土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法附圖說明

圖1是根據(jù)《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的土體凍脹檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的土體凍脹檢測裝置在使用狀態(tài)中的示意圖；

圖3到圖6是形成管體的弱化區(qū)的不同方式；

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例。

土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法專利目的

《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》提出了一種土體凍脹檢測裝置。通過這種土體凍脹檢測裝置能夠準(zhǔn)確的測量出土體凍脹量。

土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法技術(shù)方案

根據(jù)《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的第一方面，提出了一種土體凍脹檢測裝置，包括：管體，在管體上間隔設(shè)置有多個(gè)沿周向的環(huán)形弱化區(qū)，在管體的末部固定設(shè)置有用于固定到土體的非凍脹層的錨固件，設(shè)置在管體內(nèi)的測桿，測桿的末部與錨固件固定相連，測桿的頂部為測量部，用于設(shè)置在土體的地表的位移測量器，通過檢測其相對于測量部的豎向位移而得到土體的凍脹量，當(dāng)土體凍脹時(shí)，多個(gè)弱化區(qū)將管體分成多個(gè)能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的管段。

在使用《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的土體凍脹檢測裝置測量地層凍脹量時(shí)，由于弱化區(qū)的存在，處于凍脹層內(nèi)的管段會在縱向凍脹力的作用下獨(dú)立于其余的管段而運(yùn)動(dòng)，即處于凍脹層內(nèi)的管段形成自由管段。由于自由管段與其余的管段是彼此獨(dú)立的，因此自由管段豎向上運(yùn)動(dòng)不會導(dǎo)致其余管段相對于土體而運(yùn)動(dòng)，更不會導(dǎo)致管體整體相對于土體而豎向運(yùn)動(dòng)。錨固件的位置也因此不會發(fā)生變化，測桿的測量部的位置也就不會發(fā)生變化，即測量凍脹的基準(zhǔn)點(diǎn)沒有發(fā)生變化。此外，在土體凍結(jié)是朝向土體深處逐層凍結(jié)的，當(dāng)土體上層發(fā)生凍脹時(shí)，下層仍保持未凍脹狀態(tài)（即未凍脹層）。由于處于未凍脹層內(nèi)的管段不會相對于土體而豎向運(yùn)動(dòng)，因此未凍脹層也就不會到處于其中的管段的攜帶而豎向運(yùn)動(dòng)。從而，凍脹層就不會受到未凍脹層的擠壓，即凍脹層的隆起高度僅來源于凍脹層本身的凍脹。因此，移測量器的位移就能真實(shí)地反應(yīng)該凍脹層的實(shí)際凍脹量。隨著土體被朝向深處逐層凍結(jié)，未凍脹層會再次逐層凍脹。在弱化區(qū)的作用下，更深層的未凍脹層也不會對凍脹層產(chǎn)生擠壓。也就是說，使用該發(fā)明的土體凍脹檢測裝置測量地層凍脹量時(shí)，不但測量土體凍脹的基準(zhǔn)點(diǎn)不發(fā)生變化，而且每一凍脹層的凍脹量的測量值都是準(zhǔn)確的，因此土體的整體凍脹量的測量值也是準(zhǔn)確的。

在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)形弱化區(qū)的數(shù)量與管體的數(shù)值之比在8:1-15:1之間。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，弱化區(qū)的數(shù)量與管體的長度的數(shù)值之比為10:1。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，環(huán)形弱化區(qū)沿管體的長度均勻分布。在實(shí)際施工中，這種結(jié)構(gòu)的管體能夠測量出對于施工足夠精確的土體凍脹量，而且管體的結(jié)構(gòu)仍保持簡單，從而方便了土體凍脹檢測裝置的制造和使用。

在一個(gè)實(shí)施例中，管體由多個(gè)套管通過多個(gè)直接頭順次連接而成，在直接頭的內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向里凸出的擋環(huán)，在直接頭的兩個(gè)端部和擋環(huán)之間形成連接部，套管與連接部依靠摩擦力連接在一起而實(shí)現(xiàn)弱化區(qū)。在土體發(fā)生凍脹時(shí)，在凍脹縱向力的作用下套管可沿軸向在直接頭內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)每一個(gè)套管都能夠相對于其余的套管而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。此外，這種連接方式使得管體整體不被破壞掉，土體凍脹檢測裝置也因此能重復(fù)使用，這降低了成本，避免了浪費(fèi)。

