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Floor heave in the west wing track haulage roadway of the Tingnan Coal Mine: Mechanism and control 被引量:18
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作者 Wang Jiong Guo Zhibiao +2 位作者 Yan Yubiao Pang Jiewen Zhao Shujiang 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI 2012年第3期295-299,共5页
Floor heave of a roadway is a dynamic phenomenon that often happens in the roadways of coal mines. It seriously affects safe production in the coal mine. Floor heave has long been one of the most difficult problems to... Floor heave of a roadway is a dynamic phenomenon that often happens in the roadways of coal mines. It seriously affects safe production in the coal mine. Floor heave has long been one of the most difficult problems to be resolved during coal mining. An analysis of floor heave in the soft rock surrounding the roadway, and the factors influencing it, allowed the deformation mechanism in the west wing double track haulage roadway of the Tingnan Coal Mine to be deduced. Three types of floor heave are observed there: intumescent floor heave, extrusion and mobility floor heave, and compound floor heave. Control measures are proposed that have been adopted during a recent repair engineering project. Control of the floor heave in the west wing track haulage roadway was demonstrated. The reliability and rationality of a combined support technology including floor anchors, an inverted arch, and anchoring of both sides was verified by mine pressure data and the field observations. Waterproofing measures were also under-taken to assist in the control of floor heave. 展开更多
关键词 Roadway floor heave engineering soft rock Control measures
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Effects of freeze-thaw cycle on engineering properties of loess used as road fills in seasonally frozen ground regions,North China 被引量:17
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作者 LI Guo-yu MA Wei +3 位作者 MU Yan-hu WANG Fei FAN Shan-zhi WU Ya-hu 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2017年第2期356-368,共13页
Compacted loess is widely used as fills of road embankments in loess regions of northern China.Generally, densely-compacted loess can satisfy the requirements of embankment strength and postconstruction deformation. H... Compacted loess is widely used as fills of road embankments in loess regions of northern China.Generally, densely-compacted loess can satisfy the requirements of embankment strength and