已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。
已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。
已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。
已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。
已建寒区隧道大多冻害频发，衬砌冻胀开裂严重，隧道冻胀力计算是寒区隧道防抗冻设计亟待解决的难题之一。冻融圈整体冻胀模型是应用最广的冻胀力计算模型，对寒区隧道设计至关重要。本文首先浅析冻结围岩的力学状态和强度理论，从弹性与弹塑性角度探讨冻融圈整体冻胀物理模型，并总结均匀冻胀和不均匀冻胀假定下的冻胀力弹性计算模型与弹塑性计算模型；阐明不同冻胀变形假定下冻胀力弹性计算模型的计算思路及求解方法，分析弹性与弹塑性冻胀力计算模型的联系，并归纳不均匀冻胀假定下各冻胀因素的表达方式。在总结现有研究的基础上，探讨寒区隧道冻胀力计算模型进一步的研究方向，以期为寒区隧道工程施工设计提供参考。
柱孔扩张作为典型的边值问题，可以用来分析冻土区的桩基工程在施工时土体受到径向压力时的应力和位移。在施工时随着孔内径向压力的增加，周围土体会逐渐由弹性状态转变为弹塑性状态，进而可将周围土体划分为弹性区和塑性区，其应力状态由不同的控制方程确定。现有的柱孔扩张模型适用于未冻土和岩石，其本构方程和强度准则仅与材料自身的力学特性有关，而冻土的柱孔扩张模型还与土体的温度分布有关。此外，冻土的强度准则还具有与未冻土明显不同的非线性特征，即随着平均应力的增大冻土的强度先增大而后会降低，通常呈现抛物线形式。本文模型基于适用于冻土的抛物线强度准则，同时考虑了温度分布对冻土力学特性的影响，使用了包含温度变量的热弹性本构方程对土体的应力状态进行分析。在计算塑性区的位移时，本文模型运用连续介质力学的运动方程推导了柱孔内侧位移的表达式。通过算例分析，可以发现弹塑性分界面上环向应力的不连续、塑性区的变形存在压硬性等，与冻土的实际力学特性相符合。当孔内温度变化，塑性区的范围和应力分布均会发生改变。本模型对冻土地区的原位土工试验、桩基础设计和施工有指导意义。
柱孔扩张作为典型的边值问题，可以用来分析冻土区的桩基工程在施工时土体受到径向压力时的应力和位移。在施工时随着孔内径向压力的增加，周围土体会逐渐由弹性状态转变为弹塑性状态，进而可将周围土体划分为弹性区和塑性区，其应力状态由不同的控制方程确定。现有的柱孔扩张模型适用于未冻土和岩石，其本构方程和强度准则仅与材料自身的力学特性有关，而冻土的柱孔扩张模型还与土体的温度分布有关。此外，冻土的强度准则还具有与未冻土明显不同的非线性特征，即随着平均应力的增大冻土的强度先增大而后会降低，通常呈现抛物线形式。本文模型基于适用于冻土的抛物线强度准则，同时考虑了温度分布对冻土力学特性的影响，使用了包含温度变量的热弹性本构方程对土体的应力状态进行分析。在计算塑性区的位移时，本文模型运用连续介质力学的运动方程推导了柱孔内侧位移的表达式。通过算例分析，可以发现弹塑性分界面上环向应力的不连续、塑性区的变形存在压硬性等，与冻土的实际力学特性相符合。当孔内温度变化，塑性区的范围和应力分布均会发生改变。本模型对冻土地区的原位土工试验、桩基础设计和施工有指导意义。
柱孔扩张作为典型的边值问题，可以用来分析冻土区的桩基工程在施工时土体受到径向压力时的应力和位移。在施工时随着孔内径向压力的增加，周围土体会逐渐由弹性状态转变为弹塑性状态，进而可将周围土体划分为弹性区和塑性区，其应力状态由不同的控制方程确定。现有的柱孔扩张模型适用于未冻土和岩石，其本构方程和强度准则仅与材料自身的力学特性有关，而冻土的柱孔扩张模型还与土体的温度分布有关。此外，冻土的强度准则还具有与未冻土明显不同的非线性特征，即随着平均应力的增大冻土的强度先增大而后会降低，通常呈现抛物线形式。本文模型基于适用于冻土的抛物线强度准则，同时考虑了温度分布对冻土力学特性的影响，使用了包含温度变量的热弹性本构方程对土体的应力状态进行分析。在计算塑性区的位移时，本文模型运用连续介质力学的运动方程推导了柱孔内侧位移的表达式。通过算例分析，可以发现弹塑性分界面上环向应力的不连续、塑性区的变形存在压硬性等，与冻土的实际力学特性相符合。当孔内温度变化，塑性区的范围和应力分布均会发生改变。本模型对冻土地区的原位土工试验、桩基础设计和施工有指导意义。
桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve)。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较...
桩-土界面间冻结力及荷载作用下界面的剪切力学行为是决定冻土区桩基础承载性能和荷载传递的关键。由于冰的显著流变性及高含冰量冻土区上限附近厚层地下冰的广泛分布特征,桩基础中上位具有的冰冻结界面剪切蠕变特性对桩基础的承载性能有显著影响。为研究桩冰冻结界面剪切变形特征及其内在机制,开展了-3℃、-5℃下冰-钢管结构分级加卸载剪切蠕变试验。通过对变形曲线的分段独立解耦,分析了冻结界面的黏弹塑性剪切变形行为。结果表明,界面剪切变形可分解为瞬弹性(Sie)、瞬塑性(Sip)、黏塑性(Svp)以及黏弹性变形(Sve)。广义弹性剪切模量随分级荷载的增加逐渐变大,表明加卸载过程中结构未加速破坏前界面存在明显的强化效应。界面剪切蠕变特征随剪应力水平的增加由衰减向非衰减过渡。其中,黏弹性变形和低剪应力水平下黏塑性变形均表现为衰减性,且荷载越大,黏弹性变形越大。高应力水平下黏塑性表现为非衰减性,且变形速率随剪应力水平增加显著提升。整体而言,冻结界面塑性变形值占总累计变形的比例先减小,后增大,其中瞬塑性变形主要存在于应力水平较...