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螺旋桩冻拔特性的模型试验研究 被引量:22
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作者 王腾飞 刘建坤 +1 位作者 邰博文 吕鹏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1084-1092,共9页
寒季,季冻区光伏支架基础受地基土不均匀冻胀的影响,引起系统发电效率降低,甚至导致上部结构的整体破坏。因此,工程中常应用螺旋桩来抑制这种病害。通过进行单向冻结条件下的模型试验,考察多种螺旋桩及光滑桩的冻拔特性,总结温度分布、... 寒季,季冻区光伏支架基础受地基土不均匀冻胀的影响,引起系统发电效率降低,甚至导致上部结构的整体破坏。因此,工程中常应用螺旋桩来抑制这种病害。通过进行单向冻结条件下的模型试验,考察多种螺旋桩及光滑桩的冻拔特性,总结温度分布、冻拔位移和轴向上拔力的变化规律。结果表明:(1)确定平均冻拔率ηj为表征抗冻拔能力的合理指标,其中半螺旋大叶片桩具有最小平均冻拔率(1.03%),全螺旋桩的平均冻拔率最高;(2)冻拔位移与冻深之间存在线性关系,螺旋叶片的布设影响冻拔发展;(3)限定桩竖向位移条件下,轴向上拔力与冻深之间存在指数关系。因此,研究成果可为季冻区轻荷载工程基础的抗冻拔措施提供参考。 展开更多
关键词 螺旋桩 冻拔 轴向上拔力 冻拔力 模型试验 季节性冻土区
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基于图像处理技术水分迁移对光伏桩冻拔稳定性影响的试验研究 被引量:1
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作者 陈强 李驰 高利平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期49-54,共6页
该文以光伏螺旋短桩基础为例,对冻结过程中土体内部水分的迁移实现可视化观测,研究冻土中水分迁移对桩体抗拔稳定性的影响。试验结果表明,通过图像观测到的水分迁移过程与百分表记录的全螺旋桩冻拔量在时间和空间上具有一致性,主要分为... 该文以光伏螺旋短桩基础为例,对冻结过程中土体内部水分的迁移实现可视化观测,研究冻土中水分迁移对桩体抗拔稳定性的影响。试验结果表明,通过图像观测到的水分迁移过程与百分表记录的全螺旋桩冻拔量在时间和空间上具有一致性,主要分为3个阶段:第1阶段(初始阶段),在0~1.5 h,水分迁移速率与桩体冻拔速率均较大,且在此阶段末,桩体的冻拔量达到桩径的8.4%;第2阶段,在1.5~5.0 h,二者的发展速率都有所下降但总趋势仍在上升,到5.0 h时桩体的冻拔量达到桩径的14.5%;第3阶段,在5.0 h后,水分的迁移基本完成,桩体的冻拔量达到最大并逐渐趋于稳定,最终冻拔量为桩径的15.3%。拟通过该文为寒冷地区光伏螺旋短桩在工程应用中所受到的冻拔影响提供基础试验依据。 展开更多
关键词 光伏 螺旋桩 水分迁移 数字图像处理 冻拔 模型试验
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Research on pile performance and state-of-the-art practice in cold regions 被引量:1
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作者 JianKun Liu TengFei Wang Zhi Wen 《Research in Cold and Arid Regions》 CSCD 2018年第1期1-11,共11页