postconstruction deformation. However, uneven subsidence, pavement cracks and other related damages can affect the integrity of loess subgrade after several years of operation,and even cause some hazards, especially in North China, where the strong freeze-thaw erosion occurs. In this study, cyclic freeze-thaw tests for both densely and loosely compacted loess samples were performed to determine the variation in engineering properties such as volume, void ratio, collapsible settlement,microstructure, and the related mechanisms were addressed. The experimental results showed that an obvious water migration and redistribution occurred within the samples during freeze-thaw cycles. Ice lenses and fissures could be identified in the upper frozen layers of the samples. After freeze-thaw cycles,the dry densities of the upper layers of samples changed significantly due to strong freeze-thaw erosion. The dry densities decreased for the dense sample and increased for the loose sample. It can be found that dense samples become loose, while loose samples became dense with the increasing number of freeze-thaw cycles. Their related void ratios changed reversely. Both void ratios tended to fall into a certain range, which verified the concept of a residual void ratio proposed by Viklander. The loosening process of densely compacted samples involves the formation of large pores, volume increase and density reduction as well as the related changes in mechanical properties because freeze-thaw cycles may be important contribution to problems of loess road embankments.Adverse effects of freeze-thaw cycles, therefore,should be taken into account in selecting loess parameters for the stability evaluation of road embankment in seasonally frozen ground regions. 展开更多
关键词 LOESS Freeze-thaw cycle Frost heave Thaw settlement Road engineering
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Summary of research on frost heave for subgrade in seasonal frozen ground 被引量:2
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作者 Shuang Jia BoWen Tai +2 位作者 ShouChen Qi Lei Li Tao Chen 《Research in Cold and Arid Regions》 CSCD 2021年第3期195-205,共11页
The building of railways on seasonally frozen ground is inevitable as China pursues economic development and the improvement of its citizens'living standards.However,railway construction in seasonally frozen soil ... The building of railways on seasonally frozen ground is inevitable as China pursues economic development and the improvement of its citizens'living standards.However,railway construction in seasonally frozen soil areas is often faced with frost heave,leading to uneven subgrades which seriously threaten traffic safety.This article summarizes extant research results on frost heave mechanism,frost heave factors,and anti-frost measures of railway subgrades in seasonally frozen soil areas. 展开更多
