多年冻土地区路基裂缝形成机理的离心模型试验研究

利用离心模型试验研究多年冻土地区高路堤裂缝的形成机理。通过在离心机中设置制冷装置摸拟冻土区高路堤在冻融过程中路基体内应力-应变状态，水热状态的变化，从而对裂缝产生的条件、影响因素（如上限的不均匀变化，水分的影响等）给予分析，在此基础上继续进行防止裂缝出现的可能措施的离心模型试验，力争在裂缝产生机理的防治措施方面取得一定成果。 2100433B

本项目将研究集料和胶凝材料体系对混凝土体积变化和收缩裂缝的影响机理，复杂应力条件下混凝土裂缝形成和发展的机理，裂缝发展的基本力学特征与控制参数，不同几何形状试件中裂缝尖端弱化奇异场的表征因子及其双K断裂参数，钢筋的桥联作用及钢筋混凝土的断裂特征，建立裂缝生成及扩展的断裂判据，给出使用条件下裂缝的预测预报方法；研制裂缝监测光纤光栅网络，实时监测混凝土裂缝的产生，确定裂缝位置，探索用混凝土电磁感应法对裂缝特性及危害程度进行诊断的新方法；采用一种新型纤维编织网增强高性能混凝土，对已开裂部分局部加强，探索出对结构裂缝无害性分散化和对裂缝控制的有效方法；研制纤维编织网喷射ECC复合薄层，发展对已裂结构有效修复的新途径。使我们能够在对裂缝形成与发展机理深入了解的基础上，给出评价混凝土结构裂缝的断裂准则和预测预报方法，提出结构裂缝诊断、控制与修复的新方法。研究工作有重要的学术意义和普遍的工程应用价值。 2100433B

机场复合道面是近年来机场工程领域研究的重要课题，而反射裂缝是机场复合道面的主要破坏形式之一，因而研究机场复合道面反射裂缝的形成和演变的机理对机场复合道面的合理设计是非常必要的。本项目将引入弹塑性断裂力学和无网格方法研究机场复合道面反射裂缝，首先研究弹塑性断裂力学的扩展的无单元Galerkin方法，并对含反射裂缝、层间裂缝和基层裂缝的机场复合道面进行实验研究；利用弹塑性断裂力学的扩展的无单元Galerkin方法对含反射裂缝、层间裂缝和基层裂缝的机场复合道面进行数值分析，研究其裂缝扩展路径。最后根据实验和数值分析结果，分析机场复合道面反射裂缝形成和演变的机理。本项目研究将促进机场复合道面和半刚性基层沥青路面反射裂缝的研究进展，为机场复合道面设计提供参考，也将促进非线性问题和断裂力学无网格方法的研究进展。

机场复合道面是近年来机场工程领域研究的重要课题，而反射裂缝是机场复合道面的主要破坏形式之一，因而研究机场复合道面反射裂缝的形成和演变的机理对机场复合道面的合理设计是非常必要的。本项目引入弹塑性断裂力学和无网格方法研究机场复合道面反射裂缝，首先研究了断裂力学和弹塑性断裂力学的扩展的无单Galerkin方法、弹性动力学和弹塑性大变形问题的改进的无单元Galerkin方法、弹性地基板的无网格方法、以及三维问题的维数分裂无网格方法，并对含反射裂缝、层间裂缝和基层裂缝的机场复合道面进行了实验研究；利用断裂力学和弹塑性断裂力学的扩展的无单元Galerkin方法对含反射裂缝、层间裂缝和基层裂缝的机场复合道面进行了数值分析，研究其裂缝扩展路径。最后根据实验和数值分析结果，分析了机场复合道面反射裂缝形成和演变的机理。本项目现已发表期刊论文14篇(其中SCI收录8篇)，会议论文4篇，另外还有5篇期刊论文已录用；国际会议邀请报告4人次；培养硕士生6名(已毕业)。本项目研究将促进机场复合道面和半刚性基层沥青路面反射裂缝的研究进展，为机场复合道面设计提供参考，也将促进非线性问题和断裂力学无网格方法的研究进展。 2100433B