键指标,目前既有方法多认为冻胀分级是材料的一种基本属性,常使用经验或半经验的分级指标表示土体冻胀能力,但缺乏理论支撑。而冻胀试验复杂、耗时长,不利于指标测试。为提出合理简单的冻... 冻胀分级指标是寒区基础工程设计和冻胀防治的关键指标,目前既有方法多认为冻胀分级是材料的一种基本属性,常使用经验或半经验的分级指标表示土体冻胀能力,但缺乏理论支撑。而冻胀试验复杂、耗时长,不利于指标测试。为提出合理简单的冻胀分级指标,首先从冻胀机制角度出发,建立非饱和土冻胀解析模型,并对模型进行了验证。基于该模型提出了以冻胀量和时间平方根之比作为确定冻胀分级的新指标R(mm/h^(0.5)),并以大量冻胀试验结果为依据,提出当R<0.21时,对应低冻胀等级,当0.21≤R≤1.18时,对应中等冻胀等级,而当R>1.18时,对应强冻胀等级。此外利用统计概率分析了冻胀过程中各指标数值的概率密度分布,发现新指标R在冻胀过程的集中程度和稳定性是最高的。新指标R具有理论基础,同时耦合了土性参数和冻结环境因素,突破了既有冻胀分级指标的局限性,完善了现有冻胀分级体系,为寒区工程设计和冻胀防治提供理论依据。 展开更多

关键词 冻胀 分级 机制 土性参数 冻结环境因素 新指标R

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高寒区供水渠道冻害机理分析及防治措施研究 被引量：5

10

作者 杨继华 路新景 赵顺利 《水利科学与寒区工程》 2020年第1期65-71,共7页

针对高寒区渠道冻胀问题,首先总结了渠道混凝土衬砌冻害的发生机理及冻胀破坏形式,论述了当前渠道冻害的三种研究方法理论分析、现场调查和模型试验的优缺点和适用性。其次分析了渠道冻害的三个必备条件,即易冻胀的土质条件、土的含水... 针对高寒区渠道冻胀问题,首先总结了渠道混凝土衬砌冻害的发生机理及冻胀破坏形式,论述了当前渠道冻害的三种研究方法理论分析、现场调查和模型试验的优缺点和适用性。其次分析了渠道冻害的三个必备条件,即易冻胀的土质条件、土的含水条件及温度条件,提出了消除或削弱其中的一个条件即可避免冻胀的发生或减轻冻害程度的观点。最后根据渠道的冻害机理及主要影响因素提出了渠道防冻胀措施并对将来的研究方向提出了展望。 展开更多

关键词 高寒区 渠道 冻胀 机理 防治措施

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岩石与岩体冻融损伤内涵区别及研究进展 被引量：2

11

作者 秦世康 陈庆发 尹庭昌 《黄金科学技术》 CSCD 2019年第3期385-397,共13页

岩石与岩体内部结构、空间尺度及裂隙分布形式不同,在冻融循环作用下其损伤劣化机制存在显著差异,损伤评判标准亦有所不同,因此厘清岩石与岩体冻融损伤内涵区别并总结相关研究进展具有重要意义。在内涵方面,岩石损伤主要是内部微小缺陷... 岩石与岩体内部结构、空间尺度及裂隙分布形式不同,在冻融循环作用下其损伤劣化机制存在显著差异,损伤评判标准亦有所不同,因此厘清岩石与岩体冻融损伤内涵区别并总结相关研究进展具有重要意义。在内涵方面,岩石损伤主要是内部微小缺陷作用,属于微观层面问题(毫米量级及以下尺度);而岩体损伤则更加关注节理裂隙的影响,属于宏观层面问题(厘米量级及以上尺度)。目前冻融损伤相关研究主要集中在完整岩石块体,对于含有宏观裂隙的岩体研究较少;岩石冻胀是原位水冻胀与迁移水冻胀共同作用的结果,主要从冻胀力与疲劳损伤2个角度进行岩石冻融损伤本构模型的构建研究。未来岩体冻融损伤研究应重点关注裂隙所带来的影响,即从微观尺度入手,利用室内试验探究冻融循环过程孔隙和裂隙内部水分迁移冻胀机制与相互作用规律,结合现场试验与数值模拟研究构建大尺度下岩体冻融损伤本构模型,最终形成寒区岩石与岩体冻融损伤评价体系。 展开更多

关键词 岩石与岩体损伤 空间尺度 冻融循环 冻胀力 疲劳损伤 本构模型 冻胀机制 数值模拟

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季节性冻土区露天矿排土场浅层滑坡滑动机理研究 被引量：1