关键词 seasonal frozen ground railway subgrade frost heave anti-frost measures
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Artificially frozen ground and related engineering technology in Japan
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作者 Satoshi Akagawa 《Research in Cold and Arid Regions》 CSCD 2021年第2期77-86,共10页
Since the 1970's, frozen ground has been developing near the Tokyo Bay area around liquefied natural gas(LNG) inground storage tanks. For disaster prevention purposes, the tanks are constructed below the ground su... Since the 1970's, frozen ground has been developing near the Tokyo Bay area around liquefied natural gas(LNG) inground storage tanks. For disaster prevention purposes, the tanks are constructed below the ground surface. Since the temperature of the liquid stored in the tanks is -162℃ the soil surrounding the tanks freezes. Since this frozen ground has existed for almost half a century, we have permafrost near Tokyo. The development of artificial frozen ground may cause frost heaving, resulting in frost heave forces that may cause structural damage of adjacent LNG in-ground storage tanks.Therefore, the demand for frozen ground engineering increased and consequently we now have advanced technology in this area. Fortunately, we use this engineering technology and artificial ground freezing for civil engineering, especially in big and crowded cities like Tokyo. This paper provides a summary of the testing apparatus, test methods, and assessment methods for frost heaving. 展开更多
关键词 artificial ground freezing frost heave frozen ground engineering
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基坑坑底抗隆起稳定性研究现状与展望
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作者 郑刚 甄洁 +2 位作者 程雪松 邓旭 宋许根 《建筑结构》 北大核心 2024年第20期129-142,共14页
基坑坑底抗隆起稳定安全系数是基坑工程设计的重要指标之一,但在实践中,现有计算方法较难满足工程需要,经常导致基坑设计造价过高。为了推动基坑坑底抗隆起稳定分析方法研究,讨论了经典方法、我国现行规范方法及其规定的安全系数限值所... 基坑坑底抗隆起稳定安全系数是基坑工程设计的重要指标之一,但在实践中,现有计算方法较难满足工程需要,经常导致基坑设计造价过高。为了推动基坑坑底抗隆起稳定分析方法研究,讨论了经典方法、我国现行规范方法及其规定的安全系数限值所存在的问题,并总结了近年来各类稳定性验算方法在考虑土体强度不均匀性,支护结构嵌固深度、刚度和抗弯强度等影响因素下的改进与发展。常规基坑坑底抗隆起稳定性验算方法并未考虑基坑宽度效应的影响,因此,进一步总结了地铁车站和综合管廊等需要考虑基坑宽度效应的窄基坑抗隆起稳定性的研究进展,主要对基于地基承载力模式和圆弧滑动模式改进的窄基坑坑底隆起破坏模式和稳定性验算方法进行了讨论,以期为基坑坑底抗隆起稳定性验算方法向着科学性、合理性、准确性方向发展提供参考。 展开更多
