盾构对接半圆环形冻结加固结构温度场数值优化分析

盾构对接施工冻结法加固,确立最佳的冻结方案、掌握冻土的帷幕情况及工程中温度场的发展规律等是需要迫切解决的关键问题。本研究运用有限元软件对盾构隧道对接半圆环形冻结加固结构进行温度场发展规律分析,将数值计算结果与圆形刀盘冻结加固结构进行对比,通过改变冻结管数量(圆心角度数)来优化冻结设计,对比确定最优冻结方案。结果表明:在冻结9 d时,-1℃等温线开始交圈,在冻结15 d时,-1℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到2.3 m;在冻结13 d时,-10℃等温线开始交圈,在冻结28 d时,-10℃等温线基本完成交圈并形成圆环形的冻土帷幕,在冻结40 d时,冻土帷幕厚度达到1.2 m。从最终冻结效果以及温度随时间变化历程可以看出,离冻结管越近,受盐水降温影响越大,冻结效果越好;采用半圆环形冻结加固效果优于圆形刀盘冻结加固;原方案偏于保守,可适当减少冻结管数量(增加圆心角度数),优化分析出最优冻结方案,建议今后类似工程设计采用方案1,即圆心角8°或45根冻结管。     

基于土体冻结理论在地铁施工中的应用

针对南方某些富水地层下的地铁施工问题,结合某地铁联络道冻结法施工的工程实例,采用低温盐水冻结法对富水地层进行冻结施工,分析了该案例中冻结施工所需要的设备、施工方案的确定以及监控量测的作用。结果表明:在冻结时间40d前后土体开始交圈,冻胀压力开始降低;50d后冻结壁厚度1.8m,土体平均温度-10℃,满足冻结指标,成功解决了由于地铁施工中土壤含水率较大而无法正常进行加固的问题。同时由于该工法对土壤加固属于临时加固且土体本身存在冻胀融沉现象,建议今后的研究重点放在此问题的防治措施上。本文案例中地铁联络道冻结法的成功应用,可供类似地下工程进行参考,具有一定的借鉴意义。     

下穿车站交叠区域MJS+水平冻结加固解冻温度场研究

人工冻结后期冻土融化会对周边结构造成融沉变形影响,在承压含水地层可采用全方位高压喷射(metro jet system,MJS)+水平冻结联合加固法,用以止水并抑制冻胀融沉,而MJS+水平冻结加固解冻规律是优化工后融沉注浆的重要依据,因此以南京地铁7号线下穿既有10号线中胜站工程为背景,运用有限元软件ADINA构建下穿...     

新型管幕冻结法不同冻结管布置方案温度场数值分析

本文介绍了新型管幕冻结法的特点及施工流程,并运用有限元软件建立其两种冻结管布置方案下的数值模型,对两种数值模型的温度场发展规律进行对比分析得出:与港珠澳拱北隧道管幕冻结法相比,新型管幕冻结法支护形式更加灵活多样,受地形制约更小;随着冻结时间增加,冻结壁先以冻结管为中心呈同心圆形式发展,随后与其他冻结管形成的冻结壁和钢管相互交圈,最终形成封闭的冻土帷幕;方案1中冻结11 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈,14 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈形成冻土帷幕;方案2中冻结29 d时两相邻冻结管形成的冻结壁交圈,62 d时冻结管形成的冻结壁与相邻钢管交圈形成冻土帷幕。故两方案比较下,方案1形成的冻土帷幕所需时间更短,管幕与冻结管布置更加合理。所得结果可为日后的相关实际工程提供参考依据。     

人工冻结作用下原状软黏土冻融特性试验

近年来人工冻结法在地铁联络通道施工等地下工程加固中得到广泛应用,土体经过冻融后物理力学性质和工程性质将发生改变。通过不同冷端温度冻结条件下封闭系统原状土单向冻融试验,研究软黏土冻胀融沉特性。结合冻融过程温度场监测,获得温度、冻结锋面的发展规律,对冻融后的试样分层进行含水率、孔隙率及干密度的测定,得到软黏土冻融后水分重分布及体积变化特征。试验结果表明:封闭系统4种不同冷端温度冻结土样的融沉系数均大于冻胀率,冻结完成时沿试样不同高度处温度梯度呈线性分布。冻结过程冻结锋面发展与时间呈指数关系,冻结完成时间与冻结冷端温度呈指数关系。冻融后沿试样高度方向水分重分布,试样上部含水率减小,中下部增大,且冻结冷端温度越低,变化越明显。结合沿土样高度不同位置处含水率、孔隙比和干密度的变化,揭示了冻融过程随水分迁移过程负孔压的存在对土样有固结作用。     

