季节冻土地区圆形人工冻结壁模型试验研究

为推动人工冻结技术在基坑支护中的应用，本书开展了季节冻土区圆形冻结壁的模型试验研究，揭示在该环境中人工冻结壁温度、冻胀力的变化分布规律。在对国内外相关研究进行系统总结与深入分析的基础上，采用相似模型试验、理论分析、有限元模拟等方法，以冻结壁为研究对象，考虑了季节冻土层中负温温度环境的影响，完成了以下方面的研究工作： 1、通过相似理论分析，对试验进行了模化设计，得到了温度、应力、变形等相似准则。在深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，进行了季节冻土层下圆形冻结壁模型试验，分析了人工冻结壁温度、冻胀力的变化分布规律。2、对试验所使用的徐州粉质粘土完成了物理、力学、热学性质的相关实验。包括：粒度成份、塑液限、弹性模量及泊松比、单轴抗压强度、末冻水含量、起始冻结温度、导热系数、比热等实验，分析了相关性质的简化公式。3、以分凝势理论为基础，基于孔隙率变化率指标，建立了宏观冻胀模型。利用ABAQUS软件二次开发平台，进行了基于该模型的人工冻结冻胀有限元模拟，并通过室内冻胀实验数据进行验证，沿冻土试样高度方向的孔隙率、含水量、冻胀量、冻深等数据具有很好的一致性，检验了冻胀模型的适用性。4、对人工冻结壁进行了有限元数值模拟，分析了季节冻土环境下的温度场特征，同时对耗能特性进行了研究。