冻土试验微机控制系统研究与应用

根据人工冻土力学性能的特点和试验规程,研究在同一台试验机上,设计出冻土单轴抗压强度试验和单轴蠕变强度试验的微机控制系统,系统设置了应力控制加载、应变控制加载和蠕变试验三个独立系统,并可以根据人为要求设定试验参数和微机控制试验;系统记录了全部试验数据,设置了查询、报表和图形等输出功能。文中介绍了冻土试验微机控制系统的关键技术,给出了冻土试验实例,对冻土力学性能的研究以及冻土试验机研制有较好的参考价值。

基于常规土及冻土试验的西庞新风井井筒工程地质研究

为了给井筒开凿施工提供参数依据,结合西庞新风井井筒检查钻孔,进行了新生界常规土工及冻土试验及数据研究,总结出了该区松散地层冻土蠕变特性经验公式。结果表明:该井筒新生界以砂质黏土及黏土质砂层为主,凿井过程中冻结壁的平均温度应低于-10℃。试验成果可以为新风井及该区域内相似工程地质特征地层井筒冻结设计及施工提供工程地质依据。

无外荷载作用下冻土模型试验的相似分析

冻土在无外荷载时的冻融过程中,存在着热量和水分综合输运并伴随着融沉和冻胀变形。模型试验运用相似理论进行了系统分析,提出了试验必须满足的相似条件。

冻土冻胀试验液压动态力控制系统的研究

以测试冻土冻胀的力学行为为研究背景,设计了一套基于阀控非对称缸的液压力控制系统。根据伺服机构的受力特点,简化了数学模型,在此基础上分析了系统结构柔度对力控制系统精度的影响,对不同的底板结构进行了仿真研究。进行了试验研究,试验结果表明在针对性地采取了双惯性环节补偿、零点自整定以及提高底板刚度等措施后,系统能够以1%的精度跟踪5Hz的正弦信号,也验证了系统设计和理论分析的正确性。

做好冻土物理力学试验指导冻结井的设计与施工

在河南煤矿冻结立井施工中，应用冻土物理力学试验的各个数据，指导冻结井的设计与施工，取取了良好的社会经济效益。实践证明把冻土物理力学试验作为一道不可缺少的工序并在冻结井设计与施工中加以应用，对确保冻结井安全，快速，优质施工，具有重要意义。

冻土力学模型试验台的开发与应用

根据季节冻土区工程冻土力学模型试验的特点,研制出一套能够在低温实验室开展冻土力学模型试验的冻土力学模型试验台。该装置为全钢结构矩形箱体,由主体结构和附属结构组成。主体结构为保温箱体结构,主要由侧壁面板、反力梁、底板和箱体外侧保温系统组成;附属结构由底板温度控制系统、补水系统、加载系统,以及数据采集与处理系统组成。该装置在冻融模型试验中应用的结果表明,该装置能够满足冻土力学模型试验的要求,为更好的开展季节冻土区工程冻土及建筑物的冻害防治技术研究提供了先进的试验平台。

模拟K_0固结后不同初始围压下冻土应力-应变特性研究

通过对经历K_0固结后再冻结的冻结兰州黄土进行三轴压缩试验,分析了K_0固结后冻土在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为,并利用Duncan-Chang双曲线模型研究了K_0固结后冻土的初始切线模量和偏主应力最大值与围压、温度的关系。结果发现:围压和温度的变化是影响深部冻土抵抗变形能力的主要因素;初始切线模量随围压的升高而线性增大,但受温度影响不太明显;当温度恒定时,偏主应力最大值随围压的升高而线性增大;当围压恒定时,偏主应力最大值又随温度的降低而增高。最后,对模型预测曲线与实测曲线进行了对比,验证了应用Duncan-Chang双曲线模型对K_0固结后冻结土体在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为进行预测的可靠性。

