现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
现有寒区衬砌渠道冻胀断裂力学分析方法未考虑基土冻胀变形与衬砌体的相互作用及衬砌板冷缩引起的温度应力的影响，需要进一步完善。基于此，首先采用三参数Kerr地基模型描述冻土与衬砌间的相互作用，导出控制微分方程并结合待定指数函数法和卡丹公式获得衬砌板冻胀变形解析解。其次，通过静力平衡条件导出温差作用下的切向位移控制方程，通过求解该方程进一步得到温度应力解析表达式。最后，假设初始裂纹随机分布，基于线弹性断裂力学理论提出综合考虑衬砌冻胀弯曲变形和负温效应的寒区梯形渠道冻胀断裂力学分析方法，并给出了确定危险截面位置的方法及抗裂验算准则。以塔里木灌区某梯形渠道为例，应用本文方法、Winkler模型及有限差分法计算衬砌冻胀变形，并与观测值对比，验证Kerr模型的合理性。参数分析结果表明：随天然冻胀量、温差绝对值、初始裂纹长度的增大，各截面应力强度因子均不同程度地增大；如果忽略负温效应将低估危险截面应力强度因子，使计算结果偏不安全；位于渠坡衬砌板中下部的初始裂纹更加容易失稳扩展并导致结构断裂，与灌区现场调查结果基本相符。该研究可为寒区梯形渠道衬砌结构的抗裂验算提供参考。
冻土膨胀会使燃气管道产生应力集中，导致高压燃气管道极易发生失效甚至破裂，从而引发爆炸事故。为了研究冻土膨胀对管道及法兰连接应力变化影响，使用Workbench对管道及法兰连接进行分析。以位移载荷20 mm为例，观察管道及法兰连接的应力分布情况，并研究其在0～30 mm位移情况下的应力变化。结果表明：管道最大应力出现在管道弯头处；法兰盘最大应力出现在法兰盘与管道焊接处；管道的应力变化随着位移的增加变化最大，法兰盘次之，螺栓的应力平稳增加。
冻土膨胀会使燃气管道产生应力集中，导致高压燃气管道极易发生失效甚至破裂，从而引发爆炸事故。为了研究冻土膨胀对管道及法兰连接应力变化影响，使用Workbench对管道及法兰连接进行分析。以位移载荷20 mm为例，观察管道及法兰连接的应力分布情况，并研究其在0～30 mm位移情况下的应力变化。结果表明：管道最大应力出现在管道弯头处；法兰盘最大应力出现在法兰盘与管道焊接处；管道的应力变化随着位移的增加变化最大，法兰盘次之，螺栓的应力平稳增加。
冻土膨胀会使燃气管道产生应力集中，导致高压燃气管道极易发生失效甚至破裂，从而引发爆炸事故。为了研究冻土膨胀对管道及法兰连接应力变化影响，使用Workbench对管道及法兰连接进行分析。以位移载荷20 mm为例，观察管道及法兰连接的应力分布情况，并研究其在0～30 mm位移情况下的应力变化。结果表明：管道最大应力出现在管道弯头处；法兰盘最大应力出现在法兰盘与管道焊接处；管道的应力变化随着位移的增加变化最大，法兰盘次之，螺栓的应力平稳增加。
为解决在富水砂层条件下新建盾构隧道如何下穿既有运营车站地下障碍物的问题,依托武汉地铁12号线区间下穿某既有运营车站,提出清障井明挖提供作业面、清障井内纵向冻结人工开挖破除地下障碍物、素混凝土回填后盾构掘进的方案。首先,参考行业内标准及相似案例,给出既有运营车站相应的允许变形控制指标;其次,采用有限元数值分析方法对冻结开挖、清障井开挖、盾构掘进各个工序进行力学分析,提出各个工序的设计和施工关键技术要点;最后,通过现场实测变形数据分析可知,既有车站底板变形在有限元计算值范围内。该方案在保障既有运营车站变形可控的同时,能克服富水砂层条件下地下障碍物人工破除时存在的涌水、坍塌问题,提升了新建隧道下穿地下结构障碍物的安全性。