【摘 要】
:
作为世界第三冻土大国,我国冻土分布面积广阔,主要分布在东北大小兴安岭、青藏高原和西部高山区。而在冻土区,土体的冻胀是引发工程构筑物大量病害主要因素之一。目前,已有土体冻胀研究主要在无荷载/位移边界约束条件下进行,与工程中土体的冻胀受到上覆荷载或相邻工程结构物限制有一定的差异。因此,为研究约束条件下土体的冻胀特征及所涉及的水热力过程,以青藏粉土为研究对象,在开放系统中开展了静力约束和刚性约束条件下土
论文部分内容阅读
作为世界第三冻土大国,我国冻土分布面积广阔,主要分布在东北大小兴安岭、青藏高原和西部高山区。而在冻土区,土体的冻胀是引发工程构筑物大量病害主要因素之一。目前,已有土体冻胀研究主要在无荷载/位移边界约束条件下进行,与工程中土体的冻胀受到上覆荷载或相邻工程结构物限制有一定的差异。因此,为研究约束条件下土体的冻胀特征及所涉及的水热力过程,以青藏粉土为研究对象,在开放系统中开展了静力约束和刚性约束条件下土体一维单向冻结试验。研究了不同上覆荷载、冷端温度、土样干密度和初始含水率条件下土体冻结过程中温度、冻胀力/冻胀量以及水分的时间变化特征及相互关系。主要研究内容如下:(1)自行研制了一套土体冻融过程试验装置,介绍了仪器装置及功能。以青藏粉土为研究对象,对其进行了基本参数测定,获得了最优含水率、最大含水率、液塑限、颗粒级配以及冻结温度。基于研究目标,设计了相应的试验方案。(2)在静力限制约束下,开展开放系统条件下的单向冻结试验。试验表明:试样冻结主要发生在前18小时,上覆荷载越小、顶板温度越高、干密度越大、初始含水率越高,冻结锋面到底板距离则越大。冻胀量的发育过程及稳定后的量值随上覆荷载减小、顶板冻结温度降低、干密度增加和初始含水率增加而增加。冻结温度-7°C、干密度1.75g?cm-3、含水率17%情况下,当上覆荷载由0 k Pa增加至200 k Pa时,冻结72小时的冻胀量由4.96 mm减小至1.55 mm。而试验底部补水量的时间变化过程可与冻胀量发育过程相对应,但时间上存在明显滞后。冻结试验结束后,对试样进行分层切片测试其含水率,结果表明,冻结深度范围内土体表现为“湿化”,而在未冻结区土体发生“燥化”,湿化和燥化的程度同时受到上覆荷载、顶板冻结温度、干密度和初始含水率的影响。(3)在刚性约束下,开展开放系统条件下青藏粉土一维单向冻结试验。试验结果表明,试样冻结过程与静荷载约束条件下类似,但试样冻结深度受密度和含水率的影响相对较小。刚性约束条件下试样冻胀力的发育过程可分为三个阶段,即缓慢发展阶段、快速增加和相对平稳阶段。冷端温度越低、干密度越大、初始含水率越大,土体冻胀力发育也就越快,稳定后量值越大。冻结温度-7°C、含水率14%情况下,当干密度由1.65 g?cm-3增加至1.75 g?cm-3时,冻结72小时的冻胀力由142.9 k Pa增加至284.2 k Pa。冻结试验过程中,试验底部补水量的时间变化过程可与冻胀力发展三阶段相对应,但时间上也存在明显的滞后。试验结束后试样内部水分与静力约束相似,也出现了明显的重分布现象。(4)本文基于COMSOL软件平台对土体单向冻结过程进行了数值模拟,分析了一维冻结过程中土样内部温度变化过程以及水分分布情况,其计算结果与实际结果有较好的符合,验证了水热耦合模型的可靠性。
其他文献
我国是一个多山川、多河流的国家,尤其是在兰州,陆地面积已经远远不足以满足人们的生活需求,所以出现了很多削山造地的情况,随之而来的就是多级高填方边坡的修建。因此,为了防止造成滑坡灾害,对边坡的防治则是重中之重。本文以兰州市某多级高填方边坡工程为依托进行研究,该边坡是由削山造地产生的高填方多级边坡,尽管已经对该边坡进行了支护加固处理,但是由于该边坡对坡底的居民以及建筑造成威胁影响,因此对该边坡的监测具
近年来,国家开始越来越重视传统文化的继承与发展,历史文化遗产作为不可再生、不可替代的宝贵资源,更应当受到保护。中国传统建筑作为历史文化的一种载体,值得更加深入的研究。武威地区的海藏寺历史悠久,承载着武威地区的传统文化,更体现出地方性做法的营造技艺。本文是针对武威海藏寺建筑群的个案研究,涉及部分河西工艺体系以及明清官式做法。论文主要以测绘数据为基础,参考历史文献、碑记,通过文献研究法、数据比较分析法
