为应对春季融水入渗导致天然土坡滑动和工程边坡失稳等引发的灾害问题,基于既有研究成果,推导得到不同初始体积含水率冻土在融化过程中的未冻水含量变化公式,并开展盐渍土融化过程中土体未冻水含量与温度变化测定试验;最后基于Green-Ampt入渗模型,给出融水入渗时间与边坡稳定安全系数的函数关系式。结果表明,融化特征曲线理论模型与试验结果拟合程度较高;此模型可较好地反映融化阶段盐渍土体未冻水含量随温度的变化,并能对给定盐含量条件下不同初始含水量的冻土融化特征曲线进行预测,可为边坡安全预警提供理论依据。
为应对春季融水入渗导致天然土坡滑动和工程边坡失稳等引发的灾害问题,基于既有研究成果,推导得到不同初始体积含水率冻土在融化过程中的未冻水含量变化公式,并开展盐渍土融化过程中土体未冻水含量与温度变化测定试验;最后基于Green-Ampt入渗模型,给出融水入渗时间与边坡稳定安全系数的函数关系式。结果表明,融化特征曲线理论模型与试验结果拟合程度较高;此模型可较好地反映融化阶段盐渍土体未冻水含量随温度的变化,并能对给定盐含量条件下不同初始含水量的冻土融化特征曲线进行预测,可为边坡安全预警提供理论依据。
为应对春季融水入渗导致天然土坡滑动和工程边坡失稳等引发的灾害问题,基于既有研究成果,推导得到不同初始体积含水率冻土在融化过程中的未冻水含量变化公式,并开展盐渍土融化过程中土体未冻水含量与温度变化测定试验;最后基于Green-Ampt入渗模型,给出融水入渗时间与边坡稳定安全系数的函数关系式。结果表明,融化特征曲线理论模型与试验结果拟合程度较高;此模型可较好地反映融化阶段盐渍土体未冻水含量随温度的变化,并能对给定盐含量条件下不同初始含水量的冻土融化特征曲线进行预测,可为边坡安全预警提供理论依据。
季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变,依据围岩的不均匀冻胀特性,引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件,进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后,得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明:引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小,且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强,引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大,隧道的径向应力和环向应力提高,而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小,且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下,隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同,但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大,且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。
季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变,依据围岩的不均匀冻胀特性,引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件,进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后,得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明:引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小,且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强,引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大,隧道的径向应力和环向应力提高,而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小,且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下,隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同,但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大,且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。
季冻区隧道在非等压应力作用下,由于冷空气的严重影响从而极易引发隧道冻害,为此进行的抗冻设计关键在于隧道运行中的冻胀力和应力分布评估。现有试验表明,寒区隧道存在明显的径向温度场所形成的围岩体积冻胀率梯度。本文考虑围岩冻融循环劣化引起的弹性模量和冻胀率的改变,依据围岩的不均匀冻胀特性,引入隧道温度场所形成的冻胀率径向梯度。采用复变函数映射双向非等压应力边界条件,进而提出一种季冻区非等压隧道的双重不均匀冻胀解析方法。将本文模型暂时退化后,得到了工程实例和现有理论的有效验证。参数分析表明:引入冻胀率梯度使得季冻区隧道的应力明显减小,且非等压应力作用下隧道在不同方位角的应力变化速率存在差异。随围岩不均匀冻胀特性的增强,引入冻胀率梯度所导致的隧道应力降低逐渐显著。随侧压力的增大,隧道的径向应力和环向应力提高,而隧道应力的峰值和变化速率在不同方位角的差异逐渐减小,且对隧道冻胀力的影响较小。冻融循环下,隧道在不同方位角的应力分布差异和应力变化速率大致相同,但引起的围岩劣化会导致隧道应力的增大,且隧道应力的增长幅度随冻融循环次数的增加而明显。研究成果可为季冻区非等压隧道的应力评估和抗冻设计提供理论指导。
以实际工程为依托,通过获取装配式箱涵周围土体温度及微应变的现场监测技术,在涵周埋设不同数量的温度传感器和振弦应变计,并借助有限元软件分析,探究箱涵周围土体的温度场分布规律及冻胀特性。首先,对箱涵周围土体的温度及微应变进行为期12个月的监控测量;其次,基于焓场求解的非稳态传热理论,通过有限元软件建立相应的数值模型并对比分析监测数据,对装配式箱涵周围土体变化规律进行剖析。研究结果表明:受热辐射和空气对流的共同影响,涵周土体温度呈现出季节性的变化规律;短暂升温形成的棉被效应,导致温度随土体深度呈现先下降后上升的趋势;受冻胀力影响,箱涵应力最大位置在铰接处,隆起位移最大位置在涵顶处。
以实际工程为依托,通过获取装配式箱涵周围土体温度及微应变的现场监测技术,在涵周埋设不同数量的温度传感器和振弦应变计,并借助有限元软件分析,探究箱涵周围土体的温度场分布规律及冻胀特性。首先,对箱涵周围土体的温度及微应变进行为期12个月的监控测量;其次,基于焓场求解的非稳态传热理论,通过有限元软件建立相应的数值模型并对比分析监测数据,对装配式箱涵周围土体变化规律进行剖析。研究结果表明:受热辐射和空气对流的共同影响,涵周土体温度呈现出季节性的变化规律;短暂升温形成的棉被效应,导致温度随土体深度呈现先下降后上升的趋势;受冻胀力影响,箱涵应力最大位置在铰接处,隆起位移最大位置在涵顶处。
以实际工程为依托,通过获取装配式箱涵周围土体温度及微应变的现场监测技术,在涵周埋设不同数量的温度传感器和振弦应变计,并借助有限元软件分析,探究箱涵周围土体的温度场分布规律及冻胀特性。首先,对箱涵周围土体的温度及微应变进行为期12个月的监控测量;其次,基于焓场求解的非稳态传热理论,通过有限元软件建立相应的数值模型并对比分析监测数据,对装配式箱涵周围土体变化规律进行剖析。研究结果表明:受热辐射和空气对流的共同影响,涵周土体温度呈现出季节性的变化规律;短暂升温形成的棉被效应,导致温度随土体深度呈现先下降后上升的趋势;受冻胀力影响,箱涵应力最大位置在铰接处,隆起位移最大位置在涵顶处。
地处天山山脉西段季节性冻土广泛发育的伊犁谷地是我国黄土滑坡灾害严重地区之一,前人在多年冻土区进行了大量冻融模型与冻融灾害机理的研究。伊犁谷地初春气温在-10℃至10℃,季节性冻土区经长期反复冻融循环作用如何使土体强度降低、坡体内水位升高,导致斜坡变形、失稳、破坏,冻土分布范围扩大诱发滑坡等致灾过程研究还需深入。以喀拉吐木苏克滑坡为例,笔者等在以往工程地质勘察工作基础上,分析滑坡形成地质条件、滑坡体形态、结构及危险性,总结出喀拉吐木苏克滑坡变形、失稳、破坏模式为:冻结弱化→冰雪消融、土体蠕变→土体强度劣化、斜坡变形、失稳→强度劣化累积、坡体滑动的过程。与季节性冻土破坏模式相比,本区滑坡致灾因素复杂多样,在冻融循环作用下强度劣化累积效应易被工程人员忽视。