冻土力学与工程的国际研究新进展——2000年国际地层冻结和土冻结作用会议综述

2 0 0 0年国际地层冻结和土冻结作用会议于 2 0 0 0年 9月在比利时召开。会议共设 6个专题 :热质迁移、冻结敏感性和冻胀、力学性质、环境土冻结、工程设计和工程实例。围绕这 6个专题 ,介绍了国际冻土力学与工程方面研究的一些主要进展 ,既反映了国际冻土力学与工程研究的水平 ,也代表了 2 1世纪冻土学发展的方向。     

北京砂卵石地层盆形冻结的温度场扩展规律研究

地下工程盆形冻结止水结构包括位于开挖范围周围的冻结帷幕（盆壁）及开挖范围底部的水平冻结板（盆底）两部分。采用物理模型试验与数值模拟的方法,分析了北京典型富水砂卵石地层条件下盆形冻结在静水及0.5 m/d渗流条件下的温度场扩展规律。研究发现：盆形冻结技术作为冻结工法在市政工程领域的全新应用,对地下工程的施工区域能够有效起到冻结止水效果;盆形结构不同部位在不同的渗流条件会表现出不同的冻结交圈次序,静水条件下盆壁冻结管会先于盆底冻结管交圈,渗流条件下则依次是顺水流盆壁、盆底、背水面盆壁、迎水面盆壁,此时盆壁冻结是制约盆形冻结的关键因素,实际工程应重点关注盆壁冻结;冻结厚度是评价冻结效果最直观的指标,在静水条件下盆壁厚度趋于稳定,盆底水平冻结板厚度逐渐超过盆底冻结管长度且向盆内与盆外两个方向同时发展;渗流条件下,迎水面盆壁厚度最小,背水面盆壁由于绕流现象出现冻结锥体而局部厚度增大,盆底水平冻结板厚度仅向盆内单向发展。     

土钉支护在粉细砂地层逆作法施工中的应用

本文介绍在稳定性极差的粉细砂地层进行土钉支护的工程实例。工程实践证明了该工程采用土钉支护施工是经济合理的，为今后类似的地下工程设计与施工提供了宝贵的经验。     

原状土冻结期间潜水消耗初步研究

采用地中渗透仪对非饱和土柱冻结期间潜水消耗特征进行了５ａ的观测，试验表明，冻结期潜水消耗量与潜水埋深呈二次抛物曲线关系，潜水消耗强度与冻结历时关系曲线具有一个峰值，峰值出现时间随潜水埋深增大而滞后。     

冻结粘性土的变形分析

通过三轴压缩试验条件下冻结粘性土变形分析,发现冻结粘性土的体应变明显不为零,随荷载的变化而变化。加荷初期试样体积收缩。但随着荷载的进一步增大而变为膨胀;轴向应变则随偏应力的增大而磁大,表现出明显的粘塑性特征。应力－应变曲线上的准弹性段、屈服处和粘塑性段刚好分别对应体变曲线上的体缩段、体缩量大处和膨胀段。根据冻结粘性土变形曲线。给出了考虑体变形的应力－应变关系。     

南京地铁应用人工地层冻结法的可行性研究

人工地层冻结技术用于采矿凿井在国外有100余年的历史,在中国也有40余年,然而,它在其它岩土工程中的应用尚处于起步阶段。本文以南京地铁珠江路—鼓楼区间为例,探讨了冻结法施工的可行性、设计方法、技术要点及其可能遇到的环境岩土工程问题。     

深部高承压水地层裂隙岩体冻结温度场实测研究

通过深部高承压水地层冻结法凿井现场实测,获得矿井裂隙岩体各个层位测温孔的温度和盐水去回路干管温度变化规律.结果表明:测温孔实测温度在冻结初期呈线性下降规律;当温度继续降低到岩石的结冰温度以后,降温速率逐步增加;当冻结帷幕达到设计温度时,实测温度变化趋于平缓;外圈管外侧测温孔降温速率最慢,两圈管之间位置的测温孔降温速率最快;位于不同位置不同层位的测温孔降温速率不一致,其中位于92m深度的卵石层(C1^#测温孔)降温速率为0.54℃·d^-1,位于209m深度的砂质泥岩(C3^#测温孔)降温速率为0.9℃·d^-1;根据实测温度可以预测地层形成冻结帷幕的交圈时间、厚度、平均温度等冻结设计参数.深部裂隙岩体冻结温度实测资料对指导冻结帷幕设计与施工具有重要实践意义.     