在地震作用下,梁柱节点需要承受较大的剪力,是结构中容易受到损伤而发生较早破坏的部位。在隔震结构中一般将框架底柱以下至隔震支座以上的部分称为上支墩,由于隔震支座安装的要求,上支墩的截面面积通常比框架柱要大,当隔震上支墩的高度较低时,其近似等同于变截面的梁柱节点,因此,在隔震结构中隔震上支墩与框架底柱连接的节点就多为变截面节点。现阶段,我国实际工程设计中通常按照偏心受压构件来考虑,但隔震上支墩截面尺寸
张弦结构体系因其自身优势,广泛应用于各类大型公共建筑、农业灌溉、建筑装修、结构加固等领域。因为预应力的引入,结构在承受外荷载之前即发生较大的几何非线性变形,导致结构整体性能发生较大的变化,在选形设计时难以进行整体优化。结构整体方案初步选定后,索撑节点作为结构细部设计中的重点,需要对其性能进行分析,并根据具体工程选择适宜的节点类型。索撑节点的作用是将拉索荷载有效传递给撑杆,但在结构张拉过程中节点处不
边坡的稳定性研究是岩土工程界中的一个重要的课题,边坡自身所处的大地环境、地质构造、岩土体性质、地震力和地下水等多方面因素都与边坡的稳定性有关。我国西部大部分地区处于强震区,地震活动强度大、频度高,有些山区还有大量的降雨或地下水存在,这样的环境条件不可避免地存在大量与地震力、地下水作用有关的边坡工程问题。因此,研究地下水渗流和地震作用下边坡稳定性具有重要意义。本文首先简要介绍了边坡稳定性影响因素、边
锚杆(索)具有结构简单、易于施工、适用范围广等优点,在巷道、基坑、边坡等领域大量应用,但也有着污染地下空间、一次性使用等缺点,因此国内外研发了可回收锚杆(索)技术,可回收锚杆(索)在国内发展已有十余年的时间,种类较多但实际工程应用较少,多数用于科研试验,主要原因在于施工工艺较复杂、相关支护理论缺乏及成本较高。本文从试验、理论研究和数值模拟三个方面对可回收锚杆(索)的工作性能、加固机理和适用性能进行
传统的抗震结构通常是利用结构的塑性变形来消耗地震能量的,但是,结构在经历强震后,会有较大的非弹性变形,存在较大的残余位移,造成结构在震后修复难度大或者结构在震后无法继续正常使用的现象。虽然,将耗能减震装置应用于建筑结构中可以在一定程度上减轻震害,保护主体结构,但是,震后装置残余位移过大,不便于修复、更换装置的问题依旧存在。新近提出的“可恢复性功能结构”为研究和发展建筑结构的抗震方法提供了新思路,自
钢结构建筑在强震作用下会产生累积损伤从而引发超低周疲劳破坏,梁柱节点是疲劳破坏的高发区。由于钢结构的大量普及和快速发展,许多罕遇地震多发地带建立起了相当数量的钢结构建筑,因此针对钢结构建筑的安全性优化和破坏机理研究在这个时代变得尤为重要。大量研究表明,基于微观机理的断裂力学方法可适用于没有明显缺陷的大变形引起的梁柱节点超低周疲劳破坏预测,包括适用于单调荷载条件下的空穴增长模型(VGM)与应力修正临
撞击荷载作为一种偶然荷载,在建筑物或构筑物的正常使用阶段时有发生,例如恐怖袭击使大型公共枢纽建筑关键受力部位遭受车辆撞击,泥石流等自然灾害发生时滚石对桥墩的撞击,船只对桥墩的撞击等。构件在遭受侧向撞击荷载的过程中往往同时承受轴向的持续荷载,因此钢管混凝土构件在长期荷载作用下遭受侧向撞击荷载的工况时有发生。钢管混凝土构件在长期荷载作用下,核心混凝土发生收缩、徐变以及刚度退化,可能导致外钢管局部应力过
隔震结构中的设备通常浮放在结构中。一旦发生地震,即使主体结构完好,设备也会发生滑移、倾覆等破坏,造成设备功能中断,导致经济损失,甚至造成人员伤亡和次生灾害,影响到建筑物的使用功能。因此,本文针对隔震结构中的浮放设备展开研究,选取典型的柜式设备,将设备的响应分为滑移和倾覆两种,分别给出设备滑移和倾覆响应的简化计算公式,并给出设备的地震易损性曲线。主要研究内容及结论如下:(1)依据设备宽高比和设备与结