冻结法施工中围岩的冻胀应力、冻胀应变和冻胀潜势

张帅伟; 李顺群; 陈立航; 闫心怡; 张丙坤; 杨长松; 冯洪川

doi:10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.019

森林工程 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (03) : 629 -635. DOI: 10.7525/j.issn.1006-8023.2025.03.019

道路与交通

冻结法施工中围岩的冻胀应力、冻胀应变和冻胀潜势

张帅伟 ¹^,² ,
李顺群 ¹^,²^,^* ,
陈立航 ³ ,
闫心怡 ¹ ,
张丙坤 ⁴ ,
杨长松 ⁴ ,
冯洪川 ¹

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Freezing method construction of surrounding rock freezing expansion stress freezing expansion strain and freezing expansion potential

Shuaiwei ZHANG ¹^,² ,
Shunqun LI ¹^,²^,^* ,
Lihang CHEN ³ ,
Xinyi YAN ¹ ,
Bingkun ZHANG ⁴ ,
Changsong YANG ⁴ ,
Hongchuan FENG ¹

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摘要

为预测和控制冻结法施工中围岩的冻胀行为，依据弹塑性体在具有膨胀趋势时可蓄积变形能的理论，分析具有膨胀趋势受约束的冻土具有该类变形能，并在约束不足或解除时表现为冻胀应力和冻胀应变。为此，在弹性变形能理论基础上，提出冻胀潜势的概念及其表述。该概念以冻胀应力和冻胀应变函数为参数，表征围岩因冻结而蓄积在土体中的变形能。并在此基础上，对某地铁沿线的粉质黏土进行系列冻胀试验。经计算得到了不同温度时的冻胀应力、冻胀应变，当冻结温度为-10 ℃时，冻胀应力、冻胀应变和冻胀率分别为0.338 MPa、0.446%、3.13%，计算结果与工程实际需求基本吻合。冻胀潜势可用来描述岩土体的整体冻胀行为，也对丰富和发展冻土理论和冻结法技术提供新的思路和途径。