中国沉积学若干领域的回顾与展望--庆祝《沉积学报》创刊二十周年

主要选取沉积环境与沉积体系、碳酸盐岩、碎屑岩成岩作用、层序地层学、沉积盆地分析与模拟、中国海海底沉积作用、油气储层沉积学、矿床沉积学等若干领域 ,对我国沉积学作一简要回顾与展望 ,并借此庆祝《沉积学报》创刊二十周年。     

回顾与展望：中国大地构造学

中国大地构造学的发展可分为5个阶段：1926年前,以外国人为主的研究时期;1926－1949年,开创和奠基时期;1949－1966年,大发展和百家争鸣时期;1966－1976年,“文化大革命”10年浩劫时期;1976年至今,板块构造盛行时期,主要成就有：多年的调查研究已为大地构造研究准备了丰富的资料;中国造山旋回和构造阶段划分已取得基本共识;已经查明中国的主要地质构造单元;基本确定了中国的主要断裂系统和主要缝合带;初步查明中国深部构造轮廓;青藏高原研究及一些重要问题研究已获重要进展;笔者认为百家争鸣和从中国实际出发的创造性思维是中国大地构造发展的必要条件,而单纯跟踪模仿则是最大的弊端。中国大地构造学正在地球系统科学认识的指导下,向着共同发展和融合的道路前进,大地构造理论创新体系正在酝酿形成中。为了对中国至亚洲大地构造的认识有一个质的飞跃,需要：①大地质科学多学科高水平结合加计算机仿真实验方法;②从全球构造出发,把微观、宏观、宇观的研究结合起来;③中国和亚洲的实际出发,深入研究,力求突破;④建立经典研究地区和野外实验基地;⑤实现东亚大地构造研究的大跨越,建立东亚地质创新体系。     

寒区和干旱区水文研究的回顾和展望

寒区和干旱区水文研究冰川,积雪,冻土,高寒山区和山前地带已初步形成了较完整的观测实验和研究体系,８０年代以来,在冰川融水径流,出山径流形成的观测实验,寒区水文过程,冰川作用流域水文过程和大气过程相互关系。乌鲁木齐地区的水资源问题,气候对水资源的影响,高亚洲冰冻圈水文,冰川洪水和融雪径流以及干旱区水文等方面已取得了多项研究成果,近年来,寒区和干旱区水文水资源的研究在内陆河流域水资源合理开发利用与社会     

我国水环境（水质）监测工作的回顾与展望

总结回顾了新中国成立５０年来,我国水利系统水环境（水质）监测工作的发展历程,取得的成果和发挥的作用,展望了２１世纪水环境（水质）监测工作的前景,提出了需进一步做好的几项主要工作。     

中国南极冰川学研究10 a回顾与展望

The study of Antarctic glaciology in China is reviewed with the emphasis on the past decade. Much progress has been achieved in the physical characteristics of the Antarctic ice sheet and caps and in the study of climatic and environmental records in Antarctic snow and ice. Through observations of snow profiles of numerous snow-pits and shallow cores in the Wilkes Land and Lambert Glacier basin and along the route of the 1990 International Trans-Antarctica Science Expedition (ITASE), the regional features of snow deposition and densification in Antarctica were revealed. The Nelson Island ice cap in South Shetland Islands was investigated in detail that　greatly enriched the knowledge of glaciers under a sub-Antarctic maritime climate. From the analyses of shallow ice cores and surface snow samples, in particular those taken along the ITASE route, the systematic data of stable isotopes, soluble impurities and heavy metal Pb in present precipitation in Antarctica has been obtained. Some suggestions are proposed through discussing the present hot points in the above fields.     

上海某隧道人工地层冻结工程现场实测研究

针对理论研究和冻结工程的实际需要,结合上海某隧道人工地层冻结工程实践,对土体冻结过程中温度、应力、地表变形及土体分层位移进行了现场测试,并分别对测试结果进行了归纳整理和规律性研究;最后综合分析得出了几点结论和看法。     

冻融作用对地气系统能量交换的影响分析

通过对温度波在地层内传播过程问题的分析研究, 讨论土在冻结和融化过程对地气系统能量交换的影响, 并以亚粘土为例应用近似方法计算了在冻结和融化过程地气系统能量交换和地温变化特征, 同时将相同条件下发生冻融作用与不发生冻融作用情况地气系统热交换量进行了比较. 结果表明, 冻融作用使地气系统热交换加强, 同时吸热和放热的过程也发生了改变.     

冻融作用对地气系统能量交换的影响分析

通过对温度波在地层内传播过程问题的分析研究, 讨论土在冻结和融化过程对地气系统能量交换的影响, 并以亚粘土为例应用近似方法计算了在冻结和融化过程地气系统能量交换和地温变化特征, 同时将相同条件下发生冻融作用与不发生冻融作用情况地气系统热交换量进行了比较. 结果表明, 冻融作用使地气系统热交换加强, 同时吸热和放热的过程也发生了改变.     

人工冻结技术在上海地铁施工中的应用

对人工冻结工程中的监测采集数据进行了全面分析.结果表明:人工冻结法施工中冻结区的温差较大边界和刚性约束边界对冻结法施工影响明显.温差较大边界是冻土帷幕强度和止水作用的薄弱环节,而刚性约束边界距离人工冻结区越近冻土的冻胀力越大;同时也表明在一定的工程地质条件下,通过合理选取盐水冻结系统所采用的各项指标、降温梯度及其设置冻胀吸收孔,能够将冻结产生的冻胀力与冻胀量控制在周围环境的容许范围内.