季節(jié)凍土層與人工凍結壁相互作用機制

依據(jù)相似準則進行室內季節(jié)凍土層與人工凍結壁共同工作圍護體系的破壞試驗，確定破壞機制與約束效果。運用傳熱學、凍土粘彈塑力學等理論，在季節(jié)凍土層地溫、約束作用可變條件下，得到凍結壁的非均勻溫度場、凍結壁內塑性區(qū)動態(tài)發(fā)展規(guī)律、壁外側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，編制相關程序，數(shù)值分析不同氣溫、凍土層厚度、土質條件、水文地質條件、季節(jié)凍土層對凍結壁上端部的約束效果，凍結壁厚度減小趨勢。與無季節(jié)凍結層約束的凍結壁水平位移、變形、以壁內凍結管為中心的溫度場非均勻程度進行對比分析，建立有約束條件的人工凍結壁設計理論。利用破壞試驗的位移、溫度等實測數(shù)據(jù)對理論進行完善。本研究成果利用地殼天然凍土層，對傳統(tǒng)的直立板墻自由邊界計算模型給與創(chuàng)新。為明顯降低凍結壁厚度提供了科學依據(jù)，在理論上形成新的計算體系，對進一步提高圍護結構工程的安全度、降低經(jīng)濟造價具有重要的實際意義和廣闊的應用前景。 2100433B

人工凍結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、城市地鐵、深基坑等領域得到了廣泛的應用，然而在凍結工程中往往會因為凍結壁整體強度不足或不交圈，造成凍結管斷裂、結構物壓裂等事故，造成重大經(jīng)濟損失和社會影響。針對人工凍結工程中凍結壁的安全檢測問題，本課題提出在研究凍結壁電磁特性的基礎上，利用地質雷達進行凍結壁無損檢測的方法。.首先通過現(xiàn)場采樣試驗，掌握人工凍結壁的電磁特性；在此基礎上，采用數(shù)值模擬、模型試驗和現(xiàn)場實測相結合的方法，建立凍結壁厚度和缺陷高精度檢測的理論，為人工凍結工程的設計和檢測提供科學依據(jù)。本項目研究對深部和城市地下工程中的人工凍結壁安全檢測有廣闊的應用前景，對于凍土區(qū)工程建設也有重要的借鑒意義。 2100433B