季节性冻土区越冬基坑水平冻胀力研究

发布时间：2018-01-18 08:05

  本文关键词：季节性冻土区越冬基坑水平冻胀力研究　出处：《北京交通大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：基坑与外界的热量交换为双向散热,常规天然地面热交换为单向散热,因此,其冻结规律有所不同,水平冻胀力产生机理发生变化。论文首先分析了越冬基坑水平冻胀力的影响因素,通过Comsol Multiphysics多物理场耦合有限元分析软件,分析了不同极端负温(-4℃、-6℃、-10℃、-15℃)、不同热传导系数(1.7W/(m·K)、2.0W/(m·K)、2.2W/(m·K)、不同支护刚度(支护桩为C20、C30、C50)、不同基坑深度(6m、10m)、不同初始含水量(含水量分别为15%、20%、30%)、不同补水(开放或封闭)等不同条件下的基坑水平冻胀力变化规律。通过以上内容的研究,提出了以下研究结论： (1)极端温度为-4℃、-6℃C、-10℃C、-15℃时其基坑的冻结深度分别为1.52m,2.04m,2.75m,3.85m;而最大水平冻胀力分别为235.4kPa、259.5kPa、287.7kPa、305.9kPa。极端温度越低,冻结深度越大,水平冻胀力也越大,呈线性递增。 (2)热传导系数分别为1.7W(m·K)、2.0W/(m·K)、2.2W/(m·K)时其基坑的冻结深度分别为1.48m,2.04m,2.80m,最大水平冻胀力分别为259.5kPa、288.5kPa、296.8kPa。热传导系数越大,冻结深度略深,水平冻胀力越大,呈线性递增。 (3)含水量影响冻结深度,含水量分别为15%,20%,30%,%时其冻结深度分别为2.34m,2.04m,1.95m；最大水平冻胀力分别为238.4kPa、259.5kPa、280.8kPa;出现于基坑深度的中上部,与冻结深度几乎一致。含水量越大,冻结深度略浅,水平冻胀力越大,呈线性递增。 (4)支护刚度基本不影响冻结深度,C20、C30、C50三种不同刚性支护条件,在-6℃时,冻结深度基本保持在2.0m左右；初始状态,其水平冻胀力较大,分别为76.9kPa、173.5kPa、189.2kPa;最大水平冻胀力分别为：259.5kPa、291.5kPa、303.5kPa。刚性越大,水平冻胀力越大,呈线性递增。 (5)基坑不同开挖深度6m和10m时,最大水平冻胀力分别为：259.5kPa、287.8kPa。 (6)封闭条件和开放条件下,对水平冻胀力影响较大,有水分供给时,水平冻胀力大,最大水平冻胀力分别为：259.5kPa、512.9kPa。 最后,根据各因素对越冬基坑水平冻胀力的影响规律,提出包括排水、隔水保温等措施用以消除或削弱水平冻胀力。
[Abstract]:The heat exchange between the foundation pit and the outside world is bidirectional heat dissipation, and the conventional natural surface heat exchange is one-way heat dissipation, so its freezing law is different. The mechanism of horizontal frost heaving force changes. Firstly, the paper analyzes the influence factors of horizontal frost heave force in wintering foundation pit. By means of Comsol Multiphysics multi-physical field coupling finite element analysis software, the negative temperature of different extreme temperature is analyzed, that is, 6 鈩，

本文编号：1440135