Experimental Study on Horizontal Frost Heave Force of Deep Foundation Pit
-
摘要: 依托呼和浩特市某地铁车站基坑工程，通过室内模型试验和数值模拟分析，结合呼和浩特市气候条件，模拟极端降温过程，分析研究深基坑的土体温度变化分布特征、水平冻胀应力分布规律以及冻胀引起土体及支护结构的变形规律。研究表明：外侧土体温度变化梯度大，内部土体温度相对稳定且变化相对滞后，基坑最大冻深可达到1.1～1.2 m；随基坑深度的增加，水平冻胀力先增大后减小，呈抛物线分布模式，最大值出现在深度约8～10 m处；极端气候条件下，基坑最大水平冻胀力达120～140 kN，对基坑支护的设计与施工产生不可忽视的影响，为严寒地区深基坑工程提供借鉴和参考。Abstract: Based on the foundation pit of a subway station in Hohhot City, the extreme cooling process was simulated according to the local climate conditions. Through indoor model experiments and numerical simulation, the distribution characteristics of soil temperature, frost heaving stress and the deformation law of soil and diaphragm wall under the action of freeze-thaw cycle were studied. The results show that: the outer soil temperature gradient is large, and the internal soil temperature is relatively stable and the change is relatively lag, with maximum freezing depth of the foundation pit being 1.1～1.2 m; the horizontal frost heaving force increases at first and then decreases with the depth of the foundation pit, showing a parabola distribution pattern, and the maximum value appears at the depth of about 8～10 m; under the extreme climate conditions, the maximum horizontal frost heaving force reaches 120～140 kN. It has a great influence on the design and construction, and provides reference for deep foundation pit engineering in severe cold area.
-
表 1 土体热物理参数及材料参数表
材料及
参数密度/
（kg·m−3）孔隙比 渗透
系数/
(m·d−1)压缩
模量/
MPa导热
系数/
(W·m−1·℃−1)比热容/
(kJ·m−1·℃−1)素填土 1900 0.51 0.3 5.3 1.92 1.20 粉质黏土 2010 0.63 0.5 6.4 1.29 1.15 粉砂土 2030 0.53 1 13 1.94 1.03 黏土 1960 0.79 0.05 9.7 1.33 1.31 冰 918 2.31 2.10 水 1000 0.63 4.20 
下载: 导出CSV
-
[1] JGJ 118—2011 冻土地区建筑地基基础设计规范[S]. 2012. [2] 杜东宁. 基于冻融循环作用的基坑变形机理及支护方案优化研究[D]. 阜新: 辽宁工程技术大学, 2015. [3] 东兆星,崔广心. 深基坑支护冻土墙力学特性研究综述[J]. 岩土力学,2002,23(5):622-626. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2002.05.021 [4] 王衍森,蒋武军,庞法扬,等. 某深基坑冻土墙应力与变形的数值计算[J]. 中国矿业大学报,2002,31(3):285-288. [5] 徐学燕,吉植强,张晨熙. 模拟季节冻土层影响的冻土墙模型试验[J]. 岩土力学,2010,(6):1705-1708. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2010.06.005 [6] 李宝花,杨更社,王连花,等. 冻土墙冻结温度场和应力场耦合的有限元分析[J]. 西安科技学院学报,2003,(2):143-146. [7] 彭 第. 基坑冻土挡墙强度及其影响因素的试验研究[D]. 长春: 吉林大学, 2012. [8] 王艳杰. 季节性冻土区越冬基坑水平冻胀力研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2014. [9] 姚直书,陈 烨,夏红兵. 特深基坑排桩冻土墙围护结构的冻胀力模型试验研究[J]. 岩土力学与工程学报,2007,(2):415-420. [10] 鲁先龙,陈湘生,乾增珍. 深基坑中冻土墙与内衬相互作用的数值模拟研究[J]. 岩石力学与工程学报,2004,(13):2286-2291. doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2004.13.030 [11] 朱志武,宁建国,马 巍. 基于损伤的冻土本构模型及水热力三场耦合数值模拟研究[J]. 中国科学,2010,(6):72-75. -
图(9) / 表(1)
计量
- 文章访问数: 100
- HTML全文浏览量: 43
- PDF下载量: 29
- 被引次数: 0