12

作者 杨永健 《中国煤炭地质》 2019年第10期59-63,共5页

由于不考虑冻融循环等因素的影响,常规分析评价方法不适用于季节性冻土地区排土场边坡稳定性分析,评价结果准确性不高,常见的滑坡机理也不适用于这类滑坡,因此,冻融循环对露天矿排土场边坡稳定性影响机理需要进一步研究。以神宝矿区排... 由于不考虑冻融循环等因素的影响,常规分析评价方法不适用于季节性冻土地区排土场边坡稳定性分析,评价结果准确性不高,常见的滑坡机理也不适用于这类滑坡,因此,冻融循环对露天矿排土场边坡稳定性影响机理需要进一步研究。以神宝矿区排土场浅层滑坡为研究对象,通过现场调查、监测、坑探结合室内物理力学试验及冻融试验,分析了季节性冻土区露天矿排土场浅层滑坡滑动机理。结果认为:季节性冻土区排土场浅层滑坡的形成主要是由于冬季土层冻结时水分不断向冻结锋面迁移集聚,在漫长的冻结过程中,冻结层集聚了大量地下冰体,加之冬季降水又无法入渗,全部以冰的形式聚集在冻结层内;在暖季气温升高后,岩土层从上至下融化,冰融化的水无法入渗,冰融化后致使土层含水率急剧增大,加之冻胀作用引起土密实性降低,从而导致土体强度降低引起的。 展开更多

关键词 季节性冻土 排土场 冻胀试验 滑坡机理

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浅论均质土坝迎水面混凝土盖板受冻胀土破坏的机理及防治

13

作者 杨敏 李洪涛 李娜 《水利建设与管理》 2018年第9期38-42,共5页

均质土坝坝体材料在冻融循环过程中,极易出现冻土上抬、冻胀开裂等现象,不可避免地对混凝土结构的稳定性和安全性构成威胁。本文通过对均质土坝上游迎水面混凝土盖板受冻胀土破坏产生的危害进行研究,分析冻胀土产生的机理和破坏性,提出... 均质土坝坝体材料在冻融循环过程中,极易出现冻土上抬、冻胀开裂等现象,不可避免地对混凝土结构的稳定性和安全性构成威胁。本文通过对均质土坝上游迎水面混凝土盖板受冻胀土破坏产生的危害进行研究,分析冻胀土产生的机理和破坏性,提出防止措施,可为类似地区水工混凝土结构的设计和施工提供借鉴。 展开更多

关键词 冻胀土 迎水面混凝土盖板 均质土坝 破坏 机理 防治

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基于数值模拟的双层薄膜防渗衬砌渠道抗冻胀机理探讨 被引量：42

14

作者 刘旭东 王正中 +1 位作者 闫长城 李甲林 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期29-35,共7页

在渠道衬砌板下铺设双层塑料薄膜,使混凝土衬砌板与冻土层之间可滑移、不产生冻结约束,从而达到防治渠道衬砌冻胀破坏的目的,即为双层薄膜防渗衬砌渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对双层薄膜防渗衬砌渠道冻胀... 在渠道衬砌板下铺设双层塑料薄膜,使混凝土衬砌板与冻土层之间可滑移、不产生冻结约束,从而达到防治渠道衬砌冻胀破坏的目的,即为双层薄膜防渗衬砌渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对双层薄膜防渗衬砌渠道冻胀进行数值模拟,研究衬砌板应力和变形规律。对比普通渠道,双层薄膜防渗衬砌渠道抗冻胀效果非常显著,自身受力状态得到显著改善,且冻胀变形、冻胀力分布更加均匀;其阴坡、渠底、阳坡切向冻结力极值及均方差降低幅度均大于法向冻胀力降低幅度,揭示了该种渠道通过削弱冻结约束来改善衬砌板冻胀受力及使冻胀量分布均匀的抗冻胀机理。对比梯形断面和弧底梯形,可知双层薄膜防渗衬砌渠道适用断面为弧底梯形,在实际工程中应对弧底板和渠坡板之间的伸缩缝加强管理,或采用整体现浇式结构,以防止渠坡板滑动失稳。这些工作为双层薄膜防渗衬砌渠道的深入研究和推广应用提供了参考。 展开更多

关键词 数值分析 渠道衬砌 计算机模拟 双层薄膜防渗衬砌渠道 抗冻胀机理

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考虑地下水位影响的现浇混凝土梯形渠道冻胀破坏力学分析 被引量：21

15

作者 肖旻 王正中 +2 位作者 刘铨鸿 王羿 葛建锐 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期91-97,共7页

