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基于北方寒地冻土的螺旋式挖坑机设计与试验
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作者 尹大庆 王雪 苏林峰 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期157-164,172,共9页
针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。... 针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。根据运动学分析确定了升运土壤的临界转速,对挖坑机的工作参数进行分析,并得到了装置所需的功率。为便于开展试验验证,运用相似理论对试验装置和作业穴坑进行了等比例缩放,试验用钻头长度为400 mm,叶片长度为200 mm,钻尖半径为100 mm,转速大于155 r/min,动力源额定功率为4 kW。试验结果表明:当刀片组合方式为平刀-锯齿刀时,可以获得最短的挖坑时间。研究结果可为北方寒地秋冬季节冻土条件下,树苗移栽时螺旋式挖坑机的设计提供参考。 展开更多
关键词 挖坑机 螺旋式 冻土 钻头
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冻结黏土非整数阶修正S-M损伤蠕变模型研究
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作者 姚兆明 赖龙辉 +1 位作者 汤海东 陈军浩 《人民长江》 北大核心 2025年第1期180-186,共7页
冻土蠕变特性是判断冻土结构是否稳定的决定性因素。以山东张集地区黏土为研究对象,对冻结黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验,得到了在不同冻结温度和应力加载等级下的冻结黏土蠕变规律。通过在Singh-Mitchell(S-M)模型中引入双曲线函数... 冻土蠕变特性是判断冻土结构是否稳定的决定性因素。以山东张集地区黏土为研究对象,对冻结黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验,得到了在不同冻结温度和应力加载等级下的冻结黏土蠕变规律。通过在Singh-Mitchell(S-M)模型中引入双曲线函数和非整数阶微积分,建立了能反映冻结温度和应力加载等级因素影响的冻结黏土非整数阶修正S-M蠕变模型。进一步引入损伤变量,并结合试验数据建立了损伤变量与温度关系公式,提出了非整数阶修正S-M损伤蠕变模型,该模型能较好地描述冻结黏土非稳定蠕变阶段。研究结果表明:随着冻结温度的降低,冻结黏土强度明显提高,蠕变变形减小;应力加载等级变化对冻结黏土蠕变变形影响显著。与经典S-M模型计算值和试验值的对比表明,所建模型能够准确反映温度效应下不同应力加载等级的冻结黏土蠕变规律,并且拟合优度更高。该模型参数同时具有物理和数学意义,且模型参数较少,适用于实际工程应用。 展开更多
关键词 冻土 蠕变 本构模型 Singh-Mitchell模型 非整数阶导数
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中国立井冻结井壁技术的发展与展望
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作者 杨维好 黄书翔 +8 位作者 王衍森 李伟 杨志江 任彦龙 韩涛 张驰 张涛 骆汀汀 张雨 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期92-114,共23页
分析了“深部化”和“大型化”趋势对中国深井井筒的设计、施工与运维带来的严峻挑战。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结井壁技术的状况。概述了2002年以来我国... 分析了“深部化”和“大型化”趋势对中国深井井筒的设计、施工与运维带来的严峻挑战。总结经验教训,指出冻结法是复杂条件下深井井筒施工最主要的地层堵水与加固工法。回顾了2002年以前国内外冻结井壁技术的状况。概述了2002年以来我国在400~800 m深厚土层中和在500~1000 m深厚富水岩层中冻结井壁技术取得的重大突破及其应用情况,包括:冻结井筒C60~C100、CF80~CF110高承载力混凝土井壁设计与施工技术,深厚土层中冻结井壁破裂灾害防治技术,深厚富水岩层中低渗漏单层井壁技术等。