考虑非对称冻结的塔杆基础模型实验研究

多年冻土区的地基土经常受冻胀的影响,但由于斜坡或边坡的存在,塔杆不仅存在拔起还同时存在侧向偏移现象,其病害机理倾向复杂化。为研究多年冻土区临坡塔杆桩基位移变化以及桩周路基土的温度规律,基于模型实验,研究路基在持续非对称冻结情况下塔杆桩基周围的温度场分布以及桩位移变化规律,并发明和试验一种非对称扩底锥形桩。研究结果表明:分阶段加载温度条件下,土体温度呈阶梯型下降,且初始变化规律异于后续加载阶段的变化规律,桩周温度场分布非均匀。初始试验阶段冻拔量以及侧向位移随时间稳定增长,后续加载阶段表现出位移曲线平台,且初始阶段量值最大。第1和第2温度加载阶段完成后新型桩的抗拔以及抵抗侧向偏移的效果显著,当温度加载条件下降至−20℃,抗侧向位移能力减弱,抗拔效果仍显著。针对多年冻土区的临坡塔杆桩基应避免路基遭受持续非均匀冻结作用的情况,在施工以及投入使用后期应随着环境温度变化采取足够的保温措施,并且设计时可对桩基设置适当的抗拔以及抗侧向偏移措施,以减弱非均匀冻结对桩基产生的法向以及切向的叠加作用效果。

黄河小型清沟封冻过程现场模拟实验与实测数据分析

利用黄河封冻阶段的冰层,开16m2敞流水面模拟清沟,通过雷达测冰厚的方法,观测敞流水面因冰花封冻过程,并测量敞流水面封冻后冰盖厚度分布,并用费氏台观察冰晶体结构.通过将实测冰厚数据绘成等高线图以及冰厚剖面图,证实封河过程中,由周边向中间封冻的清沟除了与冰冻度日有关外,还与清沟下水流速度和方向以及冰花含量有关.水流携带冰花流至清沟时,冰花会漂浮在清沟中.由于水的粘性作用,水流使清沟中的水起动,然后冲击下游冰壁引起涡旋.涡旋场在清沟上游形成较平静区域,可以积累大量冰花;而在下游冰壁处水体运动活跃,冰花无法堆积.经过长时间冻结,上游处冰花被冻结成为较厚的冰花冰,而下游逐渐冻结成较薄的冰花冰.之后,柱状冰在冰花冰下开始生长.最后经过1个月的冻结,形成了敞流水面下游处冰较薄,上游处冰较厚的非对称冻结厚度分布,并在与水流垂直的方向表现为对称冻结厚度分布.