小兴安岭冻土工程地质性质及勘察要点

季节冻土的冻胀性,多年冻土的融沉性对工程建设危害程度很大,小兴安岭又是冻土的多发区域,因此详细了解和认真研究冻土工程地质的性质以及冻土的勘察要点对冻土工程地质勘察是十分重要的,本文仅就小兴安岭多年的冻土勘察经验提出自已的理解和认识。     

人工冻土融沉特性及融土微观结构研究综述

人工冻结法在地铁建设中的大量应用,使得施工后融沉控制成为亟待解决的问题。论述人工冻土融沉特性、融土特性、常温土微观结构和冻融土微观结构的国内外研究现状。基于前人的研究成果,指出有关融土微观结构与融沉关系的研究尚属空白,并提出,融土微观结构与融沉关系的研究和以微观结构特征来表征宏观融沉特性是未来冻融土微观结构的研究方向。     

草炭土地基冻胀特性试验研究

以吉林东部草炭土为研究对象,制定详细的试验计划方案,对草炭土地基在不同含水量下、不同荷载作用下冻胀和融沉规律进行研究,分析总结草炭土地基的冻胀特性。研究表明草炭土属强冻胀土,草炭土地基浅层冻胀率较高,深层冻胀率略有降低;在不同荷载的作用下,不同层位、不同冻深的草炭土经过冰冻后产生的最大冻胀率不同,产生的平均冻胀率范围为6．95％～21％;不同含水量草炭土地基,在1m以内范围随着含水量的增加,最大冻胀率也提高,变化范围为12％～17％,比较解冻融化后膨胀率,融沉量所占的比重较高,如1．6m冻深范围内经过冻胀解冻后融沉为总平均冻胀量的30％～40％。公路建设应根据其特性,进行合理设计及施工,避免草炭土地区公路产生病害。     

季节性冻土地区路基勘察设计要点分析

公路路基在季节性冻土地区经常会发生融沉、冻胀等破坏,我国公路发展初期,由于对季节性冻土危害的重视程度不够,忽视了该地质情况的特殊性,经常造成季节性冻土地区公路在通车运营后出现不同程度的病害,严重影响公路服务质量及使用寿命。因此如何合理进行季节性冻土地区路基设计具有重要意义。本文结合作者多年的设计工作经验,阐述季节性冻土的设计要点,可为今后相关设计工作提供参考。     

祁连山2种植被下冻土的季节变化及数值模拟

[目的]探究祁连山地区冻土的季节性变化以及植被对祁连山季节冻土的影响,建立冻土深度与温度的关系。[方法]对比观测了祁连山排露沟小流域的阴坡青海云杉林下土壤和阳坡草地土壤冻结融化过程,定量分析土壤冻结层随季节的变化。[结果](1)祁连山区季节性冻土每年10月中下旬开始冻结,4月冻土层上界面开始融化,8月消融完毕。该冻结融化过程可划分为单向冻结、单向融化和双向融化3个阶段段。(2)青海云杉林内土壤的冻结起始时间与草地土壤基本相同,但冻结速率比草地快,最大冻结深度比草地大;青海云杉林土壤冻结层融化阶段的起始时间亦与草地基本相同,融化速率相近,但青海云杉林下冻土融化持续的时间更长。(3)积温决定土壤冻结融化进程,当冻结小时积温达到约-460℃·h,土壤开始冻结;当小时积温达到约62℃·h,土壤冻结层的上界面开始融化。[结论]土壤冻结层深度与小时积温的相关系数达到0.9以上,可用于预测预报冻土的冻结状态。     

高频加热对竹方材软化温度的影响

采用高频加热的方法对竹方材进行软化处理,主要研究了不同竹方厚度、含水率、高频电压、加热工艺对竹方材软化温度的影响,研究结果表明:随极板间距增加,竹方材加热到软化温度70℃的时间逐渐延长,极板间距每增加20 mm,到达软化温度时间就要增加近60 min;竹方材含水率接近纤维饱和点时软化升温速度最快,纤维饱和点以上时软化升温速度高于纤维饱和点以下时,同时含水率过高,两极板容易被击穿,但是高含水率竹方材加热均匀;高频电压越大,竹方材升温越快;在低压半压时,竹方材各点温度达到40-50℃,温度不再升高;间歇式加热2(加热2 min,停止1 min)平均温度高于间歇式加热1(加热1 min,停止1 min)3.9℃·min-1。     