关键词 基坑工程 坑底隆起 破坏模式 稳定性验算 窄基坑
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水凝胶包裹的透水材料在寒区河道工程中应用及性能分析
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作者 昝鹏 谢新生 《粘接》 CAS 2024年第1期68-71,共4页
随着人们生活水平的提高,对河道工程的完善提出了更高要求,提升寒区透水混凝土铺装使用时间的重要举措就是在防冻胀设计上做到有效性。将实际工程作为对象,利用现场试验方法,分别设定3种找平层材料和基层材料,分析不同方案下寒区河道工... 随着人们生活水平的提高,对河道工程的完善提出了更高要求,提升寒区透水混凝土铺装使用时间的重要举措就是在防冻胀设计上做到有效性。将实际工程作为对象,利用现场试验方法,分别设定3种找平层材料和基层材料,分析不同方案下寒区河道工程的抗冻胀性能。试验结果显示,河道工程基层与找平层材料可使用透水水稳与中粗砂材料。建议使用相应的工程技术机制,对滞留基层的径流进行及时排空,最大限度弱化冻胀的破坏问题。 展开更多
关键词 寒区河道工程 水凝胶透水材料 铺装构造 抗冻胀
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考虑双重剪切的开放系统梯形渠道Pasternak双参数冻土地基梁模型 被引量:2
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作者 肖旻 王正中 +3 位作者 吴浪 杨晓松 崔浩 葛建锐 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期70-80,共11页
Winkler冻土地基模型无法考虑土弹簧间相互作用,且需要预先假定切向冻结力分布。为克服这些不足之处,在现有模型基础上引入Pasternak剪切层反映冻土-衬砌间法向相互作用,引入切向弹簧组成的接触界面层反映冻土-衬砌间切向相互作用,构建... Winkler冻土地基模型无法考虑土弹簧间相互作用,且需要预先假定切向冻结力分布。为克服这些不足之处,在现有模型基础上引入Pasternak剪切层反映冻土-衬砌间法向相互作用,引入切向弹簧组成的接触界面层反映冻土-衬砌间切向相互作用,构建考虑双重剪切的梯形渠道Pasternak双参数冻土地基模型。以塔里木灌区某渠道为例计算衬砌冻胀变形,并与材料力学法、Winkler模型计算值及观测值进行对比。结果表明:与材料力学法、Winkler模型相比,该文模型计算值更接近观测值。根据该模型估算的衬砌板易开裂范围也与灌区现场调查结果相符,表明模型适用性。通过参数研究分析了界面切向刚度kx对各处切向位移及切向冻结力分布的影响。结果表明:kx越小时,切向位移与切向冻结力趋于线性分布;kx较大时,两者均偏离线性分布且kx越大偏离越明显,线性分布假设不再适用。该模型可较充分地反映冻土与衬砌板间接触界面相互作用的基本特征,从而有效提高模型的计算精度。 展开更多
关键词 冻土工程 渠道 冻胀 Pasternak模型 双重剪切 开放系统
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考虑基坑宽度及软弱土层厚度的基坑抗隆起稳定可靠度研究
8
作者 孟凯琪 王铭浩 +4 位作者 焦力 李亮 徐亮 胡俊 高原 《青岛理工大学学报》 CAS 2024年第4期35-44,共10页
坑底隆起破坏是导致基坑失稳的关键因素之一。对坑底隆起的影响因素展开研究工作,分析基坑宽度以及软弱土层厚度对坑底隆起变形以及基坑抗隆起稳定可靠度的影响规律。首先,建立不同工况的基坑开挖有限元模型,获取坑底不同特征点的隆起... 坑底隆起破坏是导致基坑失稳的关键因素之一。对坑底隆起的影响因素展开研究工作,分析基坑宽度以及软弱土层厚度对坑底隆起变形以及基坑抗隆起稳定可靠度的影响规律。首先,建立不同工况的基坑开挖有限元模型,获取坑底不同特征点的隆起变形值,分析其变形规律,进而构建基于隆起变形限值的坑底抗隆起失效极限状态函数,最后采用蒙特卡罗法对坑底进行概率分析。数值模拟结果表明:当软弱土层厚度足以使隆起破坏滑动面贯通时,窄基坑的坑底两侧隆起变形大,中间小,宽基坑隆起变形规律与之相反;两种类型基坑坑底隆起变形都随基坑宽度增加而增大。改变软弱土层厚度,坑底各特征点隆起变形值随之变化,当为窄基坑时,坑底隆起变形依旧是中间小,两侧大;当基坑为宽基坑时,随软弱土层厚度增加,隆起变形随之增大,且坑底中心隆起变形逐渐超过两侧隆起变形;依据变形规律得到不同宽度基坑隆起破坏滑动面贯通时的软弱土层厚度。坑底抗隆起稳定可靠度与基坑宽度、特征点位置以及软弱土层厚度有关,坑底的稳定状态以及可靠度最低的特征点位置随基坑宽度以及软弱土层厚度变化而变化。 展开更多
关键词 基坑工程 基坑抗隆起稳定可靠度 响应面法 坑底隆起变形值 可靠度
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埋入式应变感测光缆-冻土界面渐进破坏机制研究
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作者 刘天翔 朱鸿鹄 +2 位作者 吴冰 李豪杰 胡乐乐 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期131-140,共10页