针对2002年以来中国冻结井壁技术的发展,总结了井壁材料的进步;介绍了横截面、纵剖面井壁结构的发展;归纳了对土层的初始水平水土压力、内层井壁承受的水压、冻结压力、富水岩层中孔隙水引起的井壁水力荷载、井壁竖直附加力等的新认识;简述了井壁力学模型,高径向承载力井壁和内层可缩井壁的力学特性,双层复合井壁之内、外壁厚度的设计理论,含水岩层中单层井壁厚度的设计理论和内层可缩井壁的设计理论等的新进展;介绍了大厚度井壁裂漏机理及防裂技术、井壁腐蚀破坏及防治技术、信息化施工技术,以及内层可缩井壁和低渗漏单层井壁的施工工艺。针对我国在1500 m超深土层中以及3000 m深厚富水岩层中冻结井壁技术将面临的挑战,指出应重点研究:深厚土层中冻结井筒掘进期间浅部外壁破裂新机理,超深土的力学特性,高强、高性能筑壁材料与构件,超高承载力井壁结构及其力学特性,超深冻结井壁设计理论与施工技术等。 展开更多
关键词 深厚土层 深厚富水岩层 立井 冻结法凿井 冻结井壁 井壁结构 井壁材料 井壁外载 冻结壁 力学特性 设计理论 施工技术
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高温冻土双屈服面统一本构模型及其验证
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作者 王涛 凡红 +2 位作者 王康任 周国庆 王亮亮 《岩土工程学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期135-143,共9页
高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了... 高温冻土本构模型是准确计算冻土体应力与变形的关键。基于修正剑桥模型及双屈服面理论,考虑高温冻土黏聚力及内摩擦角的影响,以整体变形ε_v-lnp曲线描述试样变形特征,采用应力路径相关因子修正当前屈服面及参考屈服面硬化参量,建立了一个高温冻土双屈服面统一本构模型。结合弹塑性理论推导获得了应力应变关系的增量形式,给出了模型参数的含义与简便确定方法,定义了反映高温冻土当前状态的固结参数及潜在强度,剖析了其与硬化参量之间的相互依赖、相互制约动态循环关系,分析了整个应力路径中的模型状态演化过程,利用试验数据对构建的本构模型进行了验证,结果表明提出的本构模型能够很好地预测高温冻土在常规三轴应力路径下的应力应变行为。 展开更多
关键词 冻土 冻土力学 强度 变形 本构模型
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基于多源热泵的冻土路基主动温度控制技术及应用
5
作者 胡田飞 岳祖润 +5 位作者 刘建坤 崔灿增 袁一飞 张松 介少龙 孙铁成 《铁道技术标准(中英文)》 2025年第1期1-12,38,共13页
针对路基的季节冻土冻胀与多年冻土热融变形病害问题,研发基于多源热泵原理的主动温度控制技术。硬件方面,设计面向交通结构场景的异型热泵系统,构建热泵机组的热能转化、运行状态监测、过载过热保护、机电一体控制等各项功能的组件模块... 针对路基的季节冻土冻胀与多年冻土热融变形病害问题,研发基于多源热泵原理的主动温度控制技术。硬件方面,设计面向交通结构场景的异型热泵系统,构建热泵机组的热能转化、运行状态监测、过载过热保护、机电一体控制等各项功能的组件模块,提出传热强化的换热器类型及多源驱动方案。软件方面,构建路基热负荷预测模型、多源储量评估模型、热泵系统稳态热力计算模型、离网式光储供电系统设计模型、热泵系统动态运行控制模型。该技术应用于准池铁路、沈白高速铁路、河北省秦唐高速公路、青海省道S224公路等多条铁路、公路,路基温度控制效果良好。 展开更多
关键词 冻土路基 主动温度控制 热泵 多源驱动 季节冻土 多年冻土
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哈尔滨冻土发育过程线绘制与分析
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作者 王镜霖 戴长雷 于淼 《云南水力发电》 2025年第1期34-38,共5页
在研究冻土时,经常需要进行大量的数据收集工作,图线能清晰展现数据分布特点,在冻土发育研究中具有重要意义。利用Excel处理和绘制数据,能有效减少人为误差,提高工作效率,更好地满足科研需求。通过筛选处理哈尔滨黑龙江大学寒区地下水... 在研究冻土时,经常需要进行大量的数据收集工作,图线能清晰展现数据分布特点,在冻土发育研究中具有重要意义。利用Excel处理和绘制数据,能有效减少人为误差,提高工作效率,更好地满足科研需求。通过筛选处理哈尔滨黑龙江大学寒区地下水研究所的寒区低温地温自动检测装置所监测得到的数据,在该研究中,采用Microsoft Office Excel软件绘制了冻土发育过程线,并对2023年11月29日至2024年4月2日研究区域内全阶段的冻土发育过程进行了深入分析。 展开更多
