為研究?jī)雒涍^程中管-土之間的相互作用規(guī)律及受力特征,以不銹鋼管及凍脹敏感性粉質(zhì)黏土為材料,在沒有外界水源補(bǔ)充的小型環(huán)境模型試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)。首先,黏貼電阻應(yīng)變片于管道上,并將管道及其支架放置于敞口保溫箱內(nèi);其次,填裝土樣并同步在每個(gè)測(cè)點(diǎn)布置溫度、水分和土壓力傳感器;最后,在試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土體的溫度、含水率、土壓力、凍脹量及管道的變形和應(yīng)力等變量,主要分析與討論降溫階段即持續(xù)70 h的凍脹階段所采集數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明:凍脹過程中管道抑制土體凍脹的實(shí)質(zhì)是抑制土體的水分遷移;管土之間相互協(xié)調(diào)發(fā)展且始終保持著動(dòng)態(tài)平衡,凍脹導(dǎo)致管道發(fā)生變形的同時(shí)管道又約束著土體的凍脹,凍脹受約束而產(chǎn)生土壓力;管道變形以及與管道的距離決定管道對(duì)土體凍脹的約束程度;管道變形越小,約束率越大,土壓力越大,水分遷移量越小,凍脹越小;而同一時(shí)刻管軸線兩側(cè)土體的凍脹明顯比管底土體的大,且距離管道越遠(yuǎn)的位置,約束率越小,土壓力越小,水分遷移量越大,凍脹越大;土壓力隨著時(shí)間而增大,與約束率呈指數(shù)增大的關(guān)系,但與凍脹呈指數(shù)衰減的關(guān)系;凍脹引起管道產(chǎn)生軸向及環(huán)向應(yīng)力,軸向最不利應(yīng)力分布位置為管中4/8處;環(huán)向應(yīng)力的存在說明管道...

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【部分圖文】：

圖1試驗(yàn)設(shè)備示意圖

試驗(yàn)開始前，先將耐低溫應(yīng)變片黏貼在管道相應(yīng)位置(如圖3(a)所示)，并做好防水處理；沿著管道軸向分為4個(gè)截面，依次為1/8,2/8,3/8和4/8截面，每個(gè)截面布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別在管頂、管側(cè)和管底處，每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別沿著軸向和環(huán)向黏貼2片，總計(jì)24片。接著將管道按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的約束類型....

圖2試驗(yàn)流程

圖1試驗(yàn)設(shè)備示意圖1.3.2傳感器

圖3測(cè)點(diǎn)布置

本試驗(yàn)結(jié)果主要分析降溫階段即土體的凍脹過程，且在試驗(yàn)過程中沒有外界水源補(bǔ)充。在土體凍結(jié)過程中，標(biāo)志凍結(jié)特性的變量包括溫度梯度、凍結(jié)深度、凍結(jié)速率和凍結(jié)鋒面等，而溫度是發(fā)生凍脹的先決環(huán)境條件。試驗(yàn)結(jié)果以總的溫度控制流程和溫度傳感器布置點(diǎn)所測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)土體溫度隨深度分布得到凍結(jié)....

圖4不同時(shí)刻土體溫度隨深度分布

以t0～t3時(shí)刻為例進(jìn)行分析，獲取不同時(shí)刻管底土體剖面的溫度變化如圖5所示。由圖5可見：降溫前土體整體恒溫在6℃左右；在降溫過程中，溫度從土體表面自上而下隨著時(shí)間逐漸降低；試驗(yàn)持續(xù)到70h時(shí)停止，此時(shí)，200mm深度處的土體溫度降低到負(fù)值，且上表面最低溫度達(dá)到-8℃。-0.1....

本文編號(hào)：3930164