首页> 中文学位 >饱和细粒土二维冻结冻胀试验与理论研究
【6h】

饱和细粒土二维冻结冻胀试验与理论研究

代理获取

目录

声明

致谢

变量注释表

1绪论

1.1 问题的提出(Statement of Problem)

1.2 研究目的与意义(Research Objectives and Significance)

1.3 国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)

1.4 研究内容及方法(Contents and Approaches)

2饱和细粒土二维冻结试验研究

2.1 二维冻结可视化试验系统(2-D Visual Freezing Test System)

2.2 试验设计(Design of Tests)

2.3 CT扫描和数字图像处理方法(CT and DIP Approaches)

2.4 试验结果分析(Results and Analysis)

2.5 本章小结(Chapter Summary)

3冻土区深基坑二维冻结模拟试验研究

3.1 模拟试验系统与方案(Model Test System and Arrangement)

3.2 二维冻结的温度场演变规律(Evolution of Temperature Field During 2-D Freezing)

3.3 二维冻结的水分重分布特征(Characteristics of Moisture Redistribution During 2-D Freezing)

3.4 二维冻结的冻胀力响应规律(Response of Frost Heave Force During 2-D Freezing)

3.5 本章小结(Chapter Summary)

4二维水热力耦合分离冰冻胀模型理论及数值计算

4.1 引言(Introduction)

4.2 二维冻胀模型方程体系(Equations of 2-D Frost Heave Model)

4.3 二维水热耦合的离散方程(Discrete Equations for 2-D Heat Transfer and Water Migration)

4.4 力学部分有限元方程(Finite Element Equations for Mechanical Part)

4.5 二维水热力耦合程序设计(Design for Water Heat Mechanical Coupling Program)

4.6 模型计算结果分析(Computation and Analysis of the Model)

4.7 本章小结(Chapter Summary)

5二维冻胀机理与水热力耦合机制综合分析

5.1 二维冻结温度场分析(Analysis of temperature field in 2-D freezing)

5.2 二维冻结水分场分析(Analysis of water field in 2-D freezing)

5.3 二维冻结位移场分析(Analysis of displacement field in 2-D freezing)

5.4 本章小结(Chapter Summary)

6结论与建议

6.1 结论(Conclusions)

6.2 建议(Suggestions)

参考文献

附录

作者简历

学位论文数据集

展开▼

摘要

冻胀机理及其与工程结构相互作用研究一直是冻土界研究的热点和难点。目前,冻胀相关的理论分析和试验研究大多针对于不同冻胀敏感性土体在不同温度、应力等边界条件下的一维冻结问题,而冻土区实际工程中存在大量的二维冻结冻胀问题。二维冻结条件下土体冻胀发生机理、冻胀力分布性状及其与支护结构耦合作用机制与一维冻结截然不同。由于冻土物理力学性质的复杂性和工程约束环境的多样性,以一维冻结条件建立的相关理论和研究成果在解释实际工程复杂冻胀现象时具有明显的局限性。考虑工程实际条件,开展二维冻结冻胀机理及其与工程结构间耦合演化行为研究,对冻土区工程建设具有重要意义和科学价值。 本文以冻土区工程涉及的二维冻结问题为背景,通过理论分析、室内试样试验和物理相似模拟试验的方法,针对饱和细颗粒土二维冻结冻胀机理、特征及其与工程结构的耦合行为开展系统研究:研制出集控温和约束双重功能的冻土二维冻结冻胀可视化试验系统;开展了系列饱和细粒土二维冻结冻胀试验;开展了深季节冻土区深基坑二维冻结冻胀模拟试验;揭示了饱和细粒土二维冻结分凝冰生长和演化机制;得到基坑支护结构二维冻结过程中冻胀力分布特征;建立了冻土二维冻结水-热-力耦合分离冰冻胀理论模型。 主要研究成果如下: (1)创新研制出温度和约束边界耦合控制的冻土二维可视化冻结试验系统。系统温度控制精度±0.1℃,最低工作温度-40℃,可以实现双向温度、应力/位移边界独立控制,冻结过程实时数字照相,通过与图像分析和CT扫描技术,实现了冻土二维冻结冻胀分凝冰演化规律和分布特征的可视化精确量测。 (2)进行了系列饱和细粒土二维冻结冻胀试验研究。获得了不同冻结温度两种典型饱和细粒土的二维冻结过程中温度场、水分场和变形场的变化规律,从宏、细观角度揭示了饱和细粒土二维冻胀分凝冰的形成过程、生长速率和分布性状,初步阐释了侧向约束条件下饱和颗粒土的二维冻胀机理。 (3)建立了土体二维水-热-力耦合分离冰冻胀理论模型。在已建立的一维分离冰冻胀模型基础上,将分离压力的概念拓展到了二维情形,分析了二维冻结过程中的冰晶体的形成准则,初步建立了二维分离冰冻胀模型的基本理论,该理论模型能够揭示二维冻结过程中的水-热-力耦合并预测冰透镜体的发育。基于Matlab平台,编制了二维冻结过程程序,针对某正方形区域的二维冻结过程进行了数值计算,分析了二维冻结过程中温度场、等效水压力场和位移场的变化规律。 (4)开展了冻土区深基坑工程二维冻结相似模拟试验。以典型冻土区基坑工程为背景,试验获得了不同冻结温度和工程约束模式的二维冻结温度梯度、水分迁移和应力场的分布状态,分析了二维冻结条件下基坑桩锚支护和地连墙支护两种支护体系冻胀力大小、分布及随时间的发展规律。 (5)综合理论模型、室内试验和物理模拟试验结果,分析了饱和细粒土二维冻结温度场演化、水分重分布及其与工程环境间的耦合特征和非线性演化行为,初步揭示了饱和细粒土二维冻结特性和内在物理机制。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号