高频热压胶合中板坯内温度分布及变化趋势

以杨树人工林木材单板为试材,在进行三聚氰胺甲醛树脂浸渍组坯后,利用高频设备热压成型,并以此探讨高频热压胶合中板坯内的温度场分布和变化规律.结果表明:高频热压胶合中板坯内温度随时间变化曲线可用乘幂函数表示.对于板坯的温度场分布,在板材长宽方向,因边缘各点的含水率差异导致加热过程中温度的不一致,但在超过100℃后各点温度会逐渐接近;厚度方向上,高频电场中板坯的中心或两表层温度并非最高,最高温度出现在靠近正极板的部位,最低温度出现在紧贴负极板表层.     

祁连山大野口流域不同植被类型冻土冻融特征分析

通过对祁连山大野口流域内不同海拔梯度上的冻土冻融监测,分析评估青海云杉林、灌丛、阳坡草地3种典型植被类型冻土冻融厚度和速率变化的差异。结果表明:(1)冻土深度上限最大值为灌丛冻土阳坡草地冻土青海云杉林冻土;冻土深度下限最大值为灌丛冻土青海云杉林冻土阳坡草地冻土。(2)冻土冻结期,青海云杉林冻土变化速率最大,其次阳坡草地冻土变化速率,灌丛冻土变化速率最慢;冻土消融期,灌丛冻土变化速率最大,其次阳坡草地冻土变化速率,青海云杉林冻土变化速率最慢。(3)青海云杉林冻土过程最长,其次为灌丛冻土,阳坡草地冻土过程时间最短。建议培育青海云杉与灌丛增强祁连山涵养水源功能。     

兴安落叶松林与冻土的依存关系——寒温带明亮针叶林的经营

1　冻土与兴安落叶松存在的关系大兴安岭地区属寒温带大陆性季风气候区 ,年平均气温东南部为 - 2～ - 5℃ ,北部为 - 5～ - 7℃ ,极端最低气温为 - 5 2 .3℃ ,是全国最低气温记录。地面温度年平均为 - 0 .1～ - 5 .0℃ ,5 cm深处土壤冻结时间是 10月上旬至翌年 4月上中旬 ,漫长寒冷的冬季形成伊勒呼里山岭南有岛状多年连续冻土 ,岭北有较大面积的多年连续冻土分布。如对区内霍拉河盆地冻土进行勘探 ,测得最大冻土厚度为 115 m,最大季节融化深度为 0 .6～0 .8m。兴安落叶松林与冻土共同维系着寒温带明亮针叶林冷湿的环境条件 ,本区内的苔草湿…     

大兴安岭南瓮河湿地多年冻土活动层地温研究

【目的】本文利用黑龙江嫩江源森林国家生态系统定位观测研究站冻土观测场2012-2013年冻土活动层与土壤热通量观测资料,分析了大兴安岭南瓮河湿地多年冻土活动层地温变化规律,以期为大兴安岭地区冻土观测研究提供合理的科学依据。【方法】用地温传感器(109,CSI,USA)和土壤含水量传感器(CS616,CSI,USA)分别测量不同深度(5、10、20、30、40、50、60、70、80、100、120、140、160、180 cm)土壤温度和土壤体积含水量;用空气温湿度传感器(HMP45C,Vaisale,USA)测量地上150 cm处空气温度和相对湿度;用土壤热通量(HFP01SC,Hukseflux,USA)测量5和10cm深度的土壤热通量。通过数据采集器(CR1000,Campbell,USA)采集,每10 min自动记录一次平均值。【结果】多年冻土活动层地温与气温的变化规律相一致,气温对土壤温度的影响具有一定的时滞,滞后时间随着土壤深度的增大而增大;在整个年度冻融循环中,土壤各层都经历降温、开始冻结、完全冻结、升温、开始融化、完全融化的过程。不同深度开始冻结的时间相差不大,但融化时间相差较大,在冻融循环中,冻结过程耗时明显小于融化过程;多年冻土活动层土壤热通量与表层温度均呈现周期性变化。在表层冻结过程中,土壤热通量变化剧烈,完全冻结全变化趋于平缓。【结论】通过研究南瓮河湿地多年冻土活动层地温的动态变化,对该区冻土活动层地温变化过程及规律有了初步了解,为进一步研究湿地冻土奠定基础。     