关键词 寒区 冻土 地温 曲线 EXCEL
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基于二元介质简化模型的滇池湖相沉积典型冻结泥炭质土力学特性研究
7
作者 屈俊童 王文彬 屈林河 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期233-243,共11页
为研究滇池湖相沉积典型冻结泥炭质土力学特性,利用改进的TSZ-2型全自动应变控制仪对滇池湖相沉积的泥炭质土进行不同影响因素下的低温三轴剪切试验,讨论不同温度、围压、含水率下冻结泥炭质土的力学特性,并引入二元介质模型理论对冻土... 为研究滇池湖相沉积典型冻结泥炭质土力学特性,利用改进的TSZ-2型全自动应变控制仪对滇池湖相沉积的泥炭质土进行不同影响因素下的低温三轴剪切试验,讨论不同温度、围压、含水率下冻结泥炭质土的力学特性,并引入二元介质模型理论对冻土的偏应力-应变关系进行分析。试验结果表明:随着应变的增加,偏应力-应变曲线可以划分为线弹性阶段、弹塑性阶段和基本稳定阶段,体积变形主要表现为体胀形态,冻土的变形特征均可用二元介质模型理论进行解释;在不同影响因素下,冻结泥炭质土峰值强度与围压、含水率呈正相关,与温度呈负相关;在试验条件内,围压对强度的影响先增后减,而含水率对强度表现出较高的敏感性,黏聚力随着温度的降低而增大,内摩擦角在20.56°~24.89°范围内波动。基于二元介质简化模型,构建适合冻结泥炭质土方程,并对结果进行验证,具有较好的适用性。 展开更多
关键词 冻结泥炭质土 低温三轴试验 二元介质简化模型
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考虑海拔修正的冻土深度估算方法
8
作者 李志龙 《水科学与工程技术》 2025年第1期90-93,共4页
从工程应用角度出发,基于安全、合理、便捷的原则,探讨高海拔地区冻土深度的估算方法。通过对比现有多种方法,在一种基于气温的经验公式的基础上,提出了考虑海拔气温修正的冻土深度估算方法。算例表明计算结果精度较高,但也可能与土壤... 从工程应用角度出发,基于安全、合理、便捷的原则,探讨高海拔地区冻土深度的估算方法。通过对比现有多种方法,在一种基于气温的经验公式的基础上,提出了考虑海拔气温修正的冻土深度估算方法。算例表明计算结果精度较高,但也可能与土壤性质较为相似有关。为缺乏实测参考的高海拔地区冻土深度取值提供了一种简便的估算方法,当最大冻土深度对工程有重大影响时,建议可在估算结果的基础上适当增加。 展开更多
关键词 冻土深度 最大冻深 海拔修正 估算方法
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Numerical Simulation on Freezing Process of Saturated Granular Soil
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作者 曹宏章 刘石 《Journal of Southwest Jiaotong University(English Edition)》 2007年第4期311-318,共8页
The relation between ice pressure and load as a criterion of segregated ice initiation is introduced into the rigid ice model to simulate frost heave in saturated and granular soil. The calculated results show that un... The relation between ice pressure and load as a criterion of segregated ice initiation is introduced into the rigid ice model to simulate frost heave in saturated and granular soil. The calculated results show that unfrozen