A pile foundation is commonly adopted in geotechnical engineering to support structures, and its application has been extended to cold-regions engineering. In past decades, a host of scholars investigated pile behavio... A pile foundation is commonly adopted in geotechnical engineering to support structures, and its application has been extended to cold-regions engineering. In past decades, a host of scholars investigated pile behaviors and proposed design guidelines for seasonally frozen ground or permafrost. This paper reviews the research with respect to pile performance and engineering practice in cold regions, organized as follows:(1) creep tests and bearing capacity,(2) frost-jacking hazards,(3) laterally loaded piles,(4) dynamic responses,(5) refreezing due to concrete-hydration heat, and(6) improved countermeasures and design methods. We first summarize previous research and recent progress; then, predict the development trend of pile foundations in cold regions and recommend further research. 展开更多
关键词 PILE FOUNDATION bearing capacity creep test PILE design frost jacking PERMAfrost
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单向冻结条件下模拟螺旋桩的冻拔响应(英文) 被引量:3
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作者 王腾飞 刘建坤 +3 位作者 邰博文 胡田飞 于钱米 王李阳 《长安大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期25-33,共9页
季节性冻土区活动层土体在寒季的冻结会引起与冻胀相关的工程病害,如埋设在冻土中的地基会随冻胀的发展发生冻拔等。针对该问题,寒区工程一般选用螺旋桩来减轻影响。采用COMSOL Multiphysics软件建立有限元模型,模拟单向冻结条件下螺旋... 季节性冻土区活动层土体在寒季的冻结会引起与冻胀相关的工程病害,如埋设在冻土中的地基会随冻胀的发展发生冻拔等。针对该问题,寒区工程一般选用螺旋桩来减轻影响。采用COMSOL Multiphysics软件建立有限元模型,模拟单向冻结条件下螺旋桩-地基土系统的响应。考虑水分、温度、应力3种物理场的顺序耦合,即自定义水分-温度耦合计算模块,在理查德方程中考虑冰水相变、冰对水分迁移的阻抗作用等,得到某时刻的全局体积含冰量分布,根据半经验模型建立冻胀量与体积含冰量、温度之间的关系,用以计算应力场中冻胀、冻拔变形,得到应力与位移分布,最终实现水分、温度、应力3个物理场的顺序耦合。根据几何对称性,建立二维轴对称计算模型。比选了3类螺旋桩(多叶片螺旋桩、宽叶片双螺旋桩、窄叶片双螺旋桩),并设置1组直线形桩作对照。计算结果表明:边界温度设为-15℃,经过7d冻结,土体冻深超过了桩的埋设深度,3种螺旋桩的冻拔位移小于直线形桩,证明了其减轻冻拔的作用;此时,螺旋桩底层叶片将承担最多的应力,桩身可以传递更多的冷量到下部土层,促使桩周土体冻结;通过对比不同桩形,总结出叶片布设的主要几何参数,即螺距、叶片宽度与数量及顶层叶片位置等对螺旋桩-地基土系统的冻拔响应会产生较大影响,并初步探索了寒区工程中一种基础的抗冻拔措施。 展开更多
关键词 道路工程 路基 数值分析 螺旋桩 冻拔 冻土区
原文传递
青藏铁路接触网异型桩基抗冻拔模型试验研究
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作者 周亚龙 王旭 +4 位作者 蒋代军 刘德仁 何菲 晏昌 牛富俊 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期677-684,共8页