冻胀融沉作用引起的地基土体变形是冻土地区工程建设的典型地质灾害,光纤传感技术为冻土变形的精细化、分布式实时监测提供了重要的技术手段。为探究分布式光纤应变传感在监测冻土变形方面的可行性,利用自主研制的光缆-冻土界面力学特... 冻胀融沉作用引起的地基土体变形是冻土地区工程建设的典型地质灾害,光纤传感技术为冻土变形的精细化、分布式实时监测提供了重要的技术手段。为探究分布式光纤应变传感在监测冻土变形方面的可行性,利用自主研制的光缆-冻土界面力学特性试验仪,探究了不同干密度和初始含水率的冻土试样中缆-土界面的破坏机制。试验结果表明,光纤应变监测结果准确地反映出缆-土界面呈现渐进性破坏特征,应变软化模型能够较好地描述界面的力学特性。在冻结过程中,土体内液态水相变成冰,引起了冻结锋面移动和水分迁移,使得界面的力学特性存在显著的差异性。不同深度处缆-土界面剪应力的演化过程反映了在光缆拉拔过程中与冻土的变形协调状态,表明光缆测量范围、界面耦合性与土体干密度、初始含水率密切相关。该研究为光纤传感技术在寒区冻土地基变形监测中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 岩土工程监测 冻胀作用 光缆-冻土界面 渐进性破坏 分布式光纤传感技术
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西藏地区季冻土路基冻胀特性现场试验研究
10
作者 贺晓 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第4期787-791,共5页
依托西藏拉妥至芒康公路改建工程,选取现场典型路基断面,在路基不同高度、深度及横向位置处布设了温度-水分传感器、冻胀计,对路基断面处含水量、温度分布及冻胀变形进行了长期监测,研究了三者在时间和空间上的分布情况和变化规律.结果... 依托西藏拉妥至芒康公路改建工程,选取现场典型路基断面,在路基不同高度、深度及横向位置处布设了温度-水分传感器、冻胀计,对路基断面处含水量、温度分布及冻胀变形进行了长期监测,研究了三者在时间和空间上的分布情况和变化规律.结果表明:左右路肩及中部测线最大冻结深度分别约为1.25 m与0.85 m;经历一次冻融循环后路基深度-0.5 m上下范围内水分有所积聚,而冻结深度以下土体含水量减小,该区域水分向上发生迁移后部分没有发生回降;冻胀变形过程可大致分为冻胀发展期、冻胀稳定期、冻融交替期、融沉期4个阶段及对应时间段;研究断面-0.5~0 m范围内为显著冻胀区,右路肩(阴面)测线温度振幅、温差及冻结深度最大,阴阳坡效应在该区域类似走向的道路设计中应重点考虑. 展开更多
关键词 路基工程 冻土 冻胀特性 监测试验
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山区铁路隧道底鼓变形评价方法研究 被引量:2
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作者 陈明浩 张广泽 +2 位作者 赵晓彦 贾哲强 许胜 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期60-66,共7页
研究目的:山区铁路隧道底鼓变形是近年来高速铁路运营阶段的一种常见病害,由于其变形机理复杂,目前尚无具体可靠的评价方法,本文通过总结10座隧道底鼓案例,对铁路隧道底鼓工程特征、变形机理、致灾因子进行系统研究,提出更符合工程实际... 研究目的:山区铁路隧道底鼓变形是近年来高速铁路运营阶段的一种常见病害,由于其变形机理复杂,目前尚无具体可靠的评价方法,本文通过总结10座隧道底鼓案例,对铁路隧道底鼓工程特征、变形机理、致灾因子进行系统研究,提出更符合工程实际的定量分级方法。研究结论:(1)基于工程案例统计分析,提出了铁路隧道底鼓为类似“两端固定的板梁受力后向临空面弯曲”的蠕变变形机理;(2)提出了基于隧道开挖跨度、最大初始地应力、岩层层厚、岩层倾角、岩石单轴饱和抗压强度五项指标的定性判识方法;(3)建立了基于岩石强度应力比R/σ_(max)和岩层层厚h两项关键指标的铁路隧道底鼓等级划分标准;(4)本研究成果适用于山区铁路隧道勘察、施工、运营三阶段隧道底鼓变形分级分段评价,具有很好的推广应用前景。 展开更多
关键词 山区铁路 隧道底鼓 工程地质
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寒区预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型 被引量:9
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作者 肖旻 王正中 +3 位作者 吴浪 崔浩 杨晓松 葛建锐 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期244-253,共10页
基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想,以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解;在此基础上,考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用,引入端部边界条件及板间连续性条件,同时砂浆填缝处弯矩为零... 基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想,以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解;在此基础上,考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用,引入端部边界条件及板间连续性条件,同时砂浆填缝处弯矩为零,将多块预制板联系起来,构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型。