地下水的补给与迁移是高地下水位渠道的冻胀破坏的主要影响因素。该文提出了一种考虑地下水位影响的梯形渠道衬砌冻胀力分布计算方法,推导出地下水位影响的渠道基土冻胀强度和冻结深度分布的计算公式,并得到现浇混凝土衬砌的截面最大弯... 地下水的补给与迁移是高地下水位渠道的冻胀破坏的主要影响因素。该文提出了一种考虑地下水位影响的梯形渠道衬砌冻胀力分布计算方法,推导出地下水位影响的渠道基土冻胀强度和冻结深度分布的计算公式,并得到现浇混凝土衬砌的截面最大弯矩和最易破坏截面位置的解析表达式。从整体与局部2个方面定量分析梯形渠道衬砌冻胀力分布的不均匀性,为渠道的抗冻性能评价和断面优化提供了定量指标,结果表明:渠深越浅,坡板倾角越小,冻胀力分布越均匀,越不易发生破坏,揭示了宽浅式梯形渠道抗冻性能良好的原因。以塔里木灌区某梯形渠道为原型,对不同地下水埋深的渠道冻胀特征和受力进行了分析,并与观测资料进行了对比,其中基土冻深的计算值与观测值之间的最大相对误差为3.5%,估算最大弯矩所在截面的位置为距离坡顶63.9%坡板长处,与灌区实地调查结果基本相符,表明了方法的实用性和合理性。最后,对高地下水位梯形渠道的冻害机理进行了分析,该研究可为高地下水位现浇混凝土梯形渠道衬砌的抗冻设计和相关研究提供参考。 展开更多

关键词 水分 渠道 冻土 冻胀 高地下水位 塔里木灌区 冻害机理

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基于数值模拟的“适变断面”衬砌渠道抗冻胀机理探讨 被引量：21

16

作者 刘旭东 王正中 +1 位作者 闫长城 李甲林 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期6-12,共7页

能适应渠基冻胀变形的衬砌渠道简称"适变断面"渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对混凝土衬砌"适变断面"渠道冻胀进行数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、变形场和应力场,研究衬砌板应力和变形... 能适应渠基冻胀变形的衬砌渠道简称"适变断面"渠道。为了探明其抗冻胀机理及削减冻胀效果,应用ADINA软件对混凝土衬砌"适变断面"渠道冻胀进行数值模拟,计算渠道冻胀的温度场、变形场和应力场,研究衬砌板应力和变形规律,并与弧形坡脚梯形渠道比较分析表明:"适变断面"渠道能降低最大法向冻胀量55.11%、最大法向冻胀力51.65%、最大切向冻结力56.85%;通过冻胀量均方差及冻胀力分析比较,"适变断面"使渠道受力状态得到显著改善,冻胀变形分布更加均匀;衬砌板法向错位值总计1.3cm,纵向伸缩缝周向压缩值总计为9.7cm,揭示了"适变断面"渠道利用宽纵缝既能释放衬砌板法向冻胀变位,又能吸收周向冻胀变位,从而适应渠基冻胀变形减轻冻害的抗冻胀机理。最后通过模拟计算了"适变断面"渠道冻胀量均方差对边坡系数的敏感性,指出边坡系数i约为1∶1.7～1∶1.4时,"适变断面"渠道抗冻胀效果很显著,为"适变断面"渠道的推广及优化设计提供了参考。 展开更多

关键词 数值分析 渠道衬砌 试验 适变断面渠道 宽纵缝 抗冻胀机理

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饱水红砂岩裂隙冻胀力与变形试验研究 被引量：9

17

作者 田镇 李银平 +3 位作者 王贵宾 马洪岭 张君岳 毕振辉 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期2857-2868,共12页

高寒高海拔地区常年受冻融循环作用影响,裂隙岩体冻胀现象普遍存在。为探究冻胀力在裂隙冻胀变形中的演化规律,揭示裂隙岩石的冻胀损伤机制,利用分布式压力薄膜传感器、温度传感器和应变仪组成的测试系统,对不同裂隙宽度的饱和裂隙红砂... 高寒高海拔地区常年受冻融循环作用影响,裂隙岩体冻胀现象普遍存在。为探究冻胀力在裂隙冻胀变形中的演化规律,揭示裂隙岩石的冻胀损伤机制,利用分布式压力薄膜传感器、温度传感器和应变仪组成的测试系统,对不同裂隙宽度的饱和裂隙红砂岩试样的冻融过程进行实时全面监测,获得裂隙冻胀力、温度和裂隙应变随时间变化的曲线。试验结果表明:在冻融过程中,饱水裂隙红砂岩裂隙内20 mm处出现恒温平台,标志着裂隙水发生冻结,且裂隙宽度越大,恒温平台出现时刻越早;岩石表面应变与温度变化拐点同步,裂隙应变拐点滞后于温度拐点,但裂隙应变与最大冻胀力的变化同步;在恒温平台出现时,岩石表面应变快速上升,主要是岩石骨架收缩和岩石孔隙水冻胀共同作用引起的;岩石表面温度变化比裂隙内温度变化更快,导致裂隙水的冻胀有所滞后;在融化过程,冻胀力和应变均再次爬升,并出现次高点;对于宽度在2~4 mm范围内的裂隙,最大冻胀力峰值随着裂隙宽度增大而增加;在整个冻融过程中,冻胀力的分布是不规则的、冻胀力由四周向内部递增,四周的冻胀力大小基本保持不变;冻融机制分析表明:岩块周边首先形成冻结层,然后裂隙水发生冻结逐渐形成冰塞,当冰塞不再滑移、达到完全密闭状态,裂隙应变急速上升、冻胀力骤然上升到最大值,裂隙尖端应力集中,产生微裂纹。在融化时,岩石表面融化,裂隙内产生二次冻胀。试验初步分析了裂隙岩体中孔隙水和裂隙水的冻结规律,为合理分析裂隙岩体冻胀损伤机制提供依据。 展开更多