保证接触网支柱桩基础的冻拔稳定性是青藏铁路格拉段电气化改造工程建设中的关键问题之一,为研究不同截面形式桩(等截面圆形桩Z1、直锥柱形桩Z2及曲锥柱形桩Z3)的抗冻拔性能,以青藏线路基填料为试验土体,进行3个冻融循环的室内模型试验... 保证接触网支柱桩基础的冻拔稳定性是青藏铁路格拉段电气化改造工程建设中的关键问题之一,为研究不同截面形式桩(等截面圆形桩Z1、直锥柱形桩Z2及曲锥柱形桩Z3)的抗冻拔性能,以青藏线路基填料为试验土体,进行3个冻融循环的室内模型试验,得到冻融作用下接触网支柱桩基础的地温、桩顶位移及桩身应力的分布规律.试验结果表明:路基体的冻结(融化)是二维冻结(融化),接触网支柱桩基础附近的冻结深度约为30 cm;路肩处土体的竖向冻胀位移为4.30 mm,Z1的竖向冻拔量为0.26 mm,Z2与Z3的竖向冻拔量分别为Z1的46%、58%,3根桩的桩顶均产生约0.1 mm的水平位移;冻结过程中桩基整体受拉,冻深附近桩身轴力最大;切向冻胀应力的最大值出现在地表附近,曲锥柱形桩切向冻胀总力最小,抗冻拔效果最好. 展开更多
关键词 多年冻土 接触网支柱桩基础 异型桩 模型试验 冻融作用 冻拔特性
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锥台型装配式基础冻拔与抗压承载性能模型试验 被引量:6
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作者 王卫东 崔强 +2 位作者 韩杨春 张树林 丁士君 《人民长江》 北大核心 2021年第1期196-203,共8页
针对冻土地区输电线路工程杆塔基础的冻拔破坏问题,提出了一种锥台型装配式基础。通过大型冻土模型试验,考察该基础在不同冻结环境条件下的冻拔特性和抗压承载性能。试验结果表明:(1)基础的冻拔位移低于周围地表冻胀位移,地基冻胀量随... 针对冻土地区输电线路工程杆塔基础的冻拔破坏问题,提出了一种锥台型装配式基础。通过大型冻土模型试验,考察该基础在不同冻结环境条件下的冻拔特性和抗压承载性能。试验结果表明:(1)基础的冻拔位移低于周围地表冻胀位移,地基冻胀量随着与基础距离的增大而增大,该种基础具有良好的抗冻拔性能,且对地基冻胀变形具有限制作用;(2)在冻土地基条件下,基础的下压荷载-位移曲线呈现"缓变型",随着冻结环境温度的降低,曲线位置逐渐向右侧移动,基础的抗压承载性能逐渐增强;(3)基础的极限抗压承载力随着冻结环境温度呈线性增长规律,变化速率约为10.5 kN/℃,基础的破坏是由温度应力与外加荷载共同作用所引起的,外荷载的作用导致地表前期产生的冻胀裂缝进一步拓宽、延伸,最终导致地基基础体系发生破坏。 展开更多
关键词 冻土地基 锥台型装配式基础 冻土模型试验 冻拔特性 抗压承载性能
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单向冻结条件下扩底桩抗冻拔能力试验研究 被引量:1
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作者 黄旭斌 盛煜 +4 位作者 黄龙 彭尔兴 曹伟 张玺彦 何彬彬 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期122-131,共10页
采用单向冻结的方法,针对季节冻土区扩底桩的抗冻拔能力,分别选取不同扩角(无扩角直桩、45°、60°、70°)和不同埋深(240、290、340 mm),以及不同扩底直径(74、98、114 mm)的扩底桩开展室内试验研究。根据试验及计算结果,... 采用单向冻结的方法,针对季节冻土区扩底桩的抗冻拔能力,分别选取不同扩角(无扩角直桩、45°、60°、70°)和不同埋深(240、290、340 mm),以及不同扩底直径(74、98、114 mm)的扩底桩开展室内试验研究。根据试验及计算结果,3组试验的最终冻结深度分别为19.51、14.36、14.80 cm。不同扩角扩底桩的最终冻拔量基本相同,且仅为直桩的28.3%;扩底桩的最终冻拔量随着埋深的增大并非按照比例减小,但随扩底直径的增大基本按比例减小。桩的冻胀量变幅随冻结深度的增大呈先增大后减小的趋势,且与土体的冻结速率呈负相关关系。直桩的冻拔速率随冻结深度先增大后迅速减小,扩底桩的冻拔速率随冻结深度呈先增大后稳定减小的趋势。土体冻胀在桩的约束下呈漏斗形,扩底桩对桩侧土的约束冻胀明显强于直桩,间接说明了扩底桩的抗冻拔能力优于直桩。根据冻结过程中土的冻结速率和桩的冻拔量的变化规律,提出将桩的抗冻拔因子作为桩抗冻拔性能的评判标准,对不同影响因素下扩底桩的抗冻拔效果进行分析,结果表明:扩角对桩的抗冻拔能力影响较小,埋深和扩底直径的增大可提高桩的抗冻拔能力。综合比较,影响扩底桩抗冻拔性能最主要的因素是扩底直径,其次为桩的埋深,影响最小的是桩的扩角大小。试验结果及分析可为季节冻土区扩底桩的抗冻拔设计及理论计算提供参考。 展开更多
