人工凍土單樁樁土體系水分遷移及凍脹特性的試驗研究.pdf

1、隨著國家對寒區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的增多和投資力度的加大，凍土區(qū)工程項目大規(guī)模開展，然而由于凍土特殊的工程性質(zhì)，凍土區(qū)的工程難度和病害問題也逐漸凸顯出來。工程施工對多年凍土的熱擾動和回凍過程中的溫度、水分等的變化，給現(xiàn)場樁基的承載力、沉降帶來影響，給工程設(shè)計和施工提出了挑戰(zhàn)。同時，凍土的水分遷移研究也逐漸成為近年來國內(nèi)外學(xué)者比較感興趣的熱門課題。
　　為了探討不同樁周土樁土界面水分遷移規(guī)律及冰膜形成機理問題，本文自行開發(fā)了一套測試非飽和土

2、體凍結(jié)過程的水分遷移的裝置和簡易方法，通過室內(nèi)模型試驗和數(shù)值模擬來研究不同樁周土體、不同樁土體系下凍融階段樁周土體溫度的變化和回凍過程中，回凍到不同的溫度，樁周土體各位置處含水率的變化規(guī)律以及在此封閉環(huán)境中樁周土體凍脹力和凍脹量的變化。論文的主要的研究成果包括以下幾個方面：
　?。?）以青藏鐵路K1047的楚瑪河橋梁樁基工程為背景，在室內(nèi)以內(nèi)嵌電熱棒的縮尺模型樁通電發(fā)熱來模擬現(xiàn)場鉆孔灌注樁所產(chǎn)生的混凝土水化熱，利用凍融循環(huán)的低溫模

3、型箱來提供低溫環(huán)境，借助自制凍融試樣模型箱和實驗室的溫度傳感器、溫度巡檢儀、機電百分表、土壓力盒、NV2312N無線靜態(tài)應(yīng)變測試儀等試驗儀器，設(shè)計組裝不同樁周土樁土界面水分遷移室內(nèi)模型試驗裝置。
　?。?）不同樁周土樁土界面水分遷移的室內(nèi)模型試驗采用三種工況，分別是蘭州黃土、中細(xì)砂和上層黃土下層中細(xì)砂。通過溫度監(jiān)測得到凍結(jié)、融化、回凍階段樁周土的溫度變化；通過在不同的回凍溫度-0.5℃、-1℃、-1.5℃、-2℃、-2.5℃下分別

4、提取模型箱，對土體進(jìn)行切片，測試不同位置的含水率，總結(jié)不同樁周土體水分遷移規(guī)律。通過對每一工況回凍至-2.5℃的模型進(jìn)行凍脹力和凍脹量的測試，得出不同樁周土的凍脹規(guī)律。
　?。?）本文通過室內(nèi)模型試驗研究凍土凍融、回凍過程中溫度場和水分場的變化。采用ABAQUS軟件，對模型試驗依托的實際工程的現(xiàn)場溫度場進(jìn)行有限元分析，對澆筑樁基混凝土所產(chǎn)生的水化熱造成土體熱擾動過程中溫度場的變化進(jìn)行分析，可以用于指導(dǎo)工程實踐。
　　本文通過