冻结法施工中的冻土特性试验研究

为获得冻结法施工中土体冻胀融沉特性规律,以某地下联络通道工程为原型,根据相似理论,进行了水平冻结模型试验。结果表明,冻胀融沉过程中,土体温度先迅速降低后升高,维持在0℃一段时间后,继续缓慢升高至室温;土压力值先增加后减小,其中,竖向土压力值随深度的增加而增大,相同埋深下,距冻结管越近,水平土压力值越大;土体融化固结沉降值明显大于冻胀位移值,土体竖向位移较水平位移变化显著。积极冻结期内土体温度降低速率变慢,且埋深越大、距冻结孔越近,土体温度降低越快、降幅越大;无侧限土体压力值先增加后减小,侧限土体压力值则逐渐增大,全封闭土压力值变化率更显著。     

软黏土三维水-热-力耦合冻融模型及应用

人工地层冻结法是沿海地区软黏土进行地层加固的一种常见绿色工法,地下空间开挖的大型及复杂化使目前冻结法面临更加复杂的渗流环境.为此,通过分凝冻胀理论刚性冰模型的三维化推广,建立能考虑水分迁移的热-水-力耦合作用冻胀融沉模型,以模拟复杂渗流环境下的人工冻结工程.基于模型使用COMSOL有限元进行模拟,与同尺寸室内模型试验数...     

多年冻土区铁路拼装式涵洞基础稳定性研究

根据青藏铁路清水河试验段两座拼装式涵洞工程近3年的监测结果,研究多年冻土区铁路涵洞下地基温度变化与涵洞基础沉降变形之间的关系.研究表明,多年冻土区涵洞工程在路基修筑的整个期间内,其基础会发生较大变形,且冻胀抬升变形量总值小于融化下沉变形量总值;涵洞建成初期,中部基础下沉速率较大,但2个冻一融循环后,涵洞中部的总下沉量较出入口过渡段的总下沉量小;涵洞出入口多渡段基础下地温差异与阳光照射有关,但这种地温差异对基础沉降变形的影响并不显著;路基和涵洞施工完成后对涵洞下地基冻土层具有明显的保护作用.     

正冻土中的水热耦合模型

根据温度梯度诱导薄膜水迁移的冻胀机理,建立了模拟标准样品无盐土冻胀过程的水热耦合模型。模型需要输入的参数包括：干密度、含水量、孔隙度、未冻水含量（－1℃)、导 热系数、渗透系数及边界温度条件、冻结周期和时间步长等。计算结果包括：冻胀量、冻结深度、冰分凝温度、冻结缘厚度。通过与实际冻胀实验结果比较,模型所预测的冻胀量和浆深与实测值相差分别为1.12%-15.77%和5.38%-10.35%,冻结缘的厚度变化在时间上有三种方式：即持续增大、 增大后逐渐减小、增大后相对稳定。     

冷冻温度对冻融污泥有机物变化的影响

为了明确冷冻温度对冻融处理剩余污泥时有机物变化的影响,寻求最佳的冻融处理方式,考查了-20、-10以及-5℃条件下冷冻,再于20℃融化后污泥中有机物质量浓度的变化,并通过红外光谱分析冻融污泥中有机物组分的变化.结果表明,冻融后的污泥内固体物质溶出主要发生在未完全冷冻阶段,延长冷冻时间,固体破解程度趋于稳定.完全冷冻即进入固化阶段(-20℃时2.5 h;-10℃时3~4 h;-5℃时4~6 h)的污泥,污泥絮体网状结构被破坏;融化后,污泥胞内有机物大量溶出.在-5/20℃条件下冻/融,污泥上清液中亲水性有机物(hydrophilic fraction,HPI)组分所占比例增加到59.3%,并可较彻底地破解污泥胞外有机物(extracellular biological organic matter,EBOM)疏水性组分中的蛋白质,同时烃类及糖类化合物吸收峰在处理后显著增加.相对-20/20℃条件下冻/融,-5/20℃下冻/融可以更好地释放污泥胞内有机物并改善污泥的可生化性.为了获得更好的冻融效果,可在-5℃的条件下进行冷冻,当污泥完全冷冻后(即冷冻4~6 h)再将污泥转入相对较低的冷冻温度条件下进行后续的固化,最后在室温条件下融化.     