在一個(gè)實(shí)施例中，管體由多個(gè)套管順次連接而成，在一個(gè)套管的內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形槽，在所述環(huán)形槽的外側(cè)壁上設(shè)置有沿軸向的缺口，在另一套管上設(shè)置有與缺口和環(huán)形槽匹配的凸起，凸起與連接部配合在一起而實(shí)現(xiàn)套管的弱化區(qū)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，環(huán)形槽的軸向尺寸大于凸起的軸向尺寸。這種結(jié)構(gòu)不需要額外的連接部件，僅需要將套管彼此相連就能夠?qū)崿F(xiàn)弱化區(qū)，并且每一個(gè)套管都能夠相對于其余的套管而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。這簡化了管體的結(jié)構(gòu)，降低了管體的生產(chǎn)成本，土體凍脹檢測裝置也能重復(fù)使用，避免了浪費(fèi)。

根據(jù)《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的第二方面，提出了一種使用根據(jù)上文所述的土體凍脹檢測裝置來檢測土體凍脹量方法，包括以下步驟，

步驟一：在土體中設(shè)置檢測孔，檢測孔從地表延伸穿過土體的最大凍結(jié)深度，終止于土體的非凍脹層；

步驟二：在檢測孔內(nèi)設(shè)置管體和測桿，并且將管體和測桿通過錨固件固定于非凍脹層中，在檢測孔的孔口處設(shè)置位移測量器；

步驟三：當(dāng)土體發(fā)生凍脹時(shí)，檢測位移測量器相對于測桿的測量部的豎向位移，而得到土體的凍脹量。

在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟二中，還在管體和檢測孔的孔壁之間的間隙中填充有用于防止?jié)B水的填料。這種填料能夠防止水進(jìn)入到土體凍脹檢測裝置內(nèi)，而將其破壞。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，填料包括處于管體的非弱化區(qū)的水泥澆筑層和處于管體的弱化區(qū)的散沙層。這樣，在發(fā)生凍脹時(shí)，水泥澆筑層能夠?qū)ψ杂晒芏我黄疬\(yùn)動(dòng)，而散沙層能夠避免弱化區(qū)被固定住而不能使管體分成自由管段。

在該申請中，用語“豎向”是指朝向地面的方向。應(yīng)理解地是，對于不同的地面，該豎向也可有所不同。

土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法改善效果

《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）通過在管體上設(shè)置弱化區(qū)，使得在測量土體的凍脹量時(shí)，處于凍脹層內(nèi)的管體部分形成自由管段。自由管段會隨著凍脹層一起運(yùn)動(dòng)，而不會導(dǎo)致錨固件的位置會發(fā)生變化，進(jìn)而測桿的測量部的位置也就不會發(fā)生變化，即測量凍脹的基準(zhǔn)點(diǎn)不發(fā)生變化。另外，所測得的每一凍脹層的凍脹量也是準(zhǔn)確的。從而，使用《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》的裝置能夠準(zhǔn)確測出土體的凍脹量。（2）構(gòu)成管體的每一個(gè)套管都能夠相對于其余套管而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。在使用測量土體的凍脹量時(shí)，由于處于凍脹層的套管的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)順應(yīng)了凍脹，從而管體整體不被破壞掉，土體凍脹檢測裝置也因此能重復(fù)使用，這降低了成本，避免了浪費(fèi)。

中國幅員遼闊，東西經(jīng)度和南北經(jīng)度跨度很大，具有很大面積的凍土地區(qū)，其分類主要有三類：多年凍土、季節(jié)性凍土和臨時(shí)性凍土。多年凍土主要分布在青藏高原、東北大興安嶺一帶。季節(jié)性凍土較為廣闊，秦嶺淮河以北的華北、西北和東北地區(qū)多為季節(jié)性凍土區(qū)。臨時(shí)性凍土主要出現(xiàn)在采用凍結(jié)法施工的工程中，例如地下鐵道、越江隧道，煤礦鑿井等。

季節(jié)性凍土地基對建筑物破壞的主要原因是冬季凍土所產(chǎn)生的凍脹作用和春季升溫產(chǎn)生的融降作用，臨時(shí)性凍土對周圍建筑物地基的影響既有凍脹作用也有融沉作用。隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在廣泛分布有季節(jié)性凍土的地區(qū)，工程建設(shè)日趨頻繁，尤其是公路和鐵路建設(shè)，這些將直接面臨著季節(jié)性凍土區(qū)的凍脹問題。

因此，需要一種能準(zhǔn)確測量土地凍脹量的裝置。

《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》涉及土木工程領(lǐng)域，更具體來說涉及土體凍脹測量領(lǐng)域。

