中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新工程项目(2004104)
- 作品数：13 被引量：150H指数：7
- 相关作者：张建明郑波马小杰覃英宏曲广周更多>>
- 相关机构：中国科学院浙江建设职业技术学院中铁西南科学研究院有限公司更多>>
- 发文基金：中国科学院知识创新工程重要方向项目中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新工程项目中国科学院国际合作局对外合作重点项目更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程天文地球环境科学与工程更多>>
- 青藏铁路路堤纵向裂纹形成与扩展的力学机理
- 2007年
- 在多年冻土区修建路堤,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,引起地下温度场重新分布,使得路堤两侧的天然地表下多年冻土融沉,造成整个路堤应力场局部出现应力集中,导致路堤的两侧出现了大量的纵长宽大裂纹。这些裂纹在上覆荷载作用,尤其是列车动荷载或者地震作用下,有可能发生路堤的突然沉陷,严重危害行车安全。就路堤应力集中现象来讨论裂纹的形成和扩展力学机理,即裂纹扩展主要受拉应力作用,而裂纹的扩展角受剪应力的控制。
- 覃英宏张建明
- 关键词：剪应力
- 高温-高含冰量冻土压缩变形特性研究被引量：20
- 2009年
- 高温–高含冰量冻土在外荷载作用下会产生较大的压缩变形,对路基稳定性产生极大影响。室内高温–高含冰量冻土恒载变温压缩试验表明:在较低温度-1.5℃,-1.0℃下,冻土的压缩量相对较小,而在较高温度-0.5℃,-0.3℃下,冻土的压缩量相对较大,且在-0.5℃、-0.3℃两级温度荷载下的压缩量占总压缩量的70%以上;温度是影响高温–高含冰量冻土压缩系数的主要因素,在高温区内,压缩系数随温度的升高显著增大,当温度为-1.5℃时,冻土压缩系数为0.04MPa-1,而当温度升高到-0.3℃时,冻土压缩系数变为0.29MPa-1。路基沉降变形计算表明:对于砂砾路面路基,当路堤高度大于临界高度时,在未来50a内不会发生融沉变形,路基的最大沉降量约为20cm,变形符合铁路稳定性要求;当路堤高度小于临界高度时,路基下冻土随着时间的延长会发生融化,产生融沉变形,导致路基变形急剧增大,造成路基失稳。
- 郑波张建明马小杰张军伟
- 关键词：土力学青藏铁路高温-高含冰量冻土路基沉降变形路基稳定性
- 青藏铁路冻土路基沉降变形预测被引量：46
- 2007年
- 青藏铁路试验工程北麓河试验段冻土路基沉降变形现场试验研究表明:即使路基下冻土人为上限有所上升,冻土路基仍会产生较大的沉降变形。这种变形主要来自原天然上限以下高温—高含冰量冻土升温引起的压缩变形。路基下多年冻土的升温幅度、高含冰量冻土层厚度和路堤高度越大,路基的沉降变形量就越大。数值计算结果表明:在路堤填土满足临界高度,且考虑青藏高原年平均气温逐年上升的条件下,青藏铁路北麓河试验段冻土路基在未来50年内的总沉降量可能达到30 cm。因此,要控制冻土路基的沉降变形,必须采取主动降低多年冻土温度的工程措施,单纯靠增加路堤高度的传统方法不能解决问题,甚至适得其反。
- 张建明刘端齐吉琳
- 关键词：青藏铁路冻土路基沉降变形数值模拟
- 青藏铁路冻土路基路堤、路堑过渡带试验研究被引量：2
- 2007年
- 根据青藏铁路北麓河试验段路堤、路堑过渡带近5年来的地温和变形监测资料,分析挖方段、零填段及填方段的冻土上限变化和路基变形特性。研究结果表明:挖方段,2002和2004年的多年冻土人为上限均为1.6 m,相对原天然上限下降量为0.5 m,但在2005年冻土上限有所回升,其变形主要表现为路基换填土层的固结变形;零填段,冻土上限上升量较大,2005年上升量达2.5 m,其变形主要来自活动层的压密变形;填方段,冻土上限有所上升,2005年上升量为0.7 m,其变形主要为天然上限以下冻土层的压缩及蠕变变形;到2005年12月,此过渡带路基均没有发生融沉变形,路基热稳定性好;从总沉降变形量来看,路堤断面变形量最大,零填断面变形量次之,路堑断面变形量最小,2004年11月后,总变形已基本趋于稳定。路基纵向变形比率最大为1.3∶1 000,小于线路设计坡度的3∶1 000,路基纵向沉降变形比较均匀,路面平顺性较好,能满足列车安全行驶的要求。
- 郑波张建明马小杰覃英宏
- 关键词：青藏铁路路堤路基变形路基稳定性
- 基于连续介质热力学的冻土中未冻水含量与温度的关系被引量：11
- 2008年