含水率非均匀分布木材在热板加热下温度分布的变化规律

热作用下温度分布和含水率分布的变化规律,是实木层状压缩形成机制研究的基础。以初含水率处于非均匀分布状态下的毛白杨木材为对象,研究在180℃热板夹持加热过程中的温度分布变化规律,为揭示层状压缩形成机制提供科学依据。结果表明：初始含水率表层高、内部低的木材,在热板夹持加热过程中,厚度方向上始终存在一个明显的升温速率峰值。随着加热时间的延长,升温速率峰值和高含水率层逐渐向中心移动;高含水率区域内木材,温度较玻璃化转变温度高6.11～47.58℃,处于层状软化状态,是层状压缩形成的重要原因之一;采用多元线性回归分析方法建立的木材厚度方向温度预测多变量函数模型,决定系数为0.985,预测木材内部温度的标准误差为3.21℃,能够用于木材内部温度分布的预测。     

大兴安岭不同冻土活动层对兴安落叶松生长和更新的影响

研究不同冻土活动层兴安落叶松的生长状态、更新苗生长和碳储量变化,探讨冻土与植被的依存关系,为今后大兴安岭兴安落叶松的经营提供参考。通过3年野外调查数据分析,对比兴安落叶松胸径、树高、生物量,更新苗的生长指标、枯损碳量和进阶碳量的变化差异。结果表明,随着冻土活动层深度的增加,不同径阶组中不同活动层兴安落叶松生长趋势为CK＞2.0 m活动层＞1.0 m活动层＞0.5 m活动层,且差异性均为显著（P＜0.05）;不同厚度的冻土活动层兴安落叶松更新苗的各生长指标均有显著差异性（P＜0.05）,其中地径和树高差异达极显著（P＜0.001）;随着冻土活动层深度的增加,碳的生产力也逐渐增加,进阶碳量的总体趋势为CK＞2.0 m活动层＞1.0 m活动层＞0.5 m活动层,枯损碳量呈相反趋势（CK＜2.0 m活动层＜1.0 m活动层＜0.5 m活动层）。因此,冻土活动层厚度的不同是影响兴安落叶松生长发育和碳储量释放的重要因素,本研究为今后高效经营大兴安岭冻土区兴安落叶松提供了重要的理论依据。     

糖蜜甘蔗渣刨花板

糖蜜被加热后转化成能与木材反应或聚合的物质,它使木材刨花互相结合。糖蜜能代替酚醛胶制造耐水刨花板。制造刨花板时适宜的热压温度为200—2602℃,热压时间为8—12分钟。如果热压温度保持在237℃不变,当热压时间从8分钟增加到12分钟时,2小时水煮吸水厚度膨胀率从18.5%降低到10.2%。如果热压时间保持8分钟不变,当热压温度从200℃增加到260℃时,2小时水煮吸水厚度膨胀率从50.5%降低到5.7%。     

冻融作用对含有黑炭土壤中硝态氮淋失的影响

在对比分析添加和未添加黑炭以及冻融和未冻融处理土柱淋出液中硝态氮浓度差异基础上,考察研究了不同冻融条件(冻结温度、冻结时间和融化时间)和氮素形态与含有黑炭土壤中硝态氮淋出效果之间的关系。结果表明,黑炭提高了土壤固持硝态氮的能力,冻融降低土壤固持硝态氮的能力,促进了土柱中硝态氮的淋失。在添加KNO_3的土柱淋出液中硝态氮浓度最高,最大值达到96.80mg/L;而添加NH_4Cl的土柱淋出液中硝态氮浓度为最低。冻结温度为-5℃和-25℃处理土柱淋出液中硝态氮的浓度相近,而且均高于冻结温度为-15℃的硝态氮浓度。延长冻结时间和融化时间均会使淋出液中硝态氮的浓度增高。     

基于毛竹材的竹重组材关键技术研究

以毛竹为实验材料,研究了竹重组材在生产过程中冷压工艺和热压工艺的关键技术参数对竹重组材性能的影响。结果表明:1)采用冷压工艺时,用胶量对产品的胶合强度和膨胀率影响明显,用胶量为10%时生产的竹重组材具有较好胶合强度和吸水膨胀性能;竹束含水率为12%时其产品力学强度最好;竹重组材的密度越高,其各项性能指标就越好;加热温度为135℃时,产品的各项性能最佳;加热时间选择15 h较为合适。2)采用热压工艺时,较优热压工艺条件为单位压力2.0 MPa、热压温度145℃、热压时间1.7 min/mm;此工艺流程大大提高了生产效率,降低了生产能耗。