凍土的案例
中國凍土分布
分布中國多年凍土又可分為高緯度多年凍土和高海拔多年凍土，前者分布在東北地區(qū)，后者分布在西部高山高原及東部一些較高山地（如大興安嶺南端的黃崗梁山地、長白山、五臺山、太白山）。
①東北凍土區(qū)為歐亞大陸凍土區(qū)的南部地帶，凍土分布具有明顯的緯度地帶性規(guī)律，自北而南，分布的面積減少。本區(qū)有寬闊的島狀凍土區(qū)（南北寬200～400 公里），其熱狀態(tài)很不穩(wěn)定，對外界環(huán)境因素改變極為敏感。東北凍土區(qū)的自然地理南界變化在北緯46°36＇～49°24＇，是以年均溫0℃ 等值線為軸線擺動(dòng)于0℃和±1℃等值線之間的一條線。
②在西部高山高原和東部一些山地，一定的海拔高度以上（即多年凍土分布下界）方有多年凍土出現(xiàn)。凍土分布具有垂直分帶規(guī)律，如祁連山熱水地區(qū)海拔3480 米出現(xiàn)島狀凍土帶，3 780 米以上出現(xiàn)連續(xù)凍土帶；前者在青藏公路上的昆侖山上分布于海拔4200 米左右，后者則分布于4350 米左右。青藏高原凍土區(qū)是世界中、低緯度地帶海拔最高（平均4000 米以上）、面積最大（超過100 萬平方公里）的凍土區(qū)，其分布范圍北起昆侖山，南至喜馬拉雅山，西抵國界，東緣至橫斷山脈西部、巴顏喀拉山和阿尼馬卿山東南部。在上述范圍內(nèi)有大片連續(xù)的多年凍土和島狀多年凍土。在青藏高原地勢西北高、東南低，年均溫和降水分布西、北低，東、南高的總格局影響下，凍土分布面積由北和西北向南和東南方向減少。高原凍土最發(fā)育的地區(qū)在昆侖山至唐古拉山南區(qū)間，本區(qū)除大河湖融區(qū)和構(gòu)造地?zé)崛趨^(qū)外，多年凍土基本呈連續(xù)分布。往南到喜馬拉雅山為島狀凍土區(qū)，僅藏南谷地出現(xiàn)季節(jié)凍土區(qū)。中國高海拔多年凍土分布也表現(xiàn)出一定的緯向和經(jīng)向的變化規(guī)律。凍土分布下界值隨緯度降低而升高。二者呈直線相關(guān)。凍土分布下界值中國境內(nèi)南北最大相差達(dá)3000 米，除阿爾泰山和天山西部積雪很厚的地區(qū)外，下界處年均溫由北而南逐漸降低（由-3～-2℃以下）。
展開 青藏鐵路建設(shè)中凍土工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究
青藏鐵路格拉段將穿越約547km多年凍土地段，全線線路海拔高程大于4000m地段約960km，在唐古拉山越嶺地段，線路最高海拔為5072m，為世界鐵路海拔之最。“高原”和“凍土”問題是本線的兩大難題，其特殊性和復(fù)雜性在世界上獨(dú)一無二。
在青藏高原多年凍土地區(qū)建設(shè)鐵路是從未實(shí)踐過的新的技術(shù)領(lǐng)域，隨著幾十年來自然條件和氣候的變化、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、科研成果和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，我們對自然和凍土的認(rèn)識也在不斷的加深。七十年代以前我們認(rèn)為高原凍土是發(fā)育的，而目前現(xiàn)狀是隨著全球氣溫升高，高原凍土呈退縮趨勢；七十年代以前研究重點(diǎn)側(cè)重于凍土腹部地帶的高含冰量凍土，但青藏公路整治的情況表明，凍土區(qū)邊緣地帶及高溫凍土地帶各類工程病害多于低溫凍土地帶；過去確定一個(gè)路基臨界高度來涵蓋全線，現(xiàn)在看來必須按不同地溫分區(qū)、土質(zhì)及氣候條件來考慮路基合理高度；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展及新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，為防治各類工程凍害提供了新的手段，有必要對其進(jìn)行應(yīng)用研究。所以青藏線格拉段的修建仍帶有很強(qiáng)的探索性、科研性，為了盡快取得高原多年凍土區(qū)鐵路設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，先行試驗(yàn)段的建設(shè)具有不可替代的重要意義。“高原多年凍土區(qū)試驗(yàn)工程”也充分體現(xiàn)了我們在高原多年凍土區(qū)的設(shè)計(jì)思想，是設(shè)計(jì)原則的檢驗(yàn)，其各階段的觀測結(jié)果將分別是指導(dǎo)、調(diào)整設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)青藏線格拉段鐵路的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工。