1.一種土體凍脹檢測裝置，包括：管體，在所述管體上間隔設(shè)置有多個(gè)沿周向的環(huán)形弱化區(qū)，在所述管體的末部固定設(shè)置有用于固定到所述土體的非凍脹層的錨固件，設(shè)置在所述管體內(nèi)的測桿，所述測桿的末部與所述錨固件固定相連，所述測桿的頂部為測量部，用于設(shè)置在所述土體的地表的位移測量器，通過檢測其相對于所述測量部的豎向位移而得到所述土體的凍脹量；其中，當(dāng)土體凍脹時(shí)，所述多個(gè)弱化區(qū)將管體分成多個(gè)能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的管段。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述弱化區(qū)的數(shù)量與所述管體的長度的數(shù)值之比在8:1-15:1之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述弱化區(qū)的數(shù)量與所述管體的長度的數(shù)值之比為10:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述弱化區(qū)沿所述管體的長度均勻分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述管體由多個(gè)套管通過多個(gè)直接頭順次連接而成，在所述直接頭的內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向里凸出的擋環(huán)，在所述直接頭的兩個(gè)端部和所述擋環(huán)之間形成連接部，所述套管與所述連接部依靠摩擦力連接在一起而實(shí)現(xiàn)所述弱化區(qū)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述管體由多個(gè)套管順次連接而成，在一個(gè)套管的內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形槽，在所述環(huán)形槽的外側(cè)壁上設(shè)置有沿軸向的缺口，在另一套管上設(shè)置有與所述缺口和環(huán)形槽匹配的凸起，其中，所述凸起與所述連接部配合在一起而實(shí)現(xiàn)套管的弱化區(qū)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形槽的軸向尺寸大于所述凸起的軸向尺寸。

8.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的土體凍脹檢測裝置來檢測土體凍脹量方法，包括以下步驟，

步驟一：在土體中設(shè)置檢測孔，所述檢測孔從地表延伸穿過所述土體的最大凍結(jié)深度，終止于所述土體的非凍脹層；

步驟二：在所述檢測孔內(nèi)設(shè)置管體和測桿，并且將所述管體和測桿通過錨固件固定于所述非凍脹層中，在所述檢測孔的孔口處設(shè)置所述位移測量器；

步驟三：當(dāng)所述土體發(fā)生凍脹時(shí)，檢測所述位移測量器相對于所述測桿的測量部的豎向位移，而得到所述土體的凍脹量。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步驟二中，還在所述管體和所述檢測孔的孔壁之間的間隙中填充有用于防止?jié)B水的填料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述填料包括處于所述管體的非弱化區(qū)的水泥澆筑層和處于所述管體的弱化區(qū)的散沙層。

圖1示意性地顯示根據(jù)該發(fā)明的土體凍脹檢測裝置10（以下稱之為裝置10）。裝置10包括管體11、設(shè)置在管體11內(nèi)的測桿12和用于設(shè)置在地表的位移測量器13。管體11延伸穿過待測土體的最大凍結(jié)深度，即管體11的頂部延伸到地表，而末部延伸到處于最大凍結(jié)深度之下的非凍脹層。在管體11的末部固定設(shè)置有用于固定裝置10的錨固件14，測桿12的末部也與錨固件14固定相連，由此錨固件14實(shí)現(xiàn)了將裝置10固定，實(shí)際上錨固件14確定了測量基準(zhǔn)。

測桿12的頂部為測量部。位移測量器13可與測量部相互作用，由此而檢測位移測量器13相對于測量部的豎向位移，從而得到土體的凍脹量。在圖1所示的實(shí)施例中，位移測量器13包括設(shè)置在地表面的受力盤131、裝配在受力盤131第一面上的測量件132以及裝配在受力盤131第二面上的引線133。在一個(gè)實(shí)施例中，測量件132為螺線圈，測桿12的測量部延伸到螺線圈內(nèi)。當(dāng)土體發(fā)生凍脹時(shí)，受力盤131和螺線圈132會運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離測量部，由此在螺線圈132會產(chǎn)生感應(yīng)電流。通過分析該感應(yīng)電流就能夠得知螺線圈132的移位量，從而間接測得了土體的凍脹量。這種測量方法是該領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，這里不再贅述。還應(yīng)注意地是，位移測量器13還可以采用其他方式測量位移量，例如紅外測距，這些測量方法是該領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。