water content, thermal conductivity and hydraulic conductivity change greatly in frozen fringe. In numerical simulations, the influence of load, hydraulic conductivity and property of soil containing water on the process of soil freezing are analyzed, and the simulation curves such as cumulative heave, the change of depth of frozen and the distributions of water content are similar to the observations reported elsewhere. 展开更多
关键词 Saturated soil frozen heave Rigid ice model SIMULATION
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基于含冰量的冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性 被引量:2
10
作者 何菲 王旭 +4 位作者 蒋代军 周亚龙 李君善 陈航杰 陈明伟 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期361-368,共8页
保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结... 保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结砂土与混凝土接触面蠕变试验.试验结果表明:在恒定的剪应力作用下,除含冰量为6%试样出现加速蠕变外,其他试样仅出现衰减蠕变及稳定蠕变2个阶段;随含冰量的增大,试样黏性变形占比增大,含冰量为80%试样的黏性变形超过总变形量的80%;稳定蠕变速率受到干密度及含冰量的综合影响,含冰量为16%时稳定蠕变速率最小;Burgers黏弹性模型能较好地模拟高含冰量冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线;随着含冰量的增大,初始剪切模量和稳定蠕变阶段黏滞系数先增大后减小,初始蠕变阶段的渐进剪切模量呈幂函数减小,初始蠕变阶段黏滞系数呈幂函数增大. 展开更多
关键词 高含冰量冻土 冻结砂土 接触面 蠕变试验 黏弹性模型
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基于土−水特征曲线的非饱和冻土未冻水含量预测 被引量:1
11
作者 周凤玺 赵文沧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2719-2727,共9页
对非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水含量进行了理论分析,给出了一种简便的预测方法及其数学模型。基于非饱和土孔隙中气液两相的化学平衡和力学平衡关系,结合土−水特征曲线,给出了以Van Genuchten土−水特征曲线模型参数表示的土体孔... 对非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水含量进行了理论分析,给出了一种简便的预测方法及其数学模型。基于非饱和土孔隙中气液两相的化学平衡和力学平衡关系,结合土−水特征曲线,给出了以Van Genuchten土−水特征曲线模型参数表示的土体孔隙体积分布密度函数,且水分冻结与土体孔径分布密切相关。根据初始有效饱和度对应的液态水填充的最大孔径和一定冻结温度对应的起始结晶孔径之间的关系,分析了土体孔隙中冰水相变的特征及其临界有效饱和度。当初始有效饱和度超过临界结晶饱和度后,冻结现象才会发生。给出了非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水饱和度的预测公式,并通过已有的试验结果对其有效性进行了验证。 展开更多
关键词 未冻水含量 冻土 土−水特征曲线 预测模型
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农业冻土冰含量测量方法试验研究
12
作者 李松 殷哲 +5 位作者 焉莉 王鹏鹰 刘春慧 姜玲 郭洪宇 付辰琦 《科技创新与应用》 2024年第25期80-83,共4页