二、立項(xiàng)科學(xué)依據(jù)
青藏鐵路修筑的兩大關(guān)鍵問題：高原和凍土。青藏鐵路成功的關(guān)鍵在于路基工程，而路基工程的關(guān)鍵在凍土，凍土作為一個(gè)極為重要的關(guān)鍵因素，必須進(jìn)行深入的研究，以此來保證青藏鐵路工程的順利實(shí)施和正常高速運(yùn)營。
青藏鐵路路基穩(wěn)定性要求。凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質(zhì)，含有豐富的地下冰，水分產(chǎn)生遷移并具有相變變化特征，因此，凍土具有流變性，其長期強(qiáng)度遠(yuǎn)低于瞬時(shí)強(qiáng)度特征，并具有融化下沉性和凍脹性。
展開 青藏高原凍土活動(dòng)層增厚20厘米以上
中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所研究人員一項(xiàng)最新研究表明，青藏高原的多年凍土層在過去幾十年來持續(xù)變化，已經(jīng)導(dǎo)致活動(dòng)層厚度平均增厚２０厘米以上，使大量固存于多年凍土層上限附近的地下冰融化。
中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所研究人員趙林介紹，多年凍土在我國青藏高原廣泛分布，分布面積約為１３０萬平方公里。持續(xù)多年的觀測和分析研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原的多年凍土在過去幾十年來持續(xù)變化，已經(jīng)導(dǎo)致活動(dòng)層厚度平均增厚２０厘米以上，使大量固存于多年凍土層上限附近的地下冰融化。
研究人員表示，青藏高原多年凍土層在形成的漫長過程中，凍土層不斷集聚大量水分并以固態(tài)形式長期儲存于多年凍土層內(nèi)，如此長期反復(fù)的凍結(jié)作用造成參與高原冰凍圈中水分循環(huán)的數(shù)量逐年減少，必然對高原內(nèi)部及北部邊緣地帶局域水循環(huán)和小氣候產(chǎn)生影響。
他們認(rèn)為，隨著全球氣候變暖，部分多年凍土層消融，肯定可以從已融化的凍土層中釋放出少部分水分補(bǔ)充地下水，用于調(diào)節(jié)區(qū)域水資源，但這部分能夠補(bǔ)充于地下水資源的數(shù)量到底有多少、對區(qū)域水資源調(diào)節(jié)作用有多大，取決于很多因素，如氣候變化的方式、幅度、凍土融化速率、深度以及局地巖性、排水和水文地質(zhì)條件等，是個(gè)復(fù)雜的巨大系統(tǒng)過程，有待于進(jìn)一步深入研究。
展開 abaqus凍土路基的溫度-水分-變形多場耦合分析
青藏公路有上百公里修建在凍土區(qū)。凍土路基產(chǎn)生的變形與內(nèi)地路基產(chǎn)生的變形不同。凍土路基隨著季節(jié)的交替發(fā)生凍結(jié)與融化的同時(shí)路面會產(chǎn)生相應(yīng)的變形，并且這樣的變形隨著時(shí)間的推移還在持續(xù)不斷的變化。在同一路基橫斷面處，由于凍土路基溫度場和水分場分布的不同，路基表面會產(chǎn)生不均勻變形，即在道路橫向發(fā)生了變形。在青藏公路的不同路段，由于不同的路基填料、不同的路基高度、不同的多年凍土類型以及不同的路側(cè)積水等情況，會使得凍土路基形成縱向的波浪變形。
1 路基溫度場
溫度場的控制方程如下所示
由于凍土路基會存在凍結(jié)和融化過程，這就會伴隨著相變熱的產(chǎn)生，因此需要在傳統(tǒng)溫度控制方程中額外考慮相變熱的的影響。
路基的溫度場邊界比較復(fù)雜，本文采用第二類和第三類邊界條件，考慮太陽輻射、對流換熱和地面有效輻射的影響。太陽輻射主要影響大氣溫度變化，這里采用下式描述大氣溫度變化
對流換熱則采用下式描述
建立如圖所示的有限元模型
可以計(jì)算得到路基的溫度場分布和一年中路基的溫度變化如圖所示
2 水分場分析
凍土路基的變形與水的凍結(jié)和融化息息相關(guān)。所以分析凍土路基的變形時(shí)必須考慮水場分布的影響。
路基中水分場遷移可以通過達(dá)西定律來描述
由于凍土路基中，水分凍結(jié)后，水分會發(fā)生遷移，因此需要考慮相變對水分遷移的影響。
計(jì)算得到的飽和度分布如圖所示
3 變形場分析
凍土路基的變形包括融沉變形和車載變形。進(jìn)行變形場分析時(shí)，采用摩爾庫倫準(zhǔn)則