為了能準(zhǔn)確地測量土體的凍脹量，在管體11的上間隔設(shè)置了多個(gè)沿周向的環(huán)形弱化區(qū)15（如圖1所示）。在土體發(fā)生凍脹時(shí)，多個(gè)弱化區(qū)15將管體11分成多個(gè)能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的管段，即處于凍脹層內(nèi)管段會獨(dú)立于處于未凍脹層和非凍脹層中的管段而運(yùn)動(dòng)，從而處于凍脹層內(nèi)的管段成為自由管段。如圖2所示，土體16的凍脹層為21、未凍脹層為22、非凍脹層為23。應(yīng)注意地是，凍脹層21和未凍脹層22均處于土體16的最大凍深范圍L內(nèi)。未凍脹層22僅是暫時(shí)未發(fā)生凍脹，隨著土體16被朝向深處逐層凍結(jié)，其最終也會發(fā)生凍脹。非凍脹層為23則不會發(fā)生凍結(jié)。在凍脹層21內(nèi)存在有自由管段24，在未凍脹層22內(nèi)的管段25。和非凍脹層23內(nèi)的管段不是自由管段。在自由管段24和管段25之間存在有一個(gè)弱化區(qū)15。

自由管段24會被側(cè)向凍脹緊箍力F1夾緊并且隨著縱向凍脹力F2與凍脹層21一起朝向地面豎向上運(yùn)動(dòng)。由于自由管段24與管段25是相互獨(dú)立的，因此自由管段24的運(yùn)動(dòng)不會導(dǎo)致管段25相對于土體豎向向上運(yùn)動(dòng)，也就不會導(dǎo)致管體11整體相對于土體豎向向上運(yùn)動(dòng)。這樣，錨固件14的位置就不會發(fā)生變化，測桿12的測量部的位置也就不會發(fā)生變化。換句話說，測量土體凍脹的基準(zhǔn)點(diǎn)沒有發(fā)生變化。另外，管段25不豎向向上運(yùn)動(dòng)，也就不會攜帶未凍脹層22的土體豎直向向上運(yùn)動(dòng)，由此未凍脹層22不會豎直向上地?cái)D壓凍脹層21，即凍脹層21的隆起高度不包括非凍脹層22對凍脹層21的擠壓的效果（實(shí)際上不存在這種擠壓）。這樣，裝置10測得的凍脹量就僅由于凍脹層21的凍脹而產(chǎn)生，從而真實(shí)地反應(yīng)了凍脹層21的凍脹量。隨著土體16被由地表朝向地層深處逐層凍結(jié)，管體11上的其他弱化區(qū)15會逐漸將管體11分成多個(gè)能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的自由管段，更深層的未凍脹層也不會對凍脹層產(chǎn)生擠壓。由此，在測量土體16的凍脹期間，不但測量基準(zhǔn)點(diǎn)不發(fā)生變化，而且所測的每個(gè)凍脹層的凍脹量也是準(zhǔn)確的，從而通過裝置10測得的土體16的最終的凍脹量也是準(zhǔn)確的。

所設(shè)置的弱化區(qū)15的數(shù)量越多，裝置10測得的凍脹量越準(zhǔn)確，但是管體11的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，加工成本也越高。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，弱化區(qū)的數(shù)量與管體的長度的數(shù)值之比在8:1-15:1之間，優(yōu)選為10:1，并且弱化區(qū)15沿管體11的長度均勻分布。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際施工中，這種結(jié)構(gòu)的管體11能夠測量出對于施工足夠精確的土體凍脹量，而且管體11的結(jié)構(gòu)仍保持簡單，從而大大方便了裝置10的制造和使用。

圖3顯示了形成弱化區(qū)15的第一種方式。管體11包括多個(gè)套管，這些套管通過多個(gè)直接頭順次相連。圖3示意性地顯示了兩個(gè)套管31、32通過直接頭33相連。下面以套管31與直接頭33的連接為例進(jìn)行描述，在直接頭33的內(nèi)壁上設(shè)置有徑向向里凸出的擋環(huán)34。在擋環(huán)34的兩端形成連接部38。套管31插入到連接部38中，并且通過摩擦力與直接頭33連接在一起。當(dāng)土體16發(fā)生凍脹時(shí)，套管31會在縱向凍脹力F2的作用下沿著連接部38運(yùn)動(dòng)，但不會從直接頭33中移出，即套管31與直接頭33的連接形成弱化區(qū)15，套管31就形成自由管段?？墒褂酶鞣N硬塑料來制造套管和直接頭，硬塑料例如可為硬質(zhì)聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、三型聚丙烯、聚丁烯、工程塑料等，這些材料均是該領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，并且能主動(dòng)做出適當(dāng)?shù)倪x擇。

