地下水对冻土区桩基热力特性影响研究

发布时间：2022-05-12 18:59

　　在全球气温上升的大背景下,随着降水的增加,冰川冰及地下冰的融化,极大的增加地下水出现的可能性。且地下水的对流热使得相邻范围内的冻土升温甚至融化,将严重威胁冻土区桩基工程的服役性能。因此,在桩基运营期间内因地下水热效应而引起的桩基病害问题是冻土工程面临的新挑战。为此,本文通过制备冻土-结构接触面试样,探究升温诱发冻土-结构接触面力学特征变化过程,并构建多因素耦合下冻土-结构接触面摩擦特性数学表达式;同时基于桩基工程勘测资料,结合冻土-结构接触面摩擦特性数学表征,构建桩-土体系温度场及应力场计算模型,探析地下水热效应对桩-土体系温度场的热扰动规律及桩基承载性能的劣化规律。可为认知冻土-结构接触面强度劣化机制及摩擦特性分析提供试验及理论依据,且是对寒区桩基结构设计及灾害认知的有益补充。针对正融过程中冻土-结构接触面摩擦特性的演化规律问题,开展正融过程中冻土-结构接触面直剪试验得出:在正融过程中接触面抗剪强度随着温度的升高而降低,在含水率为30%及40%时,抗剪强度与温度近似呈现线性关系。当含水率升高至50%及60%时,抗剪强度在-1℃～-0.5℃阶段急剧下降;随着冻土-结构接触面温度的升高,... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 本课题研究领域国内外的研究现状
        1.2.1 土-结构接触面摩擦特性研究现状
        1.2.2 冻土区桩基承载性能研究现状
        1.2.3 研究现状总结
        1.2.4 问题的提出
    1.3 本课题拟研究内容、研究方案及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方案
        1.3.3 主要技术路线
2 冻土-结构接触面摩擦特性试验研究
    2.1 冻土-结构接触面直剪试验研究
        2.1.1 试验测试设备及试样制备
        2.1.2 试验测试分组及测试过程
    2.2 冻土-结构接触面直剪试验结果
        2.2.1 冻土-结构接触面抗剪强度规律分析
        2.2.2 冻土-结构接触面强度指标规律分析
        2.2.3 冻土-结构接触面摩擦特性分析
    2.3 本章小结
3 地下水对冻土区桩-土体系温度场影响分析
    3.1 控制方程
    3.2 数值模型建立过程
        3.2.1 数学模型
        3.2.2 几何模型及参数选取
        3.2.3 初始条件及边界条件
        3.2.4 工况划分及数值计算模型
    3.3 数值模拟结果与分析
        3.3.1 地下水对桩-土体系温度场的影响分析
        3.3.2 桩-土接触面温度分布
        3.3.3 地下水对冻土层的影响范围分析
    3.4 本章小结
4 地下水对冻土区桩基承载性能影响分析
    4.1 控制方程
    4.2 数值模型建立过程
        4.2.1 几何模型及参数选取
        4.2.2 边界条件及荷载加载方案
        4.2.3 工况划分及数值计算模型
    4.3 模拟结果与分析
        4.3.1 地下水对桩基轴力的影响分析
        4.3.2 地下水对桩基侧摩阻力的影响分析
        4.3.3 地下水对桩基承载力的影响分析
        4.3.4 地下水对桩-土体系位移场的影响分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3652824