路面的車輛載荷采用脈沖載荷來模擬，如下圖所示
同時(shí)，水分的凍結(jié)時(shí)會產(chǎn)生凍脹變形，因此需要考慮凍脹率的影響。這里凍脹率選擇為0.03。
結(jié)合溫度場分析和水分場分析可以獲得路基的變形結(jié)果。
展開 
abaqus凍土路基的溫度-水分-變形多場耦合分析
青藏公路有上百公里修建在凍土區(qū)。凍土路基產(chǎn)生的變形與內(nèi)地路基產(chǎn)生的變形不同。凍土路基隨著季節(jié)的交替發(fā)生凍結(jié)與融化的同時(shí)路面會產(chǎn)生相應(yīng)的變形，并且這樣的變形隨著時(shí)間的推移還在持續(xù)不斷的變化。在同一路基橫斷面處，由于凍土路基溫度場和水分場分布的不同，路基表面會產(chǎn)生不均勻變形，即在道路橫向發(fā)生了變形。在青藏公路的不同路段，由于不同的路基填料、不同的路基高度、不同的多年凍土類型以及不同的路側(cè)積水等情況，會使得凍土路基形成縱向的波浪變形。
1 路基溫度場
溫度場的控制方程如下所示
由于凍土路基會存在凍結(jié)和融化過程，這就會伴隨著相變熱的產(chǎn)生，因此需要在傳統(tǒng)溫度控制方程中額外考慮相變熱的的影響。
路基的溫度場邊界比較復(fù)雜，本文采用第二類和第三類邊界條件，考慮太陽輻射、對流換熱和地面有效輻射的影響。太陽輻射主要影響大氣溫度變化，這里采用下式描述大氣溫度變化
對流換熱則采用下式描述
建立如圖所示的有限元模型
可以計(jì)算得到路基的溫度場分布和一年中路基的溫度變化如圖所示
2 水分場分析
凍土路基的變形與水的凍結(jié)和融化息息相關(guān)。所以分析凍土路基的變形時(shí)必須考慮水場分布的影響。
路基中水分場遷移可以通過達(dá)西定律來描述
由于凍土路基中，水分凍結(jié)后，水分會發(fā)生遷移，因此需要考慮相變對水分遷移的影響。
計(jì)算得到的飽和度分布如圖所示
3 變形場分析
凍土路基的變形包括融沉變形和車載變形。進(jìn)行變形場分析時(shí)，采用摩爾庫倫準(zhǔn)則
路面的車輛載荷采用脈沖載荷來模擬，如下圖所示
同時(shí)，水分的凍結(jié)時(shí)會產(chǎn)生凍脹變形，因此需要考慮凍脹率的影響。這里凍脹率選擇為0.03。
結(jié)合溫度場分析和水分場分析可以獲得路基的變形結(jié)果。
本文中，溫度場分析通過film子程序和dflux子程序定義溫度邊界，通過hetval子程序定義相變熱。
展開 凍土主要性狀
（一）診斷層和診斷特性：
凍土具有永凍土壤溫度狀況，具有暗色或淡色表層，地表具有多邊形土或石環(huán)狀、條紋狀等凍融蠕動(dòng)形態(tài)特征。
（二）形態(tài)特征：
土體淺薄，厚度一般不超過50厘米，由于凍土中土壤水分狀況差異，反映在具常潮濕土壤水分狀況的濕凍土和具干旱土壤水分狀況的干凍土兩個(gè)亞綱的剖面構(gòu)型上有著明顯差異，濕凍土剖面構(gòu)型為O—Oi—Cg或Oi—Cg型，干凍土為J—Ah—Bz—Ck型，
（三）理化性質(zhì)：
凍土有機(jī)質(zhì)含量不高，腐殖質(zhì)含量為10—20克每千克，腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，70%以上是富里酸，呈酸性或堿性反應(yīng)，陽離子代換量低，一般為10厘摩爾（+）每千克土左右，土壤粘粒含量少，而且淋失非常微弱，營養(yǎng)元素貧乏。
展開 拱北隧道中使用的管幕隧道與人造凍土
拱北隧道中使用的管幕隧道與人造凍土
凍結(jié)法施工已經(jīng)是一項(xiàng)比較成熟的施工技術(shù)了，主要用于地下結(jié)構(gòu)開挖，國外已有了100多年的歷史，我國采用這項(xiàng)技術(shù)也有60多年。1862年英國南威爾士的礦井施工中首次成功采用人工地層鹽水凍結(jié)法；1955年中國煤礦首次采用鹽水凍結(jié)法鑿井。
凍結(jié)法施工以前多用于煤礦建設(shè)，近年來隨著市政建設(shè)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于城市地鐵工程和隧道工程施工中。特別適合含水量高的軟土地基和地下管線密布的城市區(qū)域。
原理和工藝：
通過人工制冷凍結(jié)隧道周圍的土體（術(shù)語稱為“圍巖”），使得松散的、含水率高的巖土變成“人工凍土”，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水，保證在隧道掘進(jìn)過程中圍巖具有足夠的穩(wěn)定性和抗?jié)B性，確保施工安全。