农业冻土中的冰含量作为冻土冻融过程的关键变量之一,影响着土壤水分动态变化、土壤养分流失和农田生态环境维稳等。根据质量守恒原理和体积变换关系,自制一种农业冻土冰含量测量的试验装置,进行-20、-25、-30℃和土壤含水率为15.7%、23... 农业冻土中的冰含量作为冻土冻融过程的关键变量之一,影响着土壤水分动态变化、土壤养分流失和农田生态环境维稳等。根据质量守恒原理和体积变换关系,自制一种农业冻土冰含量测量的试验装置,进行-20、-25、-30℃和土壤含水率为15.7%、23.5%、31.4%的冰含量测量试验。结果表明,农业冻土样品中冰含量随冻结温度降低冰质量含量增加。冻结温度达到-30℃时,冰质量含量达到一个恒定的峰值。相同冻结温度不同含水率状态下,冰质量含量百分比趋于一个平均值,且最大值和最小值之差约为2%。 展开更多
关键词 农业 冻土 冰含量 测量 冻结温度
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基于电阻的冻结砂砾土孔隙冰压融效应研究
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作者 贾海梁 王亚彪 +4 位作者 魏尧 胡彬华 金龙 董元宏 唐丽云 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2221-2231,2241,共12页
为验证冻结砂砾土压缩过程中是否存在压融效应,对不同含水(冰)状态与不同冻结温度的砂砾土进行无侧限压缩试验和电阻测试,通过核磁共振测定饱和砂砾土的未冻水含量。结果表明:(1)砂砾土压缩过程电阻均先快速降低后趋缓,仅有干燥样品在... 为验证冻结砂砾土压缩过程中是否存在压融效应,对不同含水(冰)状态与不同冻结温度的砂砾土进行无侧限压缩试验和电阻测试,通过核磁共振测定饱和砂砾土的未冻水含量。结果表明:(1)砂砾土压缩过程电阻均先快速降低后趋缓,仅有干燥样品在应力峰值点后出现电阻增大的现象;(2)电阻快速降低阶段干燥样品的电阻降低率小于饱和冻结样品,−4℃饱和样品该值为26.8%,其值为相同温度下干燥样品的4倍;(3)随温度降低,电阻快速降低阶段的降低率先增加后减小;(4)随温度降低,自由水与毛细水的相对含量快速减小,吸附水的相对含量先小幅增加后缓慢降低。分析认为:冻结砂砾土压缩过程中存在压融效应,这导致样品在受荷过程中高应力区未冻水含量增大,而融水会沿未冻水膜向低应力区的孔隙迁移、复冰进而改变孔隙结构;冻结温度在−2~−4℃区间附近,压融效应更容易发生。 展开更多
关键词 冻结砂砾土 压融效应 无侧限压缩试验 电阻 导电路径
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寒区冻土桩基承载特性研究现状与展望
14
作者 唐丽云 丁冰 +2 位作者 郑建国 许培智 邱培勇 《岩土工程技术》 2024年第3期253-262,共10页
冻土地区季节性的温度变化、大气升温以及人类工程活动加剧,常引起桩基冻胀融沉、倾斜、混凝土开裂等灾害,造成桩基的承载力降低,给寒区冻土桩基带来新的更大挑战。通过回顾国内外相关文献,对冻土桩基的承载性能目前的研究现状进行了总... 冻土地区季节性的温度变化、大气升温以及人类工程活动加剧,常引起桩基冻胀融沉、倾斜、混凝土开裂等灾害,造成桩基的承载力降低,给寒区冻土桩基带来新的更大挑战。通过回顾国内外相关文献,对冻土桩基的承载性能目前的研究现状进行了总结。从特殊的冻土性质出发,描述了冻土桩基体系主要的受力形式及其作用特征;从桩–冻土界面力学特性试验及荷载传递机制两个方面,阐述了冻土区桩–土界面力学特性变化机制;从试验研究、理论分析以及数值模拟三个方面,阐明了冻土桩基承载性能变化规律及分析、预测方法;归纳了冻土区桩–土体系温度、水分、应力应变等方面的监测技术。对寒区冻土桩基承载特性未来的研究提出了展望。 展开更多
关键词 冻土 桩基承载性能 桩–土界面 监测
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短时冻融条件下残积土与冻融界面抗剪强度衰减规律对比分析
15
作者 姚晓琴 张豪杰 +1 位作者 阙云 廖炜明 《水利与建筑工程学报》 2024年第3期66-72,共7页
