地下厂房围岩稳定非线性有限元分析及程序

本文是为某大型水电工程地下厂房围岩稳定分析编写的,该工程的特点是:工程地质条件较好,岩石为玄武岩与正长岩,地质构造简单,从整体上看岩体坚硬完整;地应力高,实测资料值δ_1=170~300kg/cm~2,δ_3=30~50kg/cm~2;     

基于广义Winkler弹性地基梁理论的梯形渠道冻胀力学模型

寒区渠道衬砌冻胀破坏现象普遍,而渠道的防冻工程设计大多依赖工程实践经验和定性认识,具有一定的随意性和盲目性,对衬砌结构所受的冻胀力计算缺乏简明、合理的方法。考虑冻土与衬砌的相互作用和冻土地基的连续性,基于广义Winkler地基梁理论并结合有限差分法,推导了渠道衬砌板冻胀挠曲线微分方程,建立了梯形渠道冻胀力学模型,给出了衬砌渠道法向冻胀力及切向冻结力的计算方法。同时,考虑渠道衬砌冻胀破坏的极限承载力以及冻胀过程中坡脚上抬位移对实际冻胀力的削减和释放效应,避免了冻胀力及衬砌结构内力计算值过大。为验证模型的合理性,以甘肃省靖会总干渠梯形渠道为研究对象,对其进行冻胀破坏计算。结果表明：模型由于考虑了衬砌结构与冻土间的相互作用,渠道衬砌板法向冻胀力呈非线性分布,修正了工程力学模型线性分布假设;与工程力学模型相比,冻胀力数值在坡脚处增大、跨中减小、底板上增大,计算结果更符合工程实际。研究提出的冻胀力学模型科学合理,简便快捷,具有更好的通用性,可为寒区渠道的抗冻胀设计提供参考。     

法向冻胀力计算——层状空间半无限直线变形体计算在冻土地基中的应用

国内外有不少学者对法向冻胀力的计算进行研究,但所提出的成果基本上都是经验公式的近似计算。本文提出一个新的计算方法,就是用层状空间半无限直线变形体的力学分析,即双层地基的理论计算来解决季节冻土地区的法向冻胀力的问题。将冻结深度     

关于法向冻胀力计算方法的讨论

近年来,由于大量水工构筑物遭到法向冻胀力的破坏而引起人们对法向冻胀力的重视,很多设计、科研、施工人员想了解国内外有关法向冻胀力的计算方法及其准确程度,以便在使用中参考。为此,本文简要介绍了一些计算方法及其主要论点,并对它们进行了分析讨论,对其中有些公式还用我们的实测资料进行了核算,希望它能对法向冻胀力的研究有所帮助,并且能为设计人员提供一些可供选择的计算方法。     

切向冻胀力的研究现状及展望

土体冻胀产生的切向冻胀力是制约寒区基础工程建设和使用年限的主要原因, 同时也是基础设计中的一个重要参数, 深入研究切向冻胀力问题意义重大。通过回顾国内外相关文献, 对切向冻胀力目前的研究现状进行了总结： 从切向冻胀力产生的条件和过程角度出发, 详细描述了切向冻胀力产生发展的机理; 阐述了影响切向冻胀力的因素和切向冻胀力的分布规律; 从试验、 理论两方面入手, 简要总结了切向冻胀力的测试方法和理论计算方法; 简述了目前确定切向冻胀力取值的方法。最后, 对切向冻胀力未来的研究方向提出了展望。     

法向冻胀力与基础底面积关系的分析

关于法向冻胀力与基础底面积关系的研究,目前国外文献中刊载尚少。而在国内,近几年来,一些单位通过室内和现场试验,对此进行了一定的研究。由于各地的土质、温度、水分条件不同或同一条件下基础型式、埋置深度各异,所以法向冻胀力与基础直径(或边长)关系线的斜率、单位法向冻胀力与基础底面积关系曲线的曲率也有     

裂隙冻胀压力及对岩体造成的劣化机制初步研究

岩体在冻融循环下裂隙中会经历冻胀力的萌生、发展与消散,裂隙冻胀扩展和岩体冻胀损伤程度受冻胀力控制,基于热力学、渗流理论、界面力学和弹性理论建立了柱形封闭裂隙中冻胀力演化模型,对考虑水分迁移和不迁移两种情况下的冻胀力量值进行了研究。结果表明:不考虑水分迁移作用下冻胀力随裂隙饱和度g和岩石弹性模量sE增加而迅速增大,当sE10 GPa且g94%时产生的冻胀力超过15 MPa,足以驱动任何岩体冻胀开裂,不同岩石裂隙冻胀开裂存在一个对应的临界饱和度ming;考虑岩石的透水性,渗透率低于5×10~(-14) cm~2的低渗透性岩石中裂隙水冻结会产生较大的冻胀水压力,容易引起裂隙冻胀扩展;而在渗透率大于10~(-12) cm~2的高渗透性岩石中,饱和裂隙水冻结难以形成有害的冻胀水压,裂隙冻胀开裂主要是冻结后期在冰-岩界面间的微观未冻水膜中产生的分离压力引起。     