圖4顯示了形成弱化區(qū)15的第二種方式，圖5是圖4中的套管51的B向視圖。在這種方式中，管體11包括多個(gè)直接順次相連套管。圖5示意性地顯示了相連的兩個(gè)套管51和52。在套管51的內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形槽54。在環(huán)形槽54的外側(cè)壁56上設(shè)置有沿軸向的缺口53。例如，環(huán)形槽54可由以下方式形成：在套管51內(nèi)部，在內(nèi)壁上設(shè)置擋環(huán)57，在套管51的端部設(shè)置卡環(huán)56，擋環(huán)57和卡環(huán)56之間就形成環(huán)形槽54。在這種情況中，擋環(huán)57形成環(huán)形槽54的內(nèi)側(cè)壁，卡環(huán)56形成環(huán)形槽54的外側(cè)壁，缺口53則形成在卡環(huán)56上。在管上52設(shè)置有凸起55。凸起55的尺寸與缺口53和環(huán)形槽54匹配，使得能將凸起55與環(huán)形槽54配合在一起而實(shí)現(xiàn)弱化區(qū)15。當(dāng)土體16發(fā)生凍脹時(shí)，環(huán)形槽54和/或凸起55會被拉斷而將弱化區(qū)15破壞掉，套管51就形成自由管段。套管的材質(zhì)可為各種硬塑料，例如可為硬質(zhì)聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、三型聚丙烯、聚丁烯、工程塑料等，這些材料均是該領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，并且能主動(dòng)做出適當(dāng)?shù)倪x擇。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，環(huán)形槽54的軸向尺寸構(gòu)造為大于凸起55的軸向尺寸，如圖6所示。這樣，套管51本身就能相對于其余的套管而獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。在測量凍脹量時(shí)，套管51的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)會順應(yīng)凍脹，從而管體11整體不被破壞掉，裝置10也因此能重復(fù)使用，這降低了測量成本，避免了浪費(fèi)。應(yīng)注意地是，在安裝裝置10期間，由于土體16的推擋、檢測孔70的底端的阻擋作用以及其他作用，下層的套管的凸起已經(jīng)被推到與擋環(huán)相接觸，如圖6所示，凸起55與擋環(huán)57相接觸。這樣在土體16凍脹時(shí)，上部的套管就能夠自由運(yùn)動(dòng)，如圖6所示，套管51的運(yùn)動(dòng)距離為運(yùn)動(dòng)空間58的軸向距離。

下面根據(jù)圖2來說明，使用裝置10來檢測土體凍脹量的方法。

首先，在土體16中設(shè)置檢測孔70。檢測孔70從地表延伸穿過土體最大凍結(jié)深度，終止于土體的非凍脹層23。接著向檢測孔70內(nèi)設(shè)置管體11和測桿12，在檢測孔70的孔口處設(shè)置位移測量器13。管體和測桿通過錨固件14固定于非凍脹層23中。當(dāng)土體16發(fā)生凍脹時(shí)，檢測位移測量器13相對于測桿12的測量部的豎向位移而得到土體16的凍脹量。

優(yōu)選地，還在管體11和檢測孔70的孔壁之間的間隙中填充填料71以用于滲水而破壞裝置10。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，填料71包括處于管體11的非弱化區(qū)的水泥澆筑層和處于管體11的弱化區(qū)15的散沙層。這種填料易于獲得，并且價(jià)格低廉，從而能降低檢測成本。當(dāng)然，該領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以使用其他類型的填料。

2020年7月14日，《土體凍脹檢測裝置和檢測土體凍脹量方法》獲得第二十一屆中國專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

本書以大量實(shí)驗(yàn)資料為依據(jù),系統(tǒng)論述了土體凍脹和鹽脹的基本因素。

研究建、構(gòu)筑物下利用人工凍結(jié)法施工土工工程時(shí)土體的凍脹融沉規(guī)律，研究凍脹量、凍脹力與土的物理參數(shù)、溫度、荷載關(guān)系和三維情況下凍土融化規(guī)律。通過理論分析、模型試驗(yàn)和數(shù)值分析的研究，研制了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的三維人工凍土凍融試驗(yàn)裝置；完成了開敞與封閉系統(tǒng)下人工凍土的溫度、位移、凍脹力開敞與封驗(yàn)；揭示了人工凍土中溫度分布、冷鋒面擴(kuò)展和凍脹力變化規(guī)律；提出了凍脹與融沉、凍脹力與溫度的量變變化規(guī)律，外載荷對凍融的影響關(guān)系。研究成果為我國城市和工農(nóng)業(yè)建設(shè)，利用人工凍結(jié)加固地層法，在建、構(gòu)筑物下施工土工工程提供理論依據(jù)；對在市政工程中建造地鐵、加固土體和維護(hù)邊坡開辟了新途徑；具有重要的科學(xué)意義、應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。 2100433B