近海含鹽地層凍結二次相變特徵及凍土強度性質

《近海含鹽地層凍結二次相變特徵及凍土強度性質》是依託同濟大學，由胡向東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：近海含鹽地層凍結二次相變特徵及凍土強度性質
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡向東
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

人工地層凍結技術廣泛套用於軟土隧道等地下工程，近年來在一些河口、近海甚至海底地下工程中得到越來越多的套用。由於河口、近海、海底地層受到海水侵蝕具有較高的含鹽量，土的凍結溫度降低、凍土強度下降、導熱性能降低。這些含鹽效應會對凍結效果造成不利影響，如凍土帷幕厚度減小、強度降低等，甚至構成安全威脅。課題以實驗手段為主系統研究近海含鹽地層的人工凍土基本性質，包括土的凍結溫度、凍土強度、熱物理參數和凍脹性質，並重點研究凍土二次相變時力學強度隨溫度下降突增的有利現象，建立海鹽-水-地層系統共晶點強度突變模型，以挖掘凍土強度潛力。以此為基礎，藉助理論分析與數值分析手段，完善考慮凍結溫度下降、熱物理參數變化的溫度場理論，通過凍土材料性質與溫度的關係確定人工凍土結構的非均質的空間形態，建立考慮凍土非均質性、蠕變和凍脹特性的凍土結構應力-應變狀態及承載力的力學模型，解決近海地下工程凍結法理論的基本問題。

結題摘要

人工地層凍結技術廣泛套用於軟土隧道等地下工程，近年來在一些河口、近海甚至海底地下工程中得到越來越多的套用。河口、近海、海底地層受到海水侵蝕具有較高的含鹽量，對凍結效果造成不利影響。課題以實驗手段為主研究近海含鹽地層的人工凍土基本性質，重點研究凍土二次相變時力學強度隨溫度下降突增的有利現象，建立了“海鹽-水-地層”系統共晶點強度突變模型。另一方面，建立了人工地層凍結穩態溫度場解析解求解方法——勢函式疊加法，求解了人工地層凍結法常用的凍結管布置方式下的穩態溫度場解析解，並建立了排形凍結管和圈形凍結管布置方式想穩態溫度場的等效模型，推導了人工凍土結構平均溫度的計算方法，形成了人工地層凍結溫度場理論體系。以此為基礎，結合凍土力學性質與溫度的關係，獲得了人工凍結凍土結構非均質特性的解析描述。進而，引入功能梯度材料概念，進行人工凍結非均質凍土結構力學性質的解析解求解，掌握了凍土結構應力-應變狀態及承載力的變化規律。