季节冻土环境中人工冻土墙温度场与变形性能研究

摘要

本文结合寒冷地区季节冻土层厚度大、强度较高的实际情况，根据人工冻结法在基坑支护技术中的发展现状，建立季节冻土层与人工冻土墙相互作用下冻土墙的破坏模式，对季节冻土层的贡献给出合理评价，为完善人工冻结法在基坑支护中的应用提供理论依据。 本文根据二维热传导方程，建立了冻结管冻结土体的传热数学模型，推导出冻结过程中土中温度分布的基本规律，冻结过程中存在冻结平缓和冻结剧烈两个阶段。建立了根据温度场分布情况对冻土墙进行分层的计算模式。提出不同冻结时间、相同冻结管间距时，冻土墙初期主要表现为厚度增长，温度下降缓慢，然后进入一个温度强化阶段，墙体主要表现为温度下降，厚度增长缓慢。 通过考虑季节冻土层作用和不考虑季节冻土层作用两种情况的对比分析，得出季节冻土层对冻土墙有明显的约束作用，可减小冻土墙最大水平位移，并对减小冻结管挠度有积极作用。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1问题的提出及研究的目的和意义

1.2人工冻土墙研究现状

1.2.1冻土墙工作原理

1.2.2直线型冻土墙计算模型

1.2.3冻土墙的破坏模式

1.3本文的研究内容

第2章直线型冻土墙的计算理论

2.1冻土的物理力学性质

2.2冻土墙的温度场

2.2.1冻土的形成过程

2.2.2冻土墙温度场计算

2.3冻土墙的强度及屈服准则

2.4冻土墙的设计计算

2.5本章小结

第3章冻土墙温度场的有限元数值分析

3.1 ANSYS软件在温度场计算中的优势

3.2温度场的数值模拟计算

3.2.1温度场模拟的基本假定

3.2.2温度场分析的参数及确定

3.2.3数值模拟的有限元模型

3.3温度场数值模拟结果分析

3.3.1数值模拟结果分析

3.3.2不同冻结管间距时冻土墙温度分布的对比

3.3.3冻土墙温度场的分层模式

3.4本章小结

第4章季节冻土层与冻土墙相互作用的有限元数值模拟分析

4.1材料模型的选取

4.1.1选用的材料模型

4.1.2结构分析的参数及确定

4.2数值计算模型及简化方法

4.2.1计算模型

4.2.2数值模拟的基本假定

4.2.3模型简化

4.2.4冻土墙数值模拟的计算过程

4.3冻土墙数值模拟结果及分析

4.3.1冻土墙发生破坏时的破坏标准

4.3.2数值模拟结果

4.4不考虑季节冻土层作用的对比模拟

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