基于幂函数型蠕变方程的直线形冻土墙的研究

摘要

随着社会、经济的迅速发展，城市建设工程的规模和难度越来越大，维持工程周围土体的稳定就成为施工过程中的技术难题。特别是在沿海城市，不仅地下水位埋深浅，而且其地层软弱（如淤泥、淤泥质土、和流砂层等）。在这种复杂环境下施工，常规施工方法不能维持周围土体稳定，而要采用一些特殊的施工方法，人工冻结法就是其中之一。 目前人工土冻结理论中关于冻结速度、冻结温度场及均匀温度下冻土强度的计算方法己比较成熟，但对冻土结构物特别是非均匀温度场的冻土体强度和稳定性分析离应用还有一定差距，在结构计算上现在的设计仍采用单纯增大安全系数的方法来增大冻土墙的厚度，其不合理性已受到了更多学者的关注。 针对以上存在的许多问题，本课题对冻土墙厚度和变形设计进行了理论和实验研究，利用人工配制的冻粘土试件，成功地进行了不同温度、不同应力状态和应力水平下的三轴蠕变试验，获得了大量的试验数据和冻粘土三轴蠕变曲线，深入研究各种冻土的流变特性、建立相应的流变理论，用于冻土墙的设计。论文的研究内容主要集中在以下几个方面： (1)利用人工配制的冻粘土试件，通过三轴蠕变试验，研究冻粘土在不同应力状态和应力水平以及不同温度条件下的蠕变特性及变形规律； (2)研究非线性蠕变方程的数据处理方法，利用计算机程序对实验数据进行回归统计分析，得到与实验曲线最佳拟合的非线性蛙蠕变方程； (3) 基于冻粘土的非线性蠕变方程，进行平面冻土墙的研究，得到冻土墙厚度计算公式，依据上述理论公式按变形条件确定冻土墙尺寸。 通过本课题的试验研究，基于试验结果，建立了幂函数型非线性蠕变方程，根据冻粘土的非线性蠕变方程，进行平面冻土墙的设计，得到冻土墙厚度计算公式。 进一步研究需要解决的问题：研究冻土在复杂应力状态下的蠕变特性，应考虑并研究平均法向应力δm对冻土蠕变变形的影响；继续完善冻土墙的设计理论，应考虑非均匀温度场的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 冻土的蠕变理论

第三章 冻粘土三轴蠕变试验与回归分析

第四章 直线形冻土墙位移场

第五章 计算机技术在冻土墙设计中的应用

第六章 结论与展望

参考文献

作者简介、攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