论法向冻胀力与压板面积的关系 (法向冻胀力边界效应之一)

人们对土冻结时作用于基础底板上的法向冻胀力已经研究了几十年,提出了许多试验数据。例如,B·○·奥尔洛夫测得法向冻胀力的最大值为50—60公斤/平方厘米(基底面积为200平方厘米);木下城一取得的最大值为47公斤/平方厘米(基底面积为113.1平方厘米);潘纳的试验结果为18.6公斤/平方厘米(基底面积为>30.6平方厘米);我国测得的数据为11公斤/平方厘米(基底面积为2,500平方厘米)及59.9     

法向冻胀力作用机制探讨

冻胀基土以怎样的方式作用于基础底面,亦即法向冻胀力的作用机制问题,是多年来许多冻土学者一直在努力研究的问题,它不仅关系到能否给出正确的法向冻胀力计算图形,从而较准确地计算法向冻胀力,而且还关系到能否正确地制定防治措施的问题。     

竖向直排冻结条件水平冻胀力试验研究

竖向直排冻结方式常用于软弱地层中斜井掘进和深基坑止水帷幕的冻结法施工中,目前国内外对该冻结方式下水平冻胀力的分布研究鲜见报导。以某斜井冻结工程为背景,推导出温度场、应力场和水分场等相似模拟准则,设计了竖向直排冻结模型试验并细化具体试验方案,利用大型三维模拟冻结试验系统,对竖向直排冻结条件下不同深度土体的水平冻胀力分布特性进行了试验研究。结果表明,竖向直排冻结过程中埋深对水平冻胀力的影响明显,在其他条件相近的情况下同一水平面中水平冻胀力的大小与温度密切相关;冻胀力的变化率主要受冻结锋面位置的影响,距离冻结锋面较近时冻胀力的变化率逐步达到峰值;已冻土体的冻胀力随冻结锋面向外发展而趋于平稳。     

基于有限元的混凝土衬砌渠道冻胀性能研究

提高渠道衬砌工程质量水平,需要对混凝土衬砌渠道冻胀特性及影响因素进行研究。按照大U形混凝土衬砌渠道断面,利用FEA有限元数学近似分析法,对渠道冻胀特性进行瞬态数值模拟。模拟结果表明：各监测点在冻胀过程中相对外部冻胀量、法向冻胀力、以及切向冻胀力均存在一定的滞后现象,与工程实际中大 U形混凝土衬砌渠道冻胀实际特性相符。 FEA有限元数学近似分析法能够准确模拟渠道冻胀特性,为工程研究提供了一种新的计算机模拟仿真思路。     

寒区破碎岩体隧道冻胀力室内对比试验研究

根据相似理论,以曲墙式、直墙式和圆形衬砌为例,通过模型试验方法研究了寒区破碎岩体隧道在不同约束条件和冻结深度下衬砌所受法向冻胀力(以下简称冻胀力)的量值和分布规律.结果表明:冻结深度越大,冻胀力越大;顶端约束越强,冻胀力越大.对于曲墙式和直墙式衬砌,顶端约束对拱部和仰供处冻胀力影响较大,对边墙处冻胀力影响较小;对于圆形衬砌,顶端约束对整个衬砌所受冻胀力影响程度相差不大;直墙式衬砌受冻胀力的量值最大,圆形衬砌受冻胀力量值最小.对于3种衬砌结构,最大冻胀力均发生在仰供脚处.试验数据与现场测试数据基本吻合,说明试验有较好的准确性.     

按基础约束范围内冻胀变形计算冻胀力

目前,在土建工程基础的设计中,为了在现场获得土壤切向冻胀力或法向冻胀力资料,最好是按设计基础的尺寸、型式和埋深(法向冻胀力基础)进行直接测定。若设计基础的尺寸过大,不能直接测量时,可用与设计基础相似的小尺寸基础测量,然后换算成大尺寸基础的冻胀力;或根据邻近相似地区同种型式、材料、埋深基础的观测成果,换算设     

