季节冻土层与人工冻结壁相互作用机制

依据相似准则进行室内季节冻土层与人工冻结壁共同工作围护体系的破坏试验，确定破坏机制与约束效果。运用传热学、冻土粘弹塑力学等理论，在季节冻土层地温、约束作用可变条件下，得到冻结壁的非均匀温度场、冻结壁内塑性区动态发展规律、壁外侧土压力沿深度变化规律，建立该体系水、热、力耦合空间模型，编制相关程序，数值分析不同气温、冻土层厚度、土质条件、水文地质条件、季节冻土层对冻结壁上端部的约束效果，冻结壁厚度减小趋势。与无季节冻结层约束的冻结壁水平位移、变形、以壁内冻结管为中心的温度场非均匀程度进行对比分析，建立有约束条件的人工冻结壁设计理论。利用破坏试验的位移、温度等实测数据对理论进行完善。本研究成果利用地壳天然冻土层，对传统的直立板墙自由边界计算模型给与创新。为明显降低冻结壁厚度提供了科学依据，在理论上形成新的计算体系，对进一步提高围护结构工程的安全度、降低经济造价具有重要的实际意义和广阔的应用前景。 2100433B

人工冻结法是重要的深部和城市地下工程的特殊施工方法，在矿山建设、城市地铁、深基坑等领域得到了广泛的应用，然而在冻结工程中往往会因为冻结壁整体强度不足或不交圈，造成冻结管断裂、结构物压裂等事故，造成重大经济损失和社会影响。针对人工冻结工程中冻结壁的安全检测问题，本课题提出在研究冻结壁电磁特性的基础上，利用地质雷达进行冻结壁无损检测的方法。.首先通过现场采样试验，掌握人工冻结壁的电磁特性；在此基础上，采用数值模拟、模型试验和现场实测相结合的方法，建立冻结壁厚度和缺陷高精度检测的理论，为人工冻结工程的设计和检测提供科学依据。本项目研究对深部和城市地下工程中的人工冻结壁安全检测有广阔的应用前景，对于冻土区工程建设也有重要的借鉴意义。 2100433B