关键词 岩石力学 裂隙岩体 冻胀力 冻胀变形 冻胀损伤机制

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季冻区隧道防冻胀技术研究进展 被引量：8

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作者 王李斌 侯占鳌 +2 位作者 吕晓聪 王雪来 崔光耀 《北方工业大学学报》 2019年第5期119-125,共7页

本文主要针对季冻区隧道的冻胀机理、温度场、衬砌力学性能、防冻胀措施、保温材料的研究现状展开分析.分析结果表明:季冻区隧道主要应用三大冻胀模型研究围岩、衬砌的冻胀机理,但三大冻胀模型研究各有缺陷,亟待研究新型冻胀模型;季冻... 本文主要针对季冻区隧道的冻胀机理、温度场、衬砌力学性能、防冻胀措施、保温材料的研究现状展开分析.分析结果表明:季冻区隧道主要应用三大冻胀模型研究围岩、衬砌的冻胀机理,但三大冻胀模型研究各有缺陷,亟待研究新型冻胀模型;季冻区隧道温度场主要考虑围岩稳态、瞬态条件下温度变化,对于低温相变围岩隧道温度场研究不够全面;季冻区隧道防冻胀技术发展较早且综合措施较多,但实际防冻胀效果欠佳,需研究更为成熟的防冻胀技术;冻融循环对于衬砌力学性能影响、新型保温材料开发是当前亟待解决的关键问题. 展开更多

关键词 季冻区隧道 防冻胀技术 冻胀机理 温度场

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季节冻土区非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型 被引量：6

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作者 凌贤长 罗军 +1 位作者 耿琳 唐亮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1255-1265,共11页

中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土,其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题,以延吉膨胀土为研究对象,开展了膨胀土冻胀特性试验研究,证明了膨胀土吸水膨胀... 中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土,其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题,以延吉膨胀土为研究对象,开展了膨胀土冻胀特性试验研究,证明了膨胀土吸水膨胀特性对其冻胀特性有显著影响,据此提出了考虑相变动力区的非饱和膨胀土冻结-胀缩牵连机制。基于冻土多场耦合分析方法、结晶动力学理论,建立了非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型FH_ex_Model,并予以验证。该模型能够反演出非饱和膨胀土冻胀过程中的冻胀变形分量和膨胀变形分量。此外,根据上述研究,建议在膨胀土工程场地中应当重视初冻期冻结作用诱发的高膨胀变形,同时稳定冻深以下区域的场地变形不容忽视。 展开更多

关键词 季节冻土区 非饱和膨胀土 冻胀试验 冻结–胀缩机制 多场耦合 冻胀模型

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高速铁路路基微冻胀填料冻胀发育机制研究 被引量：6

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作者 杜晓燕 叶阳升 +2 位作者 张千里 蔡德钩 邹文浩 《铁道标准设计》 北大核心 2019年第6期30-33,共4页

为了揭示微冻胀填料的冻胀发育机制,解决寒区高速铁路路基冻胀问题,从理论上分析了微冻胀填料的组成,各组分的冻胀特点,在此基础上分析了填充料的受力及水分迁移情况。结果表明:微冻胀填料主要由骨架颗粒与填充料组成,其中填充料包括细... 为了揭示微冻胀填料的冻胀发育机制,解决寒区高速铁路路基冻胀问题,从理论上分析了微冻胀填料的组成,各组分的冻胀特点,在此基础上分析了填充料的受力及水分迁移情况。结果表明:微冻胀填料主要由骨架颗粒与填充料组成,其中填充料包括细骨料与细颗粒,当无外界约束作用或填充料膨胀力大于外界约束作用时,微冻胀填料将表现为宏观冻胀。微冻胀填料内部离散性较大,水分迁移通道不连续,由此造成冻结为"原位冻胀",细颗粒冻胀是微冻胀填料冻胀的主要原因,细颗粒冻胀时水分迁移造成空间体积占位,加大了冻胀程度。结论:微冻胀填料冻胀主要由细颗粒冻胀及其水分迁移引起。 展开更多

关键词 高速铁路路基 微冻胀填料 填充料受力分析 空间体积占位 冻胀发育机制

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