季節(jié)凍土層與人工凍結(jié)壁相互作用機(jī)制

依據(jù)相似準(zhǔn)則進(jìn)行室內(nèi)季節(jié)凍土層與人工凍結(jié)壁共同工作圍護(hù)體系的破壞試驗(yàn)，確定破壞機(jī)制與約束效果。運(yùn)用傳熱學(xué)、凍土粘彈塑力學(xué)等理論，在季節(jié)凍土層地溫、約束作用可變條件下，得到凍結(jié)壁的非均勻溫度場(chǎng)、凍結(jié)壁內(nèi)塑性區(qū)動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律、壁外側(cè)土壓力沿深度變化規(guī)律，建立該體系水、熱、力耦合空間模型，編制相關(guān)程序，數(shù)值分析不同氣溫、凍土層厚度、土質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、季節(jié)凍土層對(duì)凍結(jié)壁上端部的約束效果，凍結(jié)壁厚度減小趨勢(shì)。與無(wú)季節(jié)凍結(jié)層約束的凍結(jié)壁水平位移、變形、以壁內(nèi)凍結(jié)管為中心的溫度場(chǎng)非均勻程度進(jìn)行對(duì)比分析，建立有約束條件的人工凍結(jié)壁設(shè)計(jì)理論。利用破壞試驗(yàn)的位移、溫度等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)理論進(jìn)行完善。本研究成果利用地殼天然凍土層，對(duì)傳統(tǒng)的直立板墻自由邊界計(jì)算模型給與創(chuàng)新。為明顯降低凍結(jié)壁厚度提供了科學(xué)依據(jù)，在理論上形成新的計(jì)算體系，對(duì)進(jìn)一步提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程的安全度、降低經(jīng)濟(jì)造價(jià)具有重要的實(shí)際意義和廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

人工凍結(jié)法是重要的深部和城市地下工程的特殊施工方法，在礦山建設(shè)、城市地鐵、深基坑等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，然而在凍結(jié)工程中往往會(huì)因?yàn)閮鼋Y(jié)壁整體強(qiáng)度不足或不交圈，造成凍結(jié)管斷裂、結(jié)構(gòu)物壓裂等事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。針對(duì)人工凍結(jié)工程中凍結(jié)壁的安全檢測(cè)問(wèn)題，本課題提出在研究?jī)鼋Y(jié)壁電磁特性的基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行凍結(jié)壁無(wú)損檢測(cè)的方法。.首先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣試驗(yàn)，掌握人工凍結(jié)壁的電磁特性；在此基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法，建立凍結(jié)壁厚度和缺陷高精度檢測(cè)的理論，為人工凍結(jié)工程的設(shè)計(jì)和檢測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。本項(xiàng)目研究對(duì)深部和城市地下工程中的人工凍結(jié)壁安全檢測(cè)有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于凍土區(qū)工程建設(shè)也有重要的借鑒意義。 2100433B