盐分对冻土土壤电阻率的影响

接地系统是电力系统正常运行的保证,也是保证人身与设备安全的关键所在。季节性冻土区域由于冻结作用的影响,冻土的土壤电阻率明显升高,严重影响了系统的接地性能。根据蒙东地区的冬季环境温度与土壤结构调研结果,构建了相应的土壤导电模型,搭建了土壤电阻率测量试验平台,采用四电极法对各处理的电阻率进行测定。设计不同盐分类型、不同盐分浓度的土壤样本在-20℃恒温密闭环境内的冻土试验,分析了冻土盐分和温度对土壤电阻率的影响。试验结果可为冻土区域接地系统设计提供参考。

新疆皇吉220kV输电线路天山段多年冻土工程特性研究

多年冻土和季节性冻土属于不良工程地质条件,其物理特性、力学和热学性能决定了冻胀和融沉工程病害对线路基础稳定性的影响程度。系统介绍了新疆皇吉220 kV输电线路天山段多年冻土原位直剪试验、融化压缩试验、静载荷试验试验方法及其研究成果,从而为该地区输变电线路基础型式选择与设计优化提供了具有较高价值的参考资料。

围压和负温对冻土强度和微结构的影响研究

围压和温度是影响冻土强度的两个重要指标,并最终决定冻土的微观结构。文中利用MTS应变式冻土三轴仪进行了3个围压水平(300,400,500 kPa)、3个负温水平(-5,-10,-15℃)共9个试样的强度试验,并根据莫尔-库仑破坏准则确定了不同条件下的抗剪强度参数。基于土微结构研究方法,对从不同围压和不同负温破坏试样上获得的样品进行了电镜扫描观察,利用Leica QWin图像分析软件提取到了11个孔隙体微结构参数和11个颗粒体微结构参数。在此基础上,基于统计学原理,对孔隙体微结构参数和颗粒体微结构参数进行了主成分分析。对微结构参数的研究表明,第1主成分代表了微观参数水平截距、垂直截距、周长、颗粒密度,可以反映孔隙71%和颗粒50%以上的信息,第2主成分主要代表微观参数的面积分数和面积填充,可以反映孔隙17%信息和颗粒36%左右的信息。另外,围压梯度(100 kPa)在恒负温下对冻土强度的影响要比负温梯度(5℃)在恒围压下对冻土强度影响大,其强度变化的比值约为4,并在此基础上得出围压与负温对冻土强度的影响关系。冻土微结构孔隙和颗粒参数同时受到围压和负温的影响,其主成分F1变化基本一致,而主成分F2变化趋势则相反。

电液伺服疲劳试验机的力跟随控制

本文设计了一个液压力跟随系统,该系统是研究冻土力学行为的实验平台,它在不同温度下给冻土试件施加幅值和频率可调的正弦力或方波力,来测试冻土试件的力学特性。本文构建了该系统的数学模型,分析了结构柔度对力跟随精度的影响,进行了控制策略的研究,试验结果证明该方案达到了完美的力跟随效果。

川西地区季节冻土渗透系数的时空变化特性

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因,研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段.针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题,选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样,设计冻土渗透系数试验装置,以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液,分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱;添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理,开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律;在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据,分析渗透系数时空变化规律.试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时,冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势;冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小,当细颗粒含量大于20%时,冻土渗透系数减小的幅度较小;冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用,当循环次数超过3次时,冻融作用对渗透性能影响不大;季节性冻土边坡1 m冻结深度以内,渗透系数随深度增加减小;11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小,1月—3月渗透系数开始增大.

锥台型装配式基础冻拔与抗压承载性能模型试验

针对冻土地区输电线路工程杆塔基础的冻拔破坏问题,提出了一种锥台型装配式基础。通过大型冻土模型试验,考察该基础在不同冻结环境条件下的冻拔特性和抗压承载性能。试验结果表明:(1)基础的冻拔位移低于周围地表冻胀位移,地基冻胀量随着与基础距离的增大而增大,该种基础具有良好的抗冻拔性能,且对地基冻胀变形具有限制作用;(2)在冻土地基条件下,基础的下压荷载-位移曲线呈现"缓变型",随着冻结环境温度的降低,曲线位置逐渐向右侧移动,基础的抗压承载性能逐渐增强;(3)基础的极限抗压承载力随着冻结环境温度呈线性增长规律,变化速率约为10.5 kN/℃,基础的破坏是由温度应力与外加荷载共同作用所引起的,外荷载的作用导致地表前期产生的冻胀裂缝进一步拓宽、延伸,最终导致地基基础体系发生破坏。