多年冻土区L型挡墙水平冻胀效应计算方法与分析

针对多年冻土区L型挡墙设计中水平冻胀力计算方法不完善的问题,基于利夫金地基模型及挡墙?土体之间的协同变形原理,分别建立了墙后有无换填土两种情况下的L型挡墙水平冻胀效应计算模型,利用叠加原理及有限差分法对所提出的计算模型进行了求解,并依托MATLAB自行编制了水?热?力耦合分析软件。结合工程实例,应用提出的L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力值分别与现场实测值、修正土压力值、规范经验值及水?热?力耦合软件模拟值进行对比分析,结果表明：提出L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力值与现场实测值及数值模拟值在大体趋势上吻合较好,修正土压力值、规范经验值低估了水平冻胀力对挡墙的作用;相比规范经验值及现场实测值,提出的L型挡墙水平冻胀效应计算方法得到的水平冻胀力沿墙高呈抛物线和梯形两种分布模式,更具有普遍性;通过多场耦合分析可知,所提出L型挡墙水平冻胀效应计算方法与水?热?力耦合方法得到冻胀力趋势相似,表明了计算方法的可行性,可为多年冻土区L型挡墙设计提供一定的理论支持和指导。     

季节冻土区扩底单桩受力性能研究进展与展望

在深季节冻土区, 正冻土和桩相互作用时可能会导致桩基的拔断或整体冻拔破坏。在桩周土冻胀过程中, 等截面直桩主要通过桩和未冻区融土间的摩阻力达到锚固效果。而对于端部直径大于桩身直径的扩底桩来说, 当桩基有整体上拔的趋势时, 扩大头会受到上覆土层的阻力而起到锚固/抗冻拔作用。通过回顾国内外研究文献, 介绍了扩底抗拔桩现有的工程背景及应用情况, 并对季节冻土区桩基的受力性能进行了总结和分析, 主要内容包括： 土体冻胀和桩基的相互作用研究, 切向冻胀力试验研究和理论研究, 切向冻胀力作用下扩底桩基冻胀反力试验研究及理论研究, 切向冻胀力作用下未冻区桩-融土间摩阻力的研究概况等。最后, 结合现有的研究内容, 对季节冻土区扩底桩的应用及研究提出进一步的展望。     

季节性冻土区滑坡防治工程的冻融效应分析

川藏铁路规划线路穿越青藏高原东缘高寒带岛状山地冻土区,冻融环境相对复杂。文章通过对川西地区及藏东昌都地区G317、G318沿线滑坡防治工程25处典型案例进行调查,总结冻融条件下滑坡防治工程的破坏形式及受力机理,探讨了水平冻胀力、法向冻胀力的计算方法及其对挡墙、桩间板、排水沟等的影响,计算结果表明水平冻胀力远大于主动土压力,认为开放式冻胀较封闭式冻胀对防治工程的影响更大;阐明了冻胀融沉对锚索工程的影响,提出使用基于蓄能消能系统的锚索结构;探讨了季节性冻土区滑坡防治材料抗冻等级选择方法及减缓冻融效应的措施及建议,为川藏铁路沿线滑坡治理工程及拟建施工便道的边坡支护提供参考。     

再论冻胀量与冻胀力之关系

讨论了新出版的《水工建筑物抗冰冻设计规范》（DL／T5082－1998）（98版）中的地表冻胀量对法向冻胀力影响的问题，认为地表冻胀量是冻胀率沿整个冻深的叠加，法向冻胀力则是在冻结锋面上冻胀应力沿基础影响范围之内的积分，法向冻胀力与地表冻胀量没有直接联系。     

钢弦式土压力盒在冻土中的应用

土压力盒是目前进行土压力实测的基本工具,已有六十年的发展史,近年来我们在隧道冻胀力及基础侧面法向冻胀力的试验中采用钢弦式压力盒作为测定冻胀力传感器,在使用中发现了一些问题,现总结如下,不当之处难免,请批评指正。     

板基法向冻胀力现场试验研究

迄今,国内外有关基底法向冻胀力的资料大多局限于小面积,现场大面积之实测值所见较少,难于在大型板基中应用。本文根据就地试验观测结果,对基底法向冻胀力与基础面积间的关系及分布情形进行了讨论和分析。 试验概况 试验场位于黑龙江省巴彦县东风水库,距输水洞出口80米的渠段上,土质之性质见表1与图1,冻前含水量为26.3％,冻     

一种人工土特殊工程性质起因的探讨

湖南某铀矿有一种经过多次化学处理而形成的,工程性质异常特殊的人工土。它是在选矿过程中,由经粉碎的铀矿石的硫酸提取液里,用环氧树脂吸附法除去铀之后,废液中加石灰中和排放到尾矿库自然沉积而形成的。多年积累,目前已达12米以上,尾矿库已被完全充满。为了扩大库容充分挖掘该矿的潜力,拟在这些沉积物上面再修建挡土坝。在进行了一系列土工试验后发现该土的天然含水量高达125.4％(超过流限),孔隙比为3.50到4.00,压缩性很大,而抗剪性能却很好,固结快剪的C值为0.15kg/cm~2,f值