针对西藏地区某水电边坡,在瞬态热传导原理基础上,建立了冻结区和融化区岩体瞬态温度场控制方程,模拟了在低温环境下边坡的温度场响应情况;通过在边坡的不同部位提取特征点,分析了岩体温度场随年气温的演化规律,研究了覆盖层和强风化层在冻结期和融化期的温度影响范围。在此基础上,利用直接耦合法分析了热效应和冻融循环情况下,边坡覆盖层和强风化层位移的变化情况。研究结果表明:边坡浅层岩体温度与环境温度有很强对应性,而边坡深层温度则基本保持在3～5℃,边坡冻结最大深度为4 m;覆盖层和强风化层位移受环境温度影响较大,其位移均随时间变化呈近似正弦分布;从影响程度上看,冻胀循环引起的位移变化要远大于热效应的影响。

本文使用格林函数建立了天然气泄漏致特殊冻土瞬态温度场模型,并进行了实例计算分析。计算结果表明:天然气管道泄漏在较短的时间内可形成较大面积的特殊冻土。

基于拉曼光时域反射计(ROTDR)技术,提出了冻土瞬态温度场的分布式光纤监测方法。应用该方法对初始含水率分别为20%,40%与60%的下蜀土试样在一个冻融循环内的瞬态温度场进行了实时监测;获得了监测数据的时空矩阵;提取出未冻土、正冻土、正融土与融土瞬态温度场的多项形态分布,包括局部形态分布、负温边界形态分布、既定位置形态分布以及既定时刻形态分布等;识别出环境负温骤升行为对冻土瞬态温度场形态分布的扰动特征;表明了传感光纤护套对其温度响应具有延迟效应。试验结果还表明:正冻土温度变化速率与其初始含水率间存在反相关性,而正融土温度变化速率与其初始含水率间无单调相关性。

根据带内热源伴有相变瞬态温度场的控制方程,在空间域内用采用混合单元的有限元网格划分,在时间域内用有限差分格式划分的混合解法编制有限元计算程序。针对黑龙江省漠河多年冻土区场地,根据实验得到的不同水泥水化热释放热量,进行钻孔灌注桩周土体温度场数值计算,分析影响砼灌注桩冻结强度形成的因素和变化规律及原因。研究表明砼浇注温度、不同外加剂组合水化热放热量对桩壁土体温度有显著的影响。在漠河多年冻土区,建议混凝土外加剂选用粉煤灰+硅粉+早强剂+减水剂组成,灌注桩混凝土向冻土钻孔中浇注温度应控制在5℃,这样可以大大缩短混凝土灌注桩承载力形成时间。

人工冻土温度场是与空间和时间相关的且含有相变的瞬态温度场 .将指数积分函数作为人工冻土瞬态温度场的解析形式 ,通过指数积分函数的近似级数表达式和工程应用 ,说明瞬态冻土温度分布的近似解析解是可行的 ,且分别在时间和空间上服从对数规律分布 .从冻结相变过程中 ,得出了冻土帷幕扩展厚度、速度与冻结时间关系的理论表达式 ,为冻结工程分析冻土温度分布、冻结帷幕的厚度、强度及冻结时间提供了一条新的途径