未冻土和高温冻土中桩基承载性能试验研究

以青藏铁路清水河特大桥旱桥桩基为原型,针对围土未冻结、均匀高温冻土中的桩基稳定问题,进行了室内物理模拟试验。研究了未冻土和高温冻土两种条件下桩基承载力的特性,试验得到了高温冻土中的桩基承载力是未冻土中11.6倍的结论,为青藏铁路工程的长期安全稳定评价与预防措施的制定提供了一定的参考依据。

超声波技术在冻土物性测试中的应用探讨

超声波在冻土中的传播特性反映了冻土材料的动力学特征 ,利用超声波速度测试技术可以直接测试冻土的动力学弹性参数 .实验结果表明 ,冻土的单轴压缩强度与冻土的超声波速度在单一影响因素改变时存在良好的相关关系 ,利用这种相关性 ,有可能采用超声波无损测试技术来估计冻土的强度 .冻土的未冻水含量明显影响着冻土中超声波的传播速度 ,实验结果表明 ,超声波速度与未冻水含量之间存在很好的函数关系 。

寒区冻土层退化条件下桩基础稳定性劣化评价方法

在寒区冻土层季节性退化演变过程和未冻土层存在的情况下,对发生典型冻拔破坏的桩基础进行受力分析,得到季节冻融循环演化过程中各土层桩侧摩阻力的计算公式,并在此基础上,对桩基础抗拔稳定性劣化进行研究,建立寒区深层冻土退化、土体出现未冻土层状况下桩基础发生冻拔破坏的临界承载力数值模型。以工程实例对桩基础的各个土层状况进行分析,在假设土的干容重、冻土的总含水量、地中热流值、冻土的导热系数不变,季节冻融层为强冻胀土条件下,分析桩长范围内各层土厚度随时间的变化以及最大冻深处截面应力随未冻土层厚度与桩长之比的关系,对季节循环演变中土体的冻拔力和桩侧摩阻力进行计算、比较,并对群桩基础的抗冻拔稳定性验算方法进行讨论。研究结果表明:部分多年冻土层退化为未冻土层,将导致桩基础的总抗拔力和临界失稳冻结深度减小。桩侧未冻土层厚度与桩长的比值和临界比值的比较结果可作为桩冻拔稳定性的判断标准。得到的临界承载力模型可以为寒区冻土层演化过程中桩基础稳定性评估提供数值分析依据。

冻土原状样体积热容测试及经验估计方法

本文介绍了冻土体积热容各参量测试的基本原理和仪器设备。通过对采自大兴安岭多年冻土带的4种典型计94个样品的测试,总结出了-10℃条件下的冻土体积热容与总含水量和干容重间的二元线性回归方程式。同时依据大量测试数据,给出了估计7种冻土骨架比热的经验数据和估计4种土在任一负温下未冻水含量的经验公式,从而使按经验估计任一负温下冻土体积热容成为可能。

冻土水热变化对东亚气候影响的模拟

利用气候模式Community Atmosphere Model(CAM3.1)作为工具,在保持模式陆-气之间能量、水量守恒的状况下,通过在其陆面模式Community Land Model(CLM3.0)中引入了未冻水过程,改变了冻土中的水热属性,分析了欧亚区域气候对冻土变化的敏感性、东亚季风对冻土变化的响应等相关问题.研究发现:(1)未冻水过程较为显著的改变土壤中冰、水比例,其对地表温度、土壤温度有显著影响.(2)欧亚区域(包括东亚)气候对冻土变化较为敏感,1月海平面阿留申低压有所加强,500hPa乌拉尔阻塞高压减弱,东亚大槽减弱.7月阿留申群岛地区海平面气压显著减弱,500hPa位势高度大陆有显著的负异常,海洋有显著的正异常.(3)1月东亚地区850hPa风场南风分量增大,冬季风减弱;7月大陆气旋性异常,海洋反气旋性异常,东部沿海地区夏季风加强.(4)东亚夏季降水有显著改变,其中青藏高原南部、长江流域中部地区和东北地区降水显著增大,华南、海南岛地区显著较少,我国中部、华北地区减少,但不显著.进一步分析发现,30°N附近,有显著的空气上升运动,其南北两侧有显著的下沉运动,中高纬度太平洋暖湿气流在东北与北方冷空气汇合,这些因素是上述降水异常的主要原因.