再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解,最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式。以新疆北部某梯形渠道为例,对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算。结果表明:本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好,与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值。上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符,表明了模型的合理性。由于存在不连续断面即砂浆填缝,衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏,出现正负交替现象。顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移,且自坡脚向坡顶非线性减小,在坡顶达到最小值。 展开更多
关键词 冻土工程 预制混凝土衬砌渠道 冻胀 弹性地基梁 解析解
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联合Winkler-Pasternak模型的冬季输水梯形渠道冻胀力学分析 被引量:3
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作者 肖旻 祝婉玲 +4 位作者 王正中 吴浪 杨晓松 崔浩 葛建锐 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期88-95,共8页
为克服现有冬季输水梯形渠道冻胀力学模型未充分考虑冻结区与水下非冻结区差异,以及未考虑土体连续性的不足,该研究根据冻土与非冻土剪切刚度的不同,冻结区采用Pasternak双参数弹性地基梁模型,而非冻结区采用Winkler模型,综合Pasternak... 为克服现有冬季输水梯形渠道冻胀力学模型未充分考虑冻结区与水下非冻结区差异,以及未考虑土体连续性的不足,该研究根据冻土与非冻土剪切刚度的不同,冻结区采用Pasternak双参数弹性地基梁模型,而非冻结区采用Winkler模型,综合Pasternak模型考虑土体连续性及Winkler模型易于求解、所需参数少的优点,提出联合Winkler-Pasternak模型的冬季输水梯形渠道冻胀力学分析方法。以新疆玛纳斯河流域某冬季输水梯形渠道为例,计算渠坡衬砌板法向变形,并将本文模型、Winkler模型、Pasternak模型计算结果与观测值进行了对比分析,最后计算了衬砌板截面弯矩及上表面应力分布。结果表明:衬砌板法向变形可分为冻胀段、沉降段及冻胀-沉降过渡段三个部分,三种模型计算结果均能较好地反映衬砌板法向位移基本变化趋势,且本文模型计算结果与实测值更加接近,表明了模型合理性。衬砌板易开裂位置位于冻土区距离水位线10.0%~23.3%坡板长处,与工程实际相符。该研究可为寒区冬季输水梯形渠道抗冻胀设计提供科学参考与理论依据。 展开更多
关键词 冻土工程 渠道 冻胀 冬季输水 力学模型 Winkler-Pasternak模型
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地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀解析预测方法 被引量:3
14
作者 李孟凯 蔡海兵 洪荣宝 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2198-2209,共12页
隧道人工冻结施工期地层的冻胀现象会对工程周边环境产生不良影响,合理的地表冻胀预测方法对隧道冻结设计和施工具有重要意义。为此,针对地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀问题,考虑土体结冰温度,同时假设冻结管管壁温度恒定,采用单管冻... 隧道人工冻结施工期地层的冻胀现象会对工程周边环境产生不良影响,合理的地表冻胀预测方法对隧道冻结设计和施工具有重要意义。为此,针对地铁双线隧道冻结施工期地表冻胀问题,考虑土体结冰温度,同时假设冻结管管壁温度恒定,采用单管冻结理论与平板冻结理论求解冻结锋面半径解析解。进而基于随机介质理论,考虑冻结壁发展过程,分别建立地铁双线隧道冻结壁交圈前后地表冻胀的历时预测模型,并采用Maple数学软件编制相应的数值计算程序,结合工程案例开展准确性分析,通过对比验证该预测模型的准确性,同时说明地表冻胀位移分析中考虑土体结冰温度及冻结壁平均温度的必要性。最后,采用因素分析法,分析3种隧道埋深(6,12,18 m)和4种隧道净距(0.25D,1.0D,2.0D,3.0D)条件下地表冻胀位移的演化规律。结果表明,随着隧道净距的增加,冻土层中产生的冻胀叠加效应逐渐减弱,双线隧道中心线处地表冻胀位移最大值逐渐减小,其形态存在由“双峰”型向“单峰”型转换的过程;当隧道净距恒定时,随着隧道埋深的增加,地表冻胀位移整体呈下降趋势,隆起形态由“单峰”型转为“双峰”型,且隧道埋深对于地表隆起形态的影响程度大于隧道净距。研究成果可为隧道冻结施工期地表冻胀的预测提供理论依据。 展开更多
关键词 隧道工程 冻胀预测 结冰温度 地表冻胀 冻结理论 随机介质理论
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基于重叠网格的桥墩防撞浮箱流场特性数值研究 被引量:2