人工冻结土体冻胀融沉的模型试验

在分析人工冻结土体与自然冻结土体的冻结差异、比较国内外土体冻融模型试验装置的基础上,介绍了所研制的人工冻结土体冻胀融沉模型试验装置及其应用情况．并利用该试验装置对徐州地区常见的粘土进行了冻结试验,检验了该试验装置的可靠性和实用性;得出了人工冻结土体在冻融过程中土体在垂直方向上的冻胀远小于它在该方向上的融沉等几点结论     

土体冻胀试验系统的研制与应用

为了研究土体在不同环境下的冻胀特性,自主设计研制了土体冻胀试验系统.该系统模拟自然条件下路基土的工作状态,从温度荷载的加载方式、上覆荷载的加载方式、水分补给方式、侧向约束条件等方面严格控制试验环境.基于温度控制盘、滑动绝热装置的创新设计,在实验室内实现了对路基土冻胀过程的真实模拟,并实现了冻结过程中温度分布、上覆压力和冻胀变形的实时监测.最后,通过饱和粉质黏土冻胀试验的测试结果,验证了该系统的可靠性和有效性,明确了土体冻结过程中的温度分布特征和冻胀变形规律.     

高饱和度土的一维连续方程及其固结分析

为了解决高饱和度土的连续性条件表述的复杂性并由此建立相应的固结方程,从质量守恒的角度,避免了非饱和土中气相体积难以确定的困难,建立了土体的一维连续方程。假设Terzaghi有效应力原理依然适用于高饱和度土,推导了一维固结方程。在Terzaghi一维固结的假设基础上,再假设固结过程中饱和度为常数,求解了解析解。然后分析了高饱和度土的固结特性。结果表明：1）高饱和度固结方程与Terzaghi的一维固结方程形式完全一致,但是固结系数不同;2）因初始瞬时变形,初期固结度与饱和土的差别较大,随后差值减小;当时间因子等于1时,高饱和度土的固结度与饱和土基本相同;3）高饱和度土的固结完成时间与相应饱和土相比较,要延长;饱和度越小,土体的压缩性越小,其固结完成时间比越大。     

季冻区公路路基病害与设计研究

吉林省按照公路自然区划隶属于季节性冰冻地区,公路路基面临着±30qC的温度变化．冬季,路基在低温、土质及湿度耦合作用下,容易产生冻胀现象;而春季升温时,由于高温、土质及温度的耦合作用,使路基易产生翻浆现象。我国现行半刚性基层沥青路面的设计规范中,给出16种特殊路基的处理方法,但不包括季冻区路基。本文在大量调查季冻区公路路基病的基础上,提出了对季冻区路基设计补充控制指标的思想．采用这一思路进行季冻区公路设计,则对于路基病害有很强的针对性．     

Analytical solution to one-dimensional consolidation in unsaturated soils under sinusoidal cyclic loading

An analytical solution was presented to the unsaturated soil with a finite thickness under confinement in the lateral direction and sinusoidal cyclic loading in the vertical direction based on Fredlund’s one-dimensional consolidation equation for unsaturated soil. The transfer relationship between the state vectors at the top surface and any depth was gained by applying the Laplace transform and Cayley-Hamilton mathematical methods to the governing equations of water and air, Darcy’s law and Fick’s law. The excess pore-air and pore-water pressures and settlement in the Laplace-transformed domain were obtained by using the Laplace transform with the initial and boundary conditions. The analytical solutions of the excess pore-air and pore-water pressures at any depth and settlement were obtained in the time domain by performing the inverse Laplace transforms. A typical example illustrates the consolidation characteristics of unsaturated soil under sinusoidal loading from analytical results. Finally, comparisons between the analytical solutions and results of the numerical method indicate that the analytical solution is correct.     