为了分析短时冻融对浅层边坡稳定性造成的影响,揭示短时冻融条件下残积土和冻融界面抗剪强度损伤规律,通过盐水降低冰点实现冻融界面,进行不同冻融条件下快剪试验。试验结果表明:冻融主要损伤发生在前3次冻融循环过程中,含水率为21.5%... 为了分析短时冻融对浅层边坡稳定性造成的影响,揭示短时冻融条件下残积土和冻融界面抗剪强度损伤规律,通过盐水降低冰点实现冻融界面,进行不同冻融条件下快剪试验。试验结果表明:冻融主要损伤发生在前3次冻融循环过程中,含水率为21.5%时损伤最大,残积土和冻融界面的黏聚力损伤分别为41%和22%,内摩擦角为14%和10%,约占趋于稳定时的85%。黏聚力的损伤程度大于内摩擦角,且随含水率的增大而增大。冻融循环对残积土和冻融界面的强度及强度指标的影响差异随含水率增大、循环次数增加、冷端温度增大而增大。冻融作用对残积土的强度指标损伤程度均较冻融界面大,且强度指标均随着冻融次数增多呈指数衰减趋势。 展开更多
关键词 短时冻土 残积土 冻融界面 抗剪强度指标
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高地下水水位冻土区梯形渠道衬砌冻胀破坏断裂力学模型
16
作者 吴浪 肖旻 +3 位作者 席琛 崔浩 杨晓松 葛建锐 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期148-154,163,共8页
冻胀荷载作用下初始裂纹的形成、扩展导致衬砌结构的断裂是寒区衬砌渠道冻害的主要原因之一。在已有研究基础上,综合考虑地下水水位影响的梯形渠道冻胀力学分析方法及线弹性断裂力学理论,提出高地下水水位梯形渠道冻胀断裂力学分析框架... 冻胀荷载作用下初始裂纹的形成、扩展导致衬砌结构的断裂是寒区衬砌渠道冻害的主要原因之一。在已有研究基础上,综合考虑地下水水位影响的梯形渠道冻胀力学分析方法及线弹性断裂力学理论,提出高地下水水位梯形渠道冻胀断裂力学分析框架。该模型将衬砌结构表面初始裂纹的失稳扩展及开裂破坏简化为Ⅰ型断裂力学问题,并提出应力强度因子与危险截面位置的计算方法。以塔里木灌区某梯形渠道为原型分析地下水埋深w对衬砌各截面应力强度因子K_(FⅠ)(x)及合理板厚d r的影响规律。结果表明:地下水补给条件对K_(FⅠ)(x)的大小影响显著;当w减小时,K_(FⅠ)(x)呈非线性增大,此时渠道冻害风险也增大,与事实相符。地下水埋深越浅,保证结构安全所需衬砌板的合理厚度d r越大;当地下水埋深为3.0 m时,建议使用的合理板厚为9.0 cm。研究结果可为寒区渠道的抗冻胀设计提供科学依据。 展开更多
关键词 梯形渠道 冻土 冻胀 断裂力学模型 高地下水位 非线性分布
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人工冻土分数阶导数应力-应变指数模型参数确定及验证
17
作者 姚兆明 宋梓豪 +1 位作者 陈军浩 左维亚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期285-294,共10页
人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑,其力学特性既不符合胡克定律,也不遵守牛顿黏性定律,而是遵守介于它们之间的某种关系,分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验... 人工冻土可看成是理想固体和理想流体以某种比例进行的勾兑,其力学特性既不符合胡克定律,也不遵守牛顿黏性定律,而是遵守介于它们之间的某种关系,分数阶导数能够很好地描述这种勾兑效应。对合肥膨胀土在不同冻结温度下进行单轴压缩试验,得到冻结温度对应力-应变的影响规律。将分数阶导数引入指数模型,将它改进为人工冻土单轴压缩下应力-应变分数阶指数模型。通过对建立的模型两边取自然对数,得到不同温度下应力-应变线性方程组,求解建立方程组确定出分数阶导数模型参数。为进一步验证所建立模型的适用性,引用一组南京冻结粉质黏土三轴剪切试验,在分数阶系数中考虑围压的影响,将它改进为能考虑围压影响的应力-应变分数阶指数模型。将改进的人工冻土应力-应变分数阶指数模型的计算结果与试验结果进行比较,结果表明:计算结果与试验结果吻合度较高,能准确地预测单轴压缩、三轴压缩剪切应力-应变曲线的变化趋势。改进后的分数阶导数模型参数较少且有明确的物理意义,便于工程应用。当前的模型仅仅适用于应变硬化型,为了能进一步描述应变软化型的力学特性,下一步将在模型中考虑损伤进而建立应变软化型分数阶指数模型。同时,如何在模型中反映冻土的结构性与各向异性对应力-应变的影响也将是下一步的研究内容。 展开更多
关键词 人工冻土 指数模型 应力-应变曲线 分数阶导数
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基于统计损伤修正的冻结砂—黏混合土改进Duncan-Chang模型
18
