凍融
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-12
凍融的視頻教程
細觀尺度下混凝土凍融及凍融后的強度分析
針對混凝土凍融損傷數值模擬難點：細觀模型構建、損傷狀態標定、重啟動進行加載（拉伸或者壓縮等）、凍融損傷導致的混凝土材料剝落（USDFLD子程序）。制作了一個比較系統的課程，教大家如何解決上述問題。其中的技術講解可以說是很細節了。同時課程涉及到的所有文件也是完整的，感興趣的不要猶豫哦！
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凍融的實例教程
凍融作用在自然界中普遍存在如自然環境科學中滲流與溫度的相互作用會影響到滲流場和溫度場的分布從而影響生物的生存環境。高寒地區工程的凍融破壞作用例如路基凍脹穩定問題寒區隧道的凍脹破壞等這些都是滲流和溫度的耦合問題。為了揭示凍融作用下滲流場和溫度場的變化規律建立了描述滲流場及溫度場耦合的偏微分方程其中滲流方程中考慮了溫度作用引起的介質滲透特性的變化和水量變化及溫度梯度對滲流的影響。在溫度方程中考慮了相變對介質熱物理參數的影響及水流動引起的對流作用影響。然后利用多物理場耦合分析軟件COMSOL Multiphysics成功的求解該方程組通過算例與Lunardini的解析解進行了對比驗證數學模型的合理性。最后通過一個凍結壁算例計算了在水流和熱傳導作用下的凍融情況和溫度場的變化規律。結果表明溫度場對滲流場分布有一定的影響同樣滲流對凍融作用的影響顯著在凍融和滲流的作用下溫度場發生了明顯的變化。
凍融問題滲流場和溫度場耦合數值模擬.pdf
展開 感激不盡
另外，有數模技術問題歡迎大家多交流~
計算說明書：
（1）案例背景：我國寒區面積約為國土面積的75%，其中季節性凍土區占國土面積的58.9%，主要集中在東北和西部地區，在極端氣溫下南方地區也存在季節性凍土（如2008年），近年來隨著東北振興、西部大開發及中部崛起戰略的實施，寒區巖體工程建設活動越來越多，面臨更多的巖體凍融破壞問題。如在寒區危巖體或者邊坡工程中，地表水滲透到巖體內部，滲透水在低溫作用下對巖體產生凍脹破壞，并且在反復凍融作用下，整個邊坡或危巖體的穩定性持續劣化進而產生滑移破壞。
（2）計算任務：在2D平面內實現凍融循環作用下危巖體的破壞判斷，考慮凍融循環作用下由于水分凍脹產生的應力對危巖體結構面的作用，考慮凍融循環作對危巖體組成材料的力學性能弱化（如抗剪強度參數的弱化），在雙重作用影響下，危巖體極有可能出現失穩破壞。該模型可以準備判斷危巖體是否發生破壞，具有科研和工程實踐價值。
（3）設備基本參數：CPU為“Intel(R) Xeon(R) CPU i5-6300HQ @ 2.30GHz”;內存為“8.0GB”；顯卡為“Nvdia MX150”,64為驅動系統
（4）采用Standard求解器進行模擬；模型利用2D可變形殼型平面模型；用Mohr—Coulomb準則作為破壞準則，利用非對稱矩陣求解器求解，考慮土體自重力。所有單元類型采用平面應變單元（CPE4），網格控制屬性為四邊形掃掠技術。
（5）計算耗時：依據危巖體尺寸的不同計算時間有長有短，但都遠低于3D模型模擬所需時間。
（6）分析：
（a）利用2D可變形模型，將3維危巖體降維成2維平面，極大地提高了計算效率；
（b）凍融循環作用在ABAQUS可通過用戶子程序umat對材料的抗剪強度參數定義，或者利用場變量定義，實現方式較為便捷。
展開 對混凝土如何進行建模，如何做到凍融中的融，滲流場如何達到對空隙的影響
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為研究凍融循環作用對寒區礦山邊坡危巖穩定性的影響，首先，利用有限元分析軟件ABAQUS和強度折減法，并結合Mohr-Coulomb破壞準則對礦山邊坡危巖算例進行數值分析。其次，以數值計算不收斂作為模型失穩破壞判據，分別計算不同凍融循環次數下的邊坡危巖安全系數。最后，通過與極限平衡法計算所得的理論安全系數比較驗證有限元分析結果的可靠性。結果表明：邊坡危巖安全系數隨凍融循環次數增加呈下降趨勢，其初期下降趨勢較其他階段要更快；且有限元計算與極限平衡法計算所得安全系數相差較小，分析結果可為寒區礦山邊坡安全分析提供參考。
計算說明書：
（1）案例背景：我國寒區面積約為國土面積的75%，其中季節性凍土區占國土面積的58.9%，主要集中在東北和西部地區，在極端氣溫下南方地區也存在季節性凍土（如2008年），近年來隨著東北振興、西部大開發及中部崛起戰略的實施，寒區巖體工程建設活動越來越多，面臨更多的巖體凍融破壞問題。如在寒區危巖體或者邊坡工程中，地表水滲透到巖體內部，滲透水在低溫作用下對巖體產生凍脹破壞，并且在反復凍融作用下，整個邊坡或危巖體的穩定性持續劣化進而產生滑移破壞。