黑龙江省引嫩红旗泡水库渣油沥青─砼料石护坡冻害分析

本文结合实例分析了渣油沥青━砼料石护坡冻胀的产生、发展及破坏规律。得出渣料护坡在寒区是可行的结论．     

高液限路基填土压缩及强度特性试验研究

在我国南方潮湿多雨地区公路工程的路基填筑过程中,高液限填土的使用非常广泛,其力学特性直接影响路基的长期稳定性。由于降雨较多,在实际工程中很难将路基填土完全压实,影响了路基的安全稳定。因此,为维护高液限填土路基的安全,深入研究高液限粘土的物理特性与工程特性,尤其是研究高液限填土路基的安全稳定,对保障路基的安全使用具有重要的现实意义。且目前针对高液限土的水稳定性、抗剪强度指标及其变化规律的研究较少,所以确定其强度的影响因素对于研究路基稳定性、边坡稳定性具有重要意义。为研究某高速公路路基高液限填土的力学性质,选取两个断面路基填土,通过击实试验获得土料的最大干密度和最优含水率,采用不同压实度控制制样干密度进行侧限压缩、回弹和三轴剪切试验,得到了路基填土的压缩和强度特性随压实度、含水率大小而变化的规律。结果表明：该路基填土为中等压缩性土料;在相同含水率下,粘聚力c、内摩擦角φ、压缩模量Es、压缩指数Cc都随压实度的增大而增大,回弹指数Cs随压实度的增大而略微增大;在相同压实度下,采用含水率大于最优含水率的土样进行试验。压缩模量Es、压缩指数Cc、回弹指数Cs都随含水率的增大而增大,粘聚力c随含水率的增大而减小,内摩擦角φ几乎无变化。     

季节冻土区灌区水工建筑物冻害破坏原因及防治措施

分析了季节冻土区渠系水工建筑物冻害的原因；提出了防治冻害破坏的措施。     

冻结加固融沉注浆作用机理与应用技术

对冻土融沉注浆的机理以及利用强制解冻方法融沉注浆进行土体加固的方法作了详细介绍,并结合某地铁联络通道的融沉注浆施工,说明了对冻结土体进行分区强制解冻融沉注浆是控制地表沉降的有效方法.     

硬水铝石在高温高压下的弹性性质研究

利用激光加温金刚石对顶砧装置（DAC）并结合基于平面波赝势方法的密度泛函理论研究了高温高压下硬水铝石的压缩特性和晶格参数.研究表明：温度为1 900 K时,在较低压力区域（13.5～18 GPa）,a轴方向要比b和c轴方向更容易压缩,而在较高压力区域（18～27.87 GPa）3个轴的压缩性质趋于一致;硬水铝石在300 K,1 900 K及淬火后300 K条件下,等温体模量KT值分别为137.6 GPa,124.8 GPa和141.3 GPa;常压下且温度为300 K时,利用平面波赝势方法计算出的等温体模量KT值为139.3 GPa.     

非饱和分散性黏土多次冻融特性试验

针对中国季节性冻土区分散性黏土,通过室内非饱和冻融试验,探索其在不同初始含水率、干密度、多次冻融下的冻胀融沉特性.结果表明:分散性黏土的冻融特性明显区别于一般性非分散性黏土,其冻胀量远大于非分散土;多次冻融后,分散性黏土冻胀表现为冻胀后松散特性,而非分散土冻胀表现为冻融密实特性;初始含水率、干密度和冻融次数对融沉系数和...     

水平冻结加固冻胀融沉模拟试验

为填补当今学界在冻胀防治技术的应用研究方面的空白,文章结合上海地铁建设工程实际,采用模拟试验的方法,分析研究了预留管拔除法和热盐水循环法抑制冻胀的机理以及抑制冻胀的实际效果和相关的影响因素,为上海软土冻结加固冻胀融沉的防治提供了理论依据和有关的参考数据.     

人工冻土冻胀及其抑制研究述评

人工冻结法施工技术是岩土工程尤其是特殊地质和工程条件下地下工程施工的重要方法之一,但冻胀现象制约了该方法的推广应用。从人工冻土冻胀的影响因素、物理模拟概况、数值模拟现状及冻胀抑制等方面总结归纳了国内外在冻胀及其抑制上的研究成果。     

Roadbed behavior subjected to tilting-train loading at rail joint and continuous welded rail

The tilting-train is very attractive to the railroad users in the world due to the advantage of high speed in curved track using pre-existing infrastructure of railway.Tilting-train has a unique allowable speed and mechanism especially in curved track.In this work,when tilting-train is operated with the allowable speed,the behavior of roadbed is evaluated by examining its settlement and bearing capacity.Additionally,the stability of roadbed is estimated as the roadbed is in the condition of soft soil influenced by the weather effects and cyclic train loading.Numerical results show that the roadbed settlement satisfies the allowable settlement when the elastic moduli of upper roadbed and in-situ soil are greater than 3800 and 4600 kN/m2 for rail joint and 2300 and 3300 kN/m2 for continuous welded rail（CWR）.     

油藏条件下岩石孔隙度与压缩系数的测试计算方法

本文分析了油藏岩石孔隙体积、孔隙度、压缩系数随压力的变化关系，并在实验数据的多项式回归基础上，提出了地层条件下岩石石孔隙度、平均与瞬时孔隙体积压缩系数的计算方法，经过对中原、新疆、四川等油气田岩石测试数据处理的实践验证，说明这些方法具有准确、便于计算等优点．