深部凍土力學(xué)特性與凍結(jié)壁穩(wěn)定

目錄
“巖土體熱力特性與工程效應(yīng)系列專著”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 深部凍土力學(xué)特性與凍結(jié)壁穩(wěn)定研究意義 1
1.2 深部凍土力學(xué)特性與凍結(jié)壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 凍土變形、強(qiáng)度及蠕變性質(zhì) 2
1.2.2 深土凍結(jié)壁厚度設(shè)計(jì)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(xué)實(shí)驗(yàn)方法 21
2.1 基本原理 21
2.2 試驗(yàn)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(yàn) 23
2.2.2 正常固結(jié)飽和黏土靜止土壓力系數(shù)試驗(yàn) 23
2.2.3 溫度梯度凍土試驗(yàn) 24
2.3 試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)裝置 26
2.3.4 溫度梯度凍土三軸試驗(yàn)裝置 27
2.4 試驗(yàn)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(shè)計(jì) 33
2.5.2 溫度梯度驗(yàn)證 33
2.5.3 徑向溫度驗(yàn)證 34
2.6 小結(jié) 36
第3章 深部土靜止土壓力系數(shù)實(shí)驗(yàn) 38
3.1 變形攝動(dòng)影響 38
3.2 靜止土壓力系數(shù)試驗(yàn)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(xué)理論的靜止土壓力系數(shù) 42
3.3.2 影響參數(shù)試驗(yàn)研究 46
3.4 小結(jié) 47
第4章 深部凍土三軸剪切實(shí)驗(yàn) 48
4.1 加載試驗(yàn)凍土變形分析 48
4.1.1 應(yīng)力-應(yīng)變 48
4.1.2 體積變形 51
4.2 減載試驗(yàn)凍土變形分析 55
4.2.1 應(yīng)力-應(yīng)變 55
4.2.2 體積變形 58
4.3 K0DCGF 試驗(yàn)凍土強(qiáng)度 59
4.3.1 強(qiáng)度特征 59
4.3.2 強(qiáng)度發(fā)揮機(jī)制 60
4.4 強(qiáng)度弱化機(jī)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(jì)算結(jié)果驗(yàn)證 63
4.4.4 計(jì)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(yàn)中凍土破壞特征 69
5.2 K0DCGF試驗(yàn)中能量規(guī)律 71
5.2.1 K0DCGF加載試驗(yàn) 71
5.2.2 K0DCGF減載試驗(yàn) 73
5.2.3 彈性應(yīng)變能 75
5.2.4 溫度梯度凍土裂紋擴(kuò)展過程中能量釋放率模型 76
5.3 K0DCGF減載試驗(yàn)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(shí)驗(yàn) 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(jī)制 92
6.5 蠕變試驗(yàn)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(jī)制 94
6.6 小結(jié) 95
第7章 深土凍結(jié)壁設(shè)計(jì)方法 97
7.1 非均質(zhì)凍結(jié)壁分層計(jì)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(xué)模型 108
7.2.1 凍結(jié)壁徑向位移的力學(xué)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(dāng)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(shí)驗(yàn) 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(xué)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(guān)系 133
8.2.3 計(jì)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(guān)系和力學(xué)參數(shù) 136
8.3.3 邊界條件 136
8.3.4 計(jì)算規(guī)劃 137
8.3.5 計(jì)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(shí)驗(yàn) 141
9.1 相似理論與模擬試驗(yàn) 141
9.2 模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì) 142
9.2.1 相似準(zhǔn)則 142
9.2.2 相似模化 144
9.3 模擬試驗(yàn)系統(tǒng) 146
9.3.1 試驗(yàn)臺(tái) 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(yàn)方案 154
9.4.1 試驗(yàn)材料 154
9.4.2 試驗(yàn)安排 154
9.4.3 試驗(yàn)步驟 155
9.5 凍結(jié)壁溫度場 156
9.6 凍結(jié)管間距對(duì)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(duì)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(xiàn) 177