寒區淺埋工程構築物的水平凍脹力實驗及理論研究

《寒區淺埋工程構築物的水平凍脹力實驗及理論研究》是依託北京交通大學，由田亞護擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：寒區淺埋工程構築物的水平凍脹力實驗及理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：田亞護
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

寒區工程構築物常遭受凍結土體所產生的水平凍脹力破壞，而水平凍脹力主要受土體的凍結狀態（一維凍結還是二維凍結）、構築物對凍脹土體的約束程度和土的凍脹性三方面影響。本研究通過現場試驗，分析了U型、梯形和矩形這三種結構形式的鋼筋混凝土槽在埋深分別為0.7m和1.2m這六種工況下，水平凍脹力發生及發展變化規律；通過室內足尺模型試驗，分析矩形槽水平凍脹力隨凍結速率、土性和含水量不同的變換趨勢；最後通過對試驗結果分析和數值理論計算，研究寒區淺埋工程構築物的水平凍脹力形成的機理、特性及影響因素，並提出寒區淺埋工程構築物的水平凍脹力計算方法。

結題摘要

多年凍土區工程建築物常遭受凍結土體所產生的水平凍脹力而被破壞，由此引起的凍害嚴重影響了建築物的服役性能。本文通過對既有研究成果的收集，分析了水平凍脹力的形成機理和影響因素，通過現場試驗、室內試驗和理論分析三方面研究了多年凍土區淺埋建築物水平凍脹力的發展和分布規律，得出結論： （1）溫度、土質、含水率對水平凍脹力有顯著性影響，且含水率的影響最為顯著，同時溫度、土質、含水率對水平凍脹力具有明顯的互動影響作用。 （2）多年凍土區淺埋建築物處於雙向凍結狀態，其溫度場是由建築物的埋深和結構形式共同決定，且不同埋深和結構形式的建築物中部溫度場相互差異較大。 （3）對於剛度較大的淺埋建築物，水平凍脹力上部最大，沿埋深有減小的趨勢，埋深1/3~1/2位置減小最劇烈，埋深中部達最小值。對於剛度較小的淺埋建築物，水平凍脹力上部最小，沿埋深有增大的趨勢，中部達最大值。 （4）不同結構形式淺埋建築物的水平凍脹力沿埋深的分布形式基本一致，埋深中部數值差別較大，上部和底部數值相差較小。同種結構形式不同埋深建築物的水平凍脹力沿埋深的分布形式基本相同，埋深中部數值差別較大，上部和底部數值基本相同。 （5）水平凍脹力發展過程可分為四個階段，即形成階段-急速增長階段-緩慢增長階段-衰減階段。