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作者 冀楠 杨光 +2 位作者 舒麟棹 钱志鹏 万德成 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期26-35,77,共11页
为了揭示桥墩加装防撞浮箱后的水动力性能及流场特性,基于重叠网格方法,以典型的圆形自浮式浮箱-桥墩系统为例,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,利用VOF方法捕捉自由液面,同时考虑浮箱升沉位移,建立了三维数值计算模型。通过与实验数据对比,... 为了揭示桥墩加装防撞浮箱后的水动力性能及流场特性,基于重叠网格方法,以典型的圆形自浮式浮箱-桥墩系统为例,采用雷诺应力(RSM)湍流模型,利用VOF方法捕捉自由液面,同时考虑浮箱升沉位移,建立了三维数值计算模型。通过与实验数据对比,验证了数值仿真方法的合理性和结果精确度;以重叠网格技术实现浮箱的升沉垂荡运动,研究了水流流速和水深变化对防撞浮箱的升沉垂荡、动力响应和流场特性的影响。研究结果表明:水流流速主要影响防撞浮箱的升沉位移值,而水深主要影响防撞浮箱的垂荡历程;防撞浮箱在3个方向上的力系数基本都是随水深的增加而下降,但较低流速时,力系数随水深的增加下降趋势较为平缓,纵向力系数随水深的增加先略微上升后再下降;防撞浮箱的垂荡与垂向力有关,较低流速下浮箱垂向力的变化周期随水深的增加而增大,较高流速下,防撞浮箱产生强烈的垂荡,周期变化规律完全消失。 展开更多
关键词 桥梁工程 船舶工程 防撞浮箱 桥墩绕流 重叠网格 马蹄涡 垂荡
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水热力耦合下公路隧道结构各向异性冻胀力分布特征研究
16
作者 陆许峰 黄解放 +1 位作者 张锋 冯德成 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第5期1522-1535,共14页
寒区围岩的冻胀会对衬砌结构带来附加荷载,威胁着衬砌结构的耐久性与安全性。为了研究季节冻土区隧道冻胀力的分布特征,基于能量守恒与质量守恒基本原理,建立了考虑正交各向异性冻胀变形的正冻围岩水-热-力耦合模型;结合青沙山隧道冻胀... 寒区围岩的冻胀会对衬砌结构带来附加荷载,威胁着衬砌结构的耐久性与安全性。为了研究季节冻土区隧道冻胀力的分布特征,基于能量守恒与质量守恒基本原理,建立了考虑正交各向异性冻胀变形的正冻围岩水-热-力耦合模型;结合青沙山隧道冻胀力的监测结果,验证了隧道冻胀力模型的可靠性。进而,针对东天山特长隧道的抗冻需求,构建了相应的隧道冻胀数值模型,对东天山隧道的温度场、水分场与冻胀力分布特征进行了研究,并分析了最低气温、初始地层含水率、已冻与未冻围岩模量比、冻胀变形各向异性系数对冻胀力分布的影响。东天山隧道冻胀的数值仿真结果表明:隧道的冻结深度分布并不均匀,在拱脚处最小,仰拱中心处最大,两处冻结深度相差48 cm。冻结范围的差异分布主要为拱脚处几何曲率较大,冷量需辐射至更广的空间所致。同时,由于拱脚处冻深最小,且拱脚的几何曲率较顶拱与仰拱更大,导致衬砌的拱脚处弯曲折叠最大,von Mises应力最大。单个冻融周期内,隧道冻深范围内围岩的含水率可分为冻结、融化、滞水、滞水消散共4个阶段。随着冻融循环次数的增加,拱顶与拱侧的滞水阶段体积含水率分别升高了10.46%与4.21%,拱脚与衬砌底部的滞水阶段体积含水率略有降低。围岩的冻胀对衬砌同时产生了法向应力与切向应力,其中顶拱、仰拱主要体现为压应力,拱脚的压应力较小且局部体现为拉应力。不同最低气温、初始地层含水率、冻结与未冻结围岩模量比、冻胀变形正交各向异性系数下的冻胀力分布模式相同。其中衬砌外围的法向应力整体呈“蘑菇形”。最低气温的降低、冻胀变形正交各向异性系数的增大,分别通过增大冻结范围与促进冻胀应变方向集中化,最终导致隧道冻胀力整体数值的增大,两者对隧道冻胀力影响显著。冻结与未冻结围岩模量比、初始地层含水率对隧道冻胀力存在一定程度的影响:冻结与未冻结围岩模量比与隧道冻胀力负相关,初始地层含水率与隧道冻胀力正相关。冻胀变形各向异性系数对冻胀力的大小与分布影响最大。同时,经过多年的冻融循环,不同初始地层含水率下衬砌外围的水分场差距缩小,导致初始地层含水率对第20年冻胀力的大小与分布影响最小。整体而言,隧道冻胀力的分布主要是温度场与衬砌几何之间博弈的结果:其中拱脚处最小的冻结深度导致该处冻胀力较小,但衬砌几何受力后顶拱与仰拱变形导致的拱脚弯曲折叠并向外侧围岩挤压,会增大拱脚处的压应力。因此,对于衬砌厚度较小的隧道而言,拱脚向外侧围岩挤压的效应更为明显,这导致拱脚处冻胀力较大。综合来看,寒区隧道的冻胀力分布需同时考虑温度条件、水分条件、围岩冻胀变形的各向异性、衬砌几何等因素的影响。 展开更多
关键词 季节冻土区 隧道工程 冻胀力分布 正交各向异性冻胀 水-热-力耦合
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Pasternak冻土地基梯形渠道冻胀变形与内力计算
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作者 肖旻 王正中 +3 位作者 吴浪 杨晓松 崔浩 葛建锐 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第7期104-109,124,共7页