作者 滕振超 李正巍 +7 位作者 刘佳琳 周亚东 李波 刘彦峰 池林林 张圣童 刘博 计静 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期116-124,I0008,共10页
为描述冻结砂—黏混合土的偏应力—应变关系,进行不同含砂量冻结砂—黏混合土的冻土三轴压缩试验。基于改进的Duncan-Chang模型(D-C模型),引入统计损伤理论,拟合三轴压缩试验结果,分别建立以Mises强度准则和应变发展为微元强度变量的统... 为描述冻结砂—黏混合土的偏应力—应变关系,进行不同含砂量冻结砂—黏混合土的冻土三轴压缩试验。基于改进的Duncan-Chang模型(D-C模型),引入统计损伤理论,拟合三轴压缩试验结果,分别建立以Mises强度准则和应变发展为微元强度变量的统计损伤修正模型,对比计算结果与试验数据。结果表明:冻结砂—黏混合土偏应力峰值随含砂量的增加而增加,偏应力—应变曲线由应变硬化型逐渐过渡到应变软化型的临界含砂量为50%。当含砂量介于20%~60%时,基于统计损伤理论的修正改进D-C模型能有效拟合应变硬化型曲线和具有轻微应变软化现象的偏应力—应变曲线。当含砂量为90%时,基于应变发展的统计损伤修正模型的偏应力峰值与试验结果相差3%,具有较强适用性。该结果为不同微元强度变量的统计损伤修正模型提供参考。 展开更多
关键词 冻结砂—黏混合土 三轴压缩试验 改进Duncan-Chang模型 统计损伤理论 应变软化模型
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断层作用下季节性冻土区埋地输气管道安全性分析
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作者 郝润霞 付中方 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第1期160-165,共6页
季节性冻土区埋地输气管道在断层作用下的安全性受到诸多因素影响,为研究管道内天然气温度、管道埋置深度、管道内压、管道壁厚对埋地输气管道安全性的影响,借助有限元软件ABAQUS建立管土非线性相互接触模型模拟断层错动。分析可得,在... 季节性冻土区埋地输气管道在断层作用下的安全性受到诸多因素影响,为研究管道内天然气温度、管道埋置深度、管道内压、管道壁厚对埋地输气管道安全性的影响,借助有限元软件ABAQUS建立管土非线性相互接触模型模拟断层错动。分析可得,在研究的数据范围内:埋地输气管道在断层作用下的最大应力出现在断层附近的管道上,虽然断层两侧管道均有应力集中,但是两侧应力集中分布范围与峰值大小并不相同;提高管道内天然气温度可以降低埋地输气管道在断层错动下的应力,降低埋地输气管道破坏的可能性;浅埋管道能够减小断层作用下埋地输气管道应力,降低埋地输气管道被破坏的可能性;埋地输气管道内压越高,管道应力随断层错动增长的越迅速,发生破坏的可能性越大;埋地输气管道壁越厚,管道应力随断层错动增长的越缓慢,发生破坏的可能性越小。 展开更多
关键词 有限元 断层 埋地输气管道 季节性冻土区
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开敞系统中冻土-混凝土界面抗拉强度试验研究
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作者 孙铁成 杨逸 +1 位作者 杨茜 董创奇 《石家庄铁道大学学报(自然科学版)》 2024年第2期92-98,共7页
在寒区桩基工程中,冻土-混凝土界面强度对于桩基础的受力状态有着重要的影响。在开敞系统条件下进行了冻土-混凝土界面区的抗拉强度正交试验,利用极差方差分析法,厘清了界面粗糙度、土样含水率、试验温度及干密度4种试验因素对界面冻结... 在寒区桩基工程中,冻土-混凝土界面强度对于桩基础的受力状态有着重要的影响。在开敞系统条件下进行了冻土-混凝土界面区的抗拉强度正交试验,利用极差方差分析法,厘清了界面粗糙度、土样含水率、试验温度及干密度4种试验因素对界面冻结抗拉强度影响的主次顺序。分析试验结果表明,土样含水率的增大、试验温度的降低及接触面粗糙度的提升均可使界面冻结抗拉强度不断提高;存在临界土样含水率,当含水率位于临界含水率两侧时,接触面粗糙度因水分迁移所形成冰膜改变的程度不同,导致接触面粗糙度的增加对界面冻结抗拉强度增幅的影响程度具有不同的规律。 展开更多
关键词 冻土-混凝土界面 冻结抗拉强度 开敞系统 水分迁移 正交试验
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