施工工藝簡單地說，就是在施工區(qū)域鉆孔埋入冷凍管，然后通過注入冷凍液降低周圍巖土溫度形成凍土，并且在隧道開挖施工過程中監(jiān)控凍土帷幕的溫度、厚度和變形情況，維持凍土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。隧道內(nèi)襯砌完成后停止供冷，注漿封閉冷凍管。
冷凍液可采用液氮或冷凍鹽水，其中采用液氮冷凍設(shè)備簡單、凍土溫度低、強(qiáng)度高，成本低，但是可控性差，發(fā)生凍傷和缺氧安全事故的風(fēng)險(xiǎn)較大，適合于小型短期工程。采用鹽水冷凍需要大型制冷站，設(shè)備更復(fù)雜，凍土溫度較高、強(qiáng)度低，凍結(jié)速度慢，成本較高，但是可控性好，安全度較高，適合于大型長期項(xiàng)目。
優(yōu)點(diǎn)：
適用性好，對于含水量大于10%的任何含水、松散，不穩(wěn)定地層均可采用凍結(jié)法施工技術(shù)；
安全性好，和其他帷幕施工工藝相比，抗?jié)B透性能更好，更加有效隔絕地下水；
環(huán)保性好，相對于水泥注漿和化學(xué)注漿法，對周圍環(huán)境無污染，無異物進(jìn)入土壤，噪音小，也不需要抽取地下水。凍結(jié)結(jié)束后，凍土墻融化，不影響建筑物周圍地下結(jié)構(gòu)；
靈活性好，凍土帷幕的形狀、范圍、強(qiáng)度、溫度可視施工現(xiàn)場條件、地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整。
展開 凍土斷裂力學(xué)在擋墻基礎(chǔ)穩(wěn)定分析中的應(yīng)用
凍土斷裂力學(xué)在擋墻基礎(chǔ)穩(wěn)定分析中的應(yīng)用
討論了凍土斷裂力學(xué)在擋墻基礎(chǔ)強(qiáng)度及穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用，討論了實(shí)際工程問題的簡化方法，給出了凍土斷裂力學(xué)判據(jù)，給出了應(yīng)用實(shí)例，并與傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性問題進(jìn)行了計(jì)算比較，指出凍土斷裂力學(xué)是對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法的完善和補(bǔ)充，討論了凍土斷裂力學(xué)在未來工程設(shè)計(jì)計(jì)算中的應(yīng)用前景及其作用。很好的一篇文章大家可以看看。地址：http://www.docin.com/p-35051144.html#
凍土工程
凍土工程.part4.rar
凍土工程.part1.rar
凍土工程.part2.rar
凍土工程.part3.rar
共享一個(gè)abaqus模擬的凍土溫度inp文件
案例是搞凍土斜坡路基,只考慮了兩維
用一個(gè)靜態(tài)分析當(dāng)作是瞬態(tài)分析的初始條件，（上邊界取-1.5,當(dāng)?shù)氐哪昶骄販兀逻吔缛?.2，因?yàn)轫?xiàng)目所測地溫已達(dá)到凍土下限）。
瞬態(tài)分析時(shí)，把上邊界用subroutine來控制（因?yàn)檫@個(gè)邊界有三函數(shù)和線性函數(shù)的組合，模擬氣溫升高的）
模擬過程中，所取參數(shù)（尤其是潛熱L是有問題的，為了和現(xiàn)場一致，所以作了修改，希望同行能指出其中錯(cuò)誤）
發(fā)此帖，希望對搞凍土分析的同行有所幫助。
success.zip
凍土區(qū)三場耦合
正凍土中水熱耦合數(shù)學(xué)模型及有限元數(shù)值模擬.rar
多年凍土路基水_熱_力耦合理論模型及數(shù)值模擬.rar
凍土路基水熱穩(wěn)定數(shù)值模擬 ￥100
通過本案例可以學(xué)習(xí)掌握凍土水熱場耦合模型，詳細(xì)案例和文檔文獻(xiàn)說明附后。
COMSOL凍土水熱力場耦合建模 ￥100
通過本案例可以學(xué)習(xí)掌握凍土水熱力三場耦合模型，詳細(xì)案例和文檔說明附后。
凍土路基的瞬態(tài)溫度分析
凍土路基的瞬態(tài)溫度分析，請各位大俠看了視頻后提出意見！謝謝
2yuefen(1).rar
2yuefen.rar
Comsol凍土路基（熱-水-力耦合）模型 ￥100
Comsol凍土路基（熱-水-力耦合）模型，水熱采用PDE建模，力學(xué)采用軟件自帶的固體力學(xué)模塊，路基分為兩層土，計(jì)算時(shí)間一年，附帶參考文獻(xiàn)。