关键词 季节冻土区 扩底桩 抗冻拔能力 冻拔量 冻拔速率 约束冻胀 抗冻拔因子
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考虑冻拨影响的寒区渠道衬砌冻胀破坏力学模型分析
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作者 李瀚翔 王正中 +3 位作者 陆立国 刘铨鸿 江浩源 薛博祥 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期103-112,共10页
地下水浅埋或窄深式衬砌渠道,渠顶竖向冻胀对渠道低温稳定性影响较大,容易产生衬砌断裂、整体上抬冻害,而现有渠道冻胀工程力学模型仅分析渠坡法向冻胀。该研究考虑了渠顶竖向冻胀引起的冻拔与渠坡法向冻胀共同作用,建立了考虑冻拔的渠... 地下水浅埋或窄深式衬砌渠道,渠顶竖向冻胀对渠道低温稳定性影响较大,容易产生衬砌断裂、整体上抬冻害,而现有渠道冻胀工程力学模型仅分析渠坡法向冻胀。该研究考虑了渠顶竖向冻胀引起的冻拔与渠坡法向冻胀共同作用,建立了考虑冻拔的渠道冻胀工程力学模型。以冻胀敏感土质为例,应用渠道水–热–力三场耦合数值模拟,研究不同渠坡倾角、不同宽深比、不同地下水位条件下冻胀情况,以探明渠道衬砌冻拔机理,明确冻拔产生时竖向与法向冻胀分布规律。提出了冻拔破坏发生的临界坡长、临界地下水位、冻拔危险位置计算方法,同时给出了冻拔状态下渠道衬砌板内力、渠坡抗冻拔强度等计算方法。结果表明:衬砌冻拔最大拉应力与冻深和渠坡倾角正相关,与地下水位负相关。经数值模型验证,最大拉应力误差为1.5%,冻拔位置误差在16.01%以内。宁夏灌区土质条件下,冻结线半径函数斜率范围为1.047~4.040。模型解释了小型渠道易整体冻拔上抬及宽浅式渠道抗冻拔优越的原因,可以对渠道衬砌抗冻胀结构进行定量分析,为工程设计、规范修订提供参考。 展开更多
关键词 渠基冻胀 冻拔 力学模型 冻胀破坏 临界坡长
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冻融循环下粉砂中螺旋锚抗拔稳定模型试验研究 被引量:3
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作者 郝冬雪 王磊 +3 位作者 陈榕 莫凯强 孔纲强 高宇聪 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期57-65,I0005,I0006,共11页
目前螺旋锚基础在寒区电力工程中得到初步应用,然而季冻区螺旋锚的冻拔稳定性研究有限,尤其缺少针对输电线路基础受力工况的冻融循环试验研究。因此,针对粉砂中螺旋锚冻拔性能进行了室内封闭系统单向冻融循环模型试验,探讨锚几何尺寸、... 目前螺旋锚基础在寒区电力工程中得到初步应用,然而季冻区螺旋锚的冻拔稳定性研究有限,尤其缺少针对输电线路基础受力工况的冻融循环试验研究。因此,针对粉砂中螺旋锚冻拔性能进行了室内封闭系统单向冻融循环模型试验,探讨锚几何尺寸、锚顶约束条件、冻融循环次数及冻结边界温度对螺旋锚冻拔位移发展规律的影响。结果表明,锚盘埋于冻深线以下时,冻拔位移量与锚的抗拔承载力基本相关,未冻土中锚的上拔承载力越大,其冻拔位移越小;承载力相近时,锚盘间距小对抗冻拔有利。锚顶自由时,升温锚顶位移部分恢复;而锚顶作用上拔荷载时,升温过程中上拔位移仍持续发展。大盘径锚和小间距多盘锚抗冻拔效果好,在第3次冻融循环后位移增量趋于稳定。在封闭系统下,相同的冻结时间,冻结边界温度降低会增大锚杆切向冻拔力,从而加剧冻拔位移的发展。所得结论可为季冻区螺旋锚基础设计提供一定参考。 展开更多
关键词 多次冻融循环 粉砂 螺旋锚 冻拔位移
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