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冻融作用对非饱和土强度指标及越冬基坑影响研究

单喜垒  
【摘要】:近年来由于工程建设的工程量大、工期长,在季节性冻土区不可避免的存在越冬基坑,非饱和土的抗剪强度指标在土体受冻融的过程中变化很大,且季节性冻土区的土体普遍为非饱和状态。基坑越冬时受土体的冻胀融沉影响很大,因此本文对冻融过程的非饱和土体进行三轴试验研究,并以试验所获参数为基础,采用数值模拟手段,对冻融作用下的越冬基坑进行数值模拟分析。主要研究成果如下:一、详细总结了非饱和土、冻胀机理及冻融作用对支护结构影响的国内外研究历史及现状,结合现有理论对冻胀及冻胀力的产生和冻融作用下基坑支护结构的受力变形等进行理论分析。二、利用GDS非饱和土三轴仪进行土-水特征曲线试验研究,得出了长春地区粉质黏土的土-水特征曲线,并用两种数学拟合模型对所获数据进行拟合,给出其拟合函数及曲线。成果对研究本地区非饱和粉质黏土力学性质、抗剪强度、渗透系数等有重要意义。三、对一定基质吸力下的非饱和土进行一次冻融过程的三轴试验,得到土体常温、冻结及冻融后的强度参数。结果表明:冻结后相比常温土体的粘聚力及内摩擦角均增高,且粘聚力的增幅很大,内摩擦角略有增高;冻融后相比常温土体粘聚力及内摩擦角均降低,且粘聚力的降幅很大,内摩擦角略有降低。四、以试验所获不同情况下土体参数为基础,进行越冬基坑的数值模拟分析。研究了越冬基坑变形,水平冻胀力等变化规律;研究表明采用随温度变化土体参数的数值模拟更接近基坑的实际冻融过程。


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