- 许多关于未冻水含量与温度之间关系的经验公式缺乏连续介质热力学理论的证明,且在温度接近0℃时出现奇异,因此不能很好地拟合冻土中未冻水含量与温度之间的关系曲线。从引入未冻水含量作为内变量和与内变量功共轭的相变潜热出发,利用连续介质热力学理论推导出冻土中未冻水含量与负温绝对值关系的理论公式。实验证明,所求得的公式可以很好地拟合冻土中未冻水含量与负温绝对值的关系曲线。
- 覃英宏张建明郑波曲广周
- 关键词：相变潜热能量守恒定律
- 青藏高原封闭道碴层对下部多年冻土保护作用的现场实验研究被引量：7
- 2006年
- 为了研究封闭道碴层对其下部多年冻土是否具有积极的保护作用,在青藏铁路北麓河试验段附近建立了封闭碎石道碴坑和卵石地表对比试验场,并对下部地温进行监测.结果发现:经过两个冻融循环后,道碴坑底部(1.3 m深度处)年平均地温为-1.11℃,比卵石地表相同深度低0.73℃;道碴坑中部(0.7m深度处)年平均地温为-1.60℃,比卵石地表相同深度地温低1.4℃.封闭碎石道碴层可以提升冻土上限,降低多年冻土温度,对下部多年冻土起到很好的保护作用.封闭道碴层的这种降温效果是由于道碴层具有可变导热系数的特点,暖季道碴层上部温度高,下部温度低,不产生对流,等效导热系数小,传入道碴层以下土体的热量较少;相反寒季道碴层上部温度低,下部温度高,产生自然对流,等效导热系数增大,有利于道碴层以下土体释放热量.
- 马小杰张建明张明义
- 关键词：多年冻土青藏高原
- 仅热交换条件下冻土未冻水含量的热力学理论被引量：3
- 2008年
- 许多9关于未冻水含量与温度之间关系的经验公式,都缺乏连续介质热力学理论的证明。从引入未冻水含量作为内变量和与内变量功共轭的未冻水势出发,利用连续介质热力学理论推导出只有热交换条件下冻土未冻水含量公式,其结果与常用经验公式一致。通过对高温-高含冰量冻土未冻水含量的实验证明,该公式同样具有较好的可信度。
- 曲广周张建明郑波覃英宏
- 关键词：热力学能量守恒定律
- 青藏铁路冻土路基合理路堤高度研究被引量：22
- 2006年
- 从反映冻土路基热稳定性的路堤临界高度出发,结合青藏铁路冻土路基试验工程,对青藏高原冻土路基的合理路堤高度进行现场试验研究及数值模拟研究。现场试验结果表明:路基下冻土人为上限的变化与路堤高度呈非线性关系,路堤高度太小或太大都会造成路基下多年冻土上限的下降。数值计算结果表明:在相同年平均地温条件下,路基下冻土的人为上限随路堤高度的增大而上升,随路基运行时间的增长而下降;当路堤高度大于一定数值时,在路堤建成的第1个寒季过后,路堤内会残留融化夹层,并且融化夹层的厚度随路堤高度的增加而增大;年平均地温分别为-0.3,-0.5,-1.0,-1.5,-2.0℃条件下,路堤的下临界高度分别为6.8,4.2,1.1,0.6,0.5 m;上临界高度分别为3.4,3.4,3.9,4.1,4.4 m。路堤临界高度存在的年平均地温临界值约为-0.6℃。
- 张建明章金钊刘永智
- 关键词：青藏铁路冻土路基路堤数值模拟
- 青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土旁压试验研究被引量：15
- 2008年
- 为研究青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土的力学性质,在青藏铁路北麓河试验段开展一系列旁压强度试验。试验研究表明:路基的增加引起路基下多年冻土温度升高,未冻水含量增加,最终导致冻土旁压临塑压力Pf下降31%,旁压极限压力Pl下降44%,旁压剪切模量Gm下降80%。对于高温冻结黏土,富冰冻土和饱冰冻土Gm对温度变化的敏感性高于含土冰层;饱冰冻土的Pf和Pl对温度变化的敏感性高于富冰冻土和含土冰层。
- 马小杰张建明郑波李双洋
- 关键词：旁压仪高温-高含冰量冻土青藏铁路路基
- 广州地铁隧道冻结工程冻土力学特性试验研究被引量：30
- 2007年
- 人工冻结工程中,天然岩土变为冻岩土,其物理力学性质会发生显著变化,而隧道冻结工程的冻土力学参数,是冻结壁设计和隧道开挖的依据。据此展开室内试验,研究结果表明,在相同的土质条件下,温度越低,冻土的单轴抗压强度越高;当蠕变应力小于冻土长期强度时,可用方程ε=AσBtC描述冻土的蠕变过程;而当蠕变应力较大时,上述蠕变方程不适用;在加载应力作用初期,冻土的强度衰减很快,在设计中必须考虑冻土的长期强度,而不能用瞬时强度代替长期强度;在有补给水源的情况下,粉质粘土的冻胀率及融沉系数最大,分别可达26.88%和17.19%。
- 郑波张建明常小晓邓友生顾同欣
- 关键词：地铁隧道力学特性
