深部凍土力學特性與凍結(jié)壁穩(wěn)定

目錄
“巖土體熱力特性與工程效應系列專著”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 深部凍土力學特性與凍結(jié)壁穩(wěn)定研究意義 1
1.2 深部凍土力學特性與凍結(jié)壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 凍土變形、強度及蠕變性質(zhì) 2
1.2.2 深土凍結(jié)壁厚度設計方法 7
1.2.3 深土凍結(jié)壁變形規(guī)律 14
第2章 深部凍土力學實驗方法 21
2.1 基本原理 21
2.2 試驗流程 22
2.2.1 正常固結(jié)飽和黏土瞬間卸荷回彈后飽和含水量試驗 23
2.2.2 正常固結(jié)飽和黏土靜止土壓力系數(shù)試驗 23
2.2.3 溫度梯度凍土試驗 24
2.3 試驗裝置 25
2.3.1 飽和土試樣制備裝置 25
2.3.2 正常固結(jié)飽和黏土瞬間卸荷后飽和含水量試驗裝置 26
2.3.3 正常固結(jié)飽和黏土靜止土壓力系數(shù)試驗裝置 26
2.3.4 溫度梯度凍土三軸試驗裝置 27
2.4 試驗效果 30
2.4.1 TGJ-1型固結(jié)儀固結(jié)結(jié)果 30
2.4.2 SKA-1型固結(jié)儀固結(jié)結(jié)果 31
2.4.3 TATW-500固結(jié)結(jié)果 32
2.5 溫度梯度 33
2.5.1 溫度梯度設計 33
2.5.2 溫度梯度驗證 33
2.5.3 徑向溫度驗證 34
2.6 小結(jié) 36
第3章 深部土靜止土壓力系數(shù)實驗 38
3.1 變形攝動影響 38
3.2 靜止土壓力系數(shù)試驗結(jié)果 39
3.3 靜止土壓力系數(shù)理論研究 42
3.3.1 基于臨界土力學理論的靜止土壓力系數(shù) 42
3.3.2 影響參數(shù)試驗研究 46
3.4 小結(jié) 47
第4章 深部凍土三軸剪切實驗 48
4.1 加載試驗凍土變形分析 48
4.1.1 應力-應變 48
4.1.2 體積變形 51
4.2 減載試驗凍土變形分析 55
4.2.1 應力-應變 55
4.2.2 體積變形 58
4.3 K0DCGF 試驗凍土強度 59
4.3.1 強度特征 59
4.3.2 強度發(fā)揮機制 60
4.4 強度弱化機制 61
4.4.1 數(shù)值模型 62
4.4.2 本構(gòu)模型及參數(shù) 62
4.4.3 計算結(jié)果驗證 63
4.4.4 計算結(jié)果與分析 63
4.5 小結(jié) 67
第5章 深部凍土能量規(guī)律 69
5.1 K0DCGF試驗中凍土破壞特征 69
5.2 K0DCGF試驗中能量規(guī)律 71
5.2.1 K0DCGF加載試驗 71
5.2.2 K0DCGF減載試驗 73
5.2.3 彈性應變能 75
5.2.4 溫度梯度凍土裂紋擴展過程中能量釋放率模型 76
5.3 K0DCGF減載試驗中均勻溫度凍土斷裂能量規(guī)律 80
5.4 小結(jié) 81
第6章 深部凍土三軸蠕變實驗 82
6.1 軸向蠕變 82
6.1.1 蠕變及蠕變速率 82
6.1.2 最小軸向蠕變速率 82
6.2 體積蠕變 86
6.2.1 體積蠕變速率 86
6.2.2 最終體積蠕變變形 88
6.3 徑向蠕變 89
6.4 凍土蠕變變形機制 92
6.5 蠕變試驗中“非均質(zhì)”特征 93
6.5.1 最終徑向蠕變變形 94
6.5.2 徑向“非均勻”變形機制 94
6.6 小結(jié) 95
第7章 深土凍結(jié)壁設計方法 97
7.1 非均質(zhì)凍結(jié)壁分層計算模型 97
7.1.1 黏彈塑性厚壁圓筒 97
7.1.2 徑向分層圓筒凍結(jié)壁 103
7.2 有限段高凍結(jié)壁力學模型 108
7.2.1 凍結(jié)壁徑向位移的力學模型 110
7.2.2 基本方程 111
7.2.3 求解 112
7.2.4 最大徑向位移 114
7.2.5 相當段高 115
7.2.6 分段常段高疊加法 115
7.2.7 公式討論 116
7.3 小結(jié) 120
第8章 深土凍結(jié)壁數(shù)值模擬實驗 122
8.1 凍結(jié)壁溫度場 122
8.1.1 幾何參數(shù) 122
8.1.2 熱物理學參數(shù) 123
8.1.3 初始條件和相變 123
8.1.4 邊界條件 125
8.1.5 模型單元和網(wǎng)格劃分 125
8.1.6 結(jié)果分析 127
8.2 無限長厚壁圓筒凍結(jié)壁模型 133
8.2.1 模型邊界條件 133
8.2.2 凍土本構(gòu)關系 133
8.2.3 計算結(jié)果與分析 134
8.3 有限段高凍結(jié)壁模型 136
8.3.1 模型幾何參數(shù) 136
8.3.2 凍土的蠕變本構(gòu)關系和力學參數(shù) 136
8.3.3 邊界條件 136
8.3.4 計算規(guī)劃 137
8.3.5 計算結(jié)果與分析 137
8.4 小結(jié) 139
第9章 深土凍結(jié)壁物理模擬實驗 141
9.1 相似理論與模擬試驗 141
9.2 模擬試驗設計 142
9.2.1 相似準則 142
9.2.2 相似模化 144
9.3 模擬試驗系統(tǒng) 146
9.3.1 試驗臺 147
9.3.2 加載與控制系統(tǒng) 148
9.3.3 制冷與溫度控制系統(tǒng) 149
9.3.4 測試系統(tǒng) 151
9.4 試驗方案 154
9.4.1 試驗材料 154
9.4.2 試驗安排 154
9.4.3 試驗步驟 155
9.5 凍結(jié)壁溫度場 156
9.6 凍結(jié)管間距對凍結(jié)壁溫度場影響 163
9.6.1 減小管間距 163
9.6.2 增大圈徑 166
9.6.3 對比分析 170
9.7 凍結(jié)壁蠕變特性 171
9.8 小結(jié) 175
主要參考文獻 177