寒区工程冻胀破坏的力学机理与计算模式

采用实验与理论分析相结合，宏观特性与微观机理相渗透的方法，研究了冻土破坏的过程和机理。着重探讨了冻土断裂破坏的力学特性，如Kic 、KIIc和诸影响因素的定量关系，I-II型复合断裂破坏的准则，如此把断裂力学理论和方法引入冻土力学中，通过对冻土断裂破坏的发生，发展过程进行宏观结合的研究。借以建立与传统方法不同的冻土破坏准则，丰富和发展了冻土力学的理论和实验方法。在冻土破坏微观机制研究方面。用激光散斑方法进行了微裂纹区形状和尺寸的实验研究，同时采用多种破坏准则进行了理论分析计算，认为库伦一摩尔理论更适合冻土。在冻胀模式计算方面，提出了适合工程应用的冻胀量解析算法，并在实际工程中得到应用，具有广泛地应用前景。 2100433B

在本项目中主要进行了冻胀破坏机理和冻害预报的研究。在冻胀破坏机理方面，采用断裂力学理论和方法，研究了冻土脆性破坏特征，冻土断裂钢度测试的理论和方法，提出了冻土脆性破坏的准则。冻土断裂力学可应用于各种工程基础上抗冻胀分析，是对传统方法的补充和发展。首次将激光散斑法用于冻土破坏机理的研究，通过一系列散斑图的分析，给出了微裂纹损伤区的发展过程和形貌，测定了韧性破坏指标δc，从而为冻土宏微观力学行为研究及弹塑性断裂韧度测定提供了有效途径。在冻害预报方面，基于地基土冻结过程的水热力耦合作用。建立了冻胀位移的冻胀力计算的模式，推导了该耦合问题的求解方程，编制了相应的计算程序，可用于各种地基基础的冻害预报。 2100433B

李甲林、王正中编著的这本《渠道衬砌冻胀破坏力学模型及防冻胀结构》在系统分析国内外资料的基础上，针对旱寒灌区普遍存在的衬砌渠道冻胀破坏问题进行深入系统的研究、对近年来相关成果予以凝练升华而成。全书共分8章，内容包括：渠道冻胀研究进展；混凝土衬砌渠道冻胀机理及破坏特征；渠道衬砌冻胀破坏力学模型研究；冻土力学特性及本构；土体冻胀过程中“水、热、力”三场耦合数值模拟；混凝土衬砌渠道冻胀数值模拟及抗冻胀研究；高地下水水位下滤透式刚柔耦合衬砌结构抗冻胀应用研究；基于敏感性分析的渠道抗冻胀措施优化研究。