高纬度林区软土的低温力学特性试验研究

为了研究高纬度林区低温情况下软土的力学特性,以大兴安岭地区呼玛县淤泥质软土为试验对象,通过温控三轴仪进行不同负温下的不固结不排水试验,以及采用改装后的温控固结仪进行不同温度下的固结试验,试验结果表明,淤泥质软土的剪切峰值、黏聚力、摩擦角及弹性模量均随着试验温度的升高而出现下降趋势,并且在-2~-1℃之间变化最为明显;温度由负到正,淤泥质软土的固结压缩量显著增大。研究结果表明了淤泥质软土在负温条件下抗剪强度高,压缩性低,与季冻区公路工后沉降随季节变化趋势相对应,为类似工程提供参考。

地铁工程冻结法施工专项勘察技术应用分析

冻结法广泛应用于城市轨道交通工程联络通道施工项目中,相比于常规的明挖、矿山、盾构等施工方法,土层在冻结、融化后的物理力学性质会发生显著变化,因此冻结法专项勘察工作侧重点有所不同。本文以南京地区某城市轨道交通工程区间联络通道专项勘察为例,对冻结法专项勘察的目的、要求、重点的试验方法和结果进行了梳理,并对后续施工提出了意见和建议。

采用长距离水平冻结暗挖法的浅埋大断面地铁隧道施工技术

通过人工冻土试验、有限元数值分析和大型物理模型试验,研究浅埋大断面地铁隧道采用长距离水平冻结暗挖法的施工技术。通过现场土的人工冻土试验,得到土体冻结的物理力学指标。有限元数值分析结果表明,随着冻结壁厚度的增加,冻结壁的强度和稳定性增加。大型物理模型试验结果表明,冻胀和融沉量都随着冻结壁厚度的增加而明显增大;当冻结壁厚度为4.5 m时,预测实际工程地表冻胀和融沉量均已超过允许值。根据上述研究结果,进行了冻结施工方案的设计和优化。在施工过程中,改进超长距离水平冻结管连接方式,采用跟管钻进新技术,确保了冻结孔的成孔质量;采取设置卸压孔、加大盐水流量和融沉跟踪注浆等技术措施,有效地控制了地面的冻胀和融沉,确保了工程顺利地完成。

上海灰黄色粉砂水泥改良土冻胀融沉性质实验

为了揭示水泥改良土拟制冻胀融沉的机理、检验水泥改良地层治理冻胀融沉的有效性,针对上海灰黄色粉砂开展水泥改良土冻胀融沉性质的实验研究.试验结果得到9种不同水泥掺入量时改良土重塑土试样的渗透系数、开敞系统冻结条件下的冻胀率和融沉率等数据.通过分析冻胀率、融沉率随水泥掺入量、改良土试样渗透系数变化的关系,发现冻胀率和融沉率随水泥掺入量变化的规律相同,存在2个临界值,由此得到了水泥改良地层控制冻胀融沉的最佳水泥掺入量,并指出水泥改良地层控制冻胀的同时融沉自然得到控制.综合分析表明,水泥改良地层控制冻胀融沉的基本机理是水泥改良作用降低了土的渗透性,阻止了水分迁移量,减小了冰分凝作用,从而减小了冻胀.

中国南极中山站区冻土融沉和冻胀模拟试验及基础对策研究

该文介绍了南极中山站的工程地质概况,结合国家"十五"能力建设期间对南极中山站区规划设计的需要,进行了冻土的取样以及试样融沉和冻胀模拟试验,在分析中山站区冻土的基本物理力学性状,研究试样含水量参数等对融沉和冻胀性能的影响和相关关系的基础上,根据中山站实际情况和试样试验成果为站区建筑物设计提供基础方案和措施。