为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足,引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用,进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀... 为克服现有Winkler模型未考虑渠基冻土连续性的不足,引入Pasternak剪切层描述独立土弹簧间的相互作用,进而提出Pasternak冻土地基上梯形渠道冻胀力学分析方法。对基土均匀冻胀且无顶盖板约束的梯形渠道导出接触面法向应力、衬砌板冻胀位移及截面内力分布的解析式。以甘肃省某梯形渠道为例,应用本文模型和Winkler模型计算各衬砌板冻胀位移分布及接触面法向应力分布,并结合观测值进行了对比。结果表明:本文模型计算结果与观测值符合良好,且相比Winkler模型计算结果更接近观测值,能更加准确地反映衬砌冻胀位移分布规律,表明模型合理性。该模型能较好地体现法向冻胀力随衬砌冻胀变形的释放与衰减;法向冻胀力作用于坡板中下部且呈非线性、差异分布;中上部有脱开、翘起趋势而受法向冻结力作用;底板则只受法向冻胀力作用。研究结果可为梯形渠道抗冻胀设计提供参考。 展开更多
关键词 冻土工程 衬砌渠道 冻胀变形 力学模型 PASTERNAK地基
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考虑不均匀冻胀土体-衬砌隧道在寒区的振动响应
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作者 张硕成 陈文化 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1467-1476,共10页
在频域内研究简谐均布荷载作用在寒区不均匀冻胀土体-衬砌隧道中的动力响应问题。将衬砌与冻土间视为紧密接触,冻土及非冻土间由于组构、性质间的差异可发生相对移动,在考虑覆盖于隧道周围冻结土体发生不均匀冻胀的前提下得到简谐荷载... 在频域内研究简谐均布荷载作用在寒区不均匀冻胀土体-衬砌隧道中的动力响应问题。将衬砌与冻土间视为紧密接触,冻土及非冻土间由于组构、性质间的差异可发生相对移动,在考虑覆盖于隧道周围冻结土体发生不均匀冻胀的前提下得到简谐荷载作用在衬砌内径所引发的系统振动解析解。根据非冻土、冻土以及衬砌间的连续条件和边界条件得到待定系数,并得到寒区隧道系统中不同介质的位移以及应力的解析解。对具体参数模型进行算例分析,发现:隧道系统的介质(衬砌,冻土及非冻土)参数变化会对冻土环向应力幅值、不同冻结状态土体径向位移幅值及其基频产生影响;不均匀冻胀会改变外荷载作用下隧道周围冻土中的动力响应;寒区隧道系统径向位移幅值随距离隧道圆心的增加呈现衰减的趋势,非冻土径向位移幅值较冻土减小明显。 展开更多
关键词 冻胀力 隧道工程 动力响应 寒区
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基于非支配排序遗传算法的沥青路面大中修养护决策 被引量:1
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作者 马士宾 徐梓菲 +1 位作者 刘月钊 宋玮卓 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第34期14815-14823,共9页
为了更好地协调沥青路面大中修养护方案决策时成本、环境和性能之间相互制衡的矛盾,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ,NSGA-Ⅲ)来优化沥青路面大中修养护方案决策。针对实际公路工程项目... 为了更好地协调沥青路面大中修养护方案决策时成本、环境和性能之间相互制衡的矛盾,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅢ,NSGA-Ⅲ)来优化沥青路面大中修养护方案决策。针对实际公路工程项目中多重约束条件下的养护需求,建立了以碳排放量、寿命周期成本及路面使用性能为目标的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅲ算法求解模型,有效解决各目标间的非支配关系,并得到养护方案的Pareto解集;在多属性决策中引入广义马氏距离与组合赋权方法,对Pareto解集进行排序决策,并以承德市某公路为例进行实例演示;划分3种不同的权重等级和六种权重策略,分析对不同目标赋予不同权重等级时对最优养护方案的影响。研究结果表明:NSGA-Ⅲ算法可以快速、高效地捕捉多目标解集,当对不同目标赋予相同的权重等级时,相比于只考虑单目标与双目标的养护方案,其最优解在碳排放量上分别降低24.45%、28.41%;寿命周期成本分别降低14.43%、17.95%;PCI值分别降低1.07%、3.68%。该方法相比于传统的决策方法可以更准确、更迅速地得到可持续性的养护方案。 展开更多
关键词 道路工程 沥青路面大中修 养护方案决策 多目标优化模型 NSGA-Ⅲ算法
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复杂场地冻结工程管线沉降控制技术
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作者 黄旻 《建筑施工》 2023年第5期957-959,共3页
结合上海财经大学新建27号学生宿舍地下2层通道施工,对复杂场地冻结法施工过程中的管线沉降控制技术进行了研究。从冻结方案设计、钻孔过程、冻结施工及融沉注浆等方面提出了科学有效的方法,实现了管线沉降控制目标,为工程顺利完工提供... 结合上海财经大学新建27号学生宿舍地下2层通道施工,对复杂场地冻结法施工过程中的管线沉降控制技术进行了研究。从冻结方案设计、钻孔过程、冻结施工及融沉注浆等方面提出了科学有效的方法,实现了管线沉降控制目标,为工程顺利完工提供了可靠保障,也为未来类似工程的施工积累了经验。 展开更多
关键词 冻结工程 管线沉降 冻胀 间歇冻结 融沉注浆
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