（2）計算任務：在2D平面內實現凍融循環作用下危巖體的破壞判斷，考慮凍融循環作用下由于水分凍脹產生的應力對危巖體結構面的作用，考慮凍融循環作對危巖體組成材料的力學性能弱化（如抗剪強度參數的弱化），在雙重作用影響下，危巖體極有可能出現失穩破壞。該模型可以準備判斷危巖體是否發生破壞，具有科研和工程實踐價值。
展開 3 外摻氧化鎂對混凝土抗凍性的影響
混凝土抗凍性是指混凝土處于反復凍融循環條件下抵抗膨脹開裂的能力，可用相對動彈模和質量損失率兩指標來衡量。
對外摻氧化鎂的混凝土抗凍性的研究結果目前并不統一。李方賢采用慢凍法進行抗凍試驗，氧化鎂采用內摻方式，取代水泥用量，結果表明摻MgO 膨脹劑混凝土較普通混凝土的抗凍性有較大的提高。李承木采用快速凍融法試驗，研究顯示氧化鎂混凝土在凍融33 次以后，相對動彈模損失在50%以下，重量損失在1. 5% 左右，而未摻氧化鎂混凝土在凍融23 次后，相對動彈模損失在60% 以下，重量損失在2. 4%左右。由于外摻氧化鎂膨脹劑使混凝土結構更加密實，明顯提高了混凝土的抗凍性。李鵬輝的氧化鎂抗凍性能試驗按照快凍法進行，試驗結果為氧化鎂摻量越大，相對動彈模下降越大，說明氧化鎂的摻入對此種混凝土的抗凍性能有不利影響。李鵬輝對氧化鎂和水泥的水化過程進行細觀觀察試驗，指出氧化鎂水化過程伴隨的顆粒崩解造成了微觀結構強度的損傷甚至破壞。
為確定氧化鎂對混凝土抗凍性能的影響，作者依據SL 352 - 2006《水工混凝土試驗規程》中相關規定進行混凝土抗凍試驗，當相對動彈模下降至初始值的60% 或質量損失率達5% 時，試件判定為破壞。設計進行氧化鎂摻量分別為0、2%、4% 和6% 的混凝土抗凍試驗結果如下: 混凝土凍融循環次數為0 時，相對動彈模都是100%，質量損失都是0; 混凝土凍融循環次數為100 次時，相對動彈模分別為92. 4%、96. 1%、97. 4%、97. 0%，質量損失分別為1. 3%、0. 7%、0. 5%、0. 5%;混凝土凍融循環次數為200 次時，相對動彈模分別為71. 5%、81. 7%、82. 2%、84. 8%，質量損失分別為5. 8%、2. 2%、1. 8%、1. 5%。
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在第一次凝膠化過程中，PVA凍融后形成低交聯密度彈性有機凝膠網絡，在第二次凝膠化過程中，ANF發生質子化，ANF-ANF、PVA-ANF、PVA-PVA之間形成多重分子間相互作用，進而形成牢固的高交聯密度水凝膠網絡。
圖3.AP有機凝膠、水凝膠和氣凝膠的力學性能比較。
隨著凝膠網絡從有機凝膠、水凝膠到氣凝膠的演化，力學性能顯著增強。
（2）計算任務：在2D平面內實現凍融循環作用下危巖體的破壞判斷，考慮凍融循環作用下由于水分凍脹產生的應力對危巖體結構面的作用，考慮凍融循環作對危巖體組成材料的力學性能弱化（如抗剪強度參數的弱化），在雙重作用影響下，危巖體極有可能出現失穩破壞。該模型可以準備判斷危巖體是否發生破壞，具有科研和工程實踐價值。
4）6級及以上大風、大雨、凍融解凍后。
5）達到設計高度后。
6）停用超過1月。
24、腳手架定期巡檢
1）桿件設置與連接、連墻件、支撐、門洞桁架是否符合要求。
2）地基是否積水、底座是否松動、立桿是否懸空、扣件螺栓是否松動。
3）24m以上的雙排、滿堂架，高度在20m以上的滿堂支撐架、立桿沉降及垂直度是否符合要求。
（四）要堅持深入認識和把握當地區域地質條件和地質災害發生發展規律
地質災害的發生，主要受地質條件控制，多因地震、降水、凍融和人類工程活動影響而誘發。開展地質災害防治，必須深入了解當地的地質條件，認真分析地質災害發生發展的規律。
對 GDL 的研究，除了材料制備，還有關于壓縮、凍融、氣流、水溶造成的機械降解以及燃料電池啟動、關閉及“氫氣饑餓”時的碳腐蝕造成的化學降解等的性能退化研究。
北方地區室外蓄水池（如污水處理廠蓄水池）、水工工程，使用階段會有凍融要求，必須按抗凍混凝土配制，因此合同上注明，并提高售價。
凡工程有大跨度結構，預應力結構、大體積結構、超長結構（長度大于80cm），應在合同簽訂后及時通知技術部門，以便技術人員重點監控這些結構的施工過程。
來源：網絡
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正文如下：
混凝土試件，大多是指混凝土抗壓強度試塊、抗折強度試塊、抗滲試塊和抗凍融試塊。試件的不合格是指達到養護齡期的試件指標值沒有達到設計值的100%的情況。
抗凍等級用符號F表示，而抗凍標號是用符號D表示，兩種方法均采用齡期28d的試件在吸水飽和后，檢測其承受反復凍融循環下的性能變化。抗凍等級是以試件相對動彈性模量下降至不低于60％或者質量損失率不超過5％時的最大凍融循環次數來確定；抗凍標號是以抗壓強度損失率不超過25％或者質量損失率不超過5％時的最大凍融循環次數來確定。
巖石崩落的形成受許多因素影響，例如巖體的不連續性，巖體的風化程度，地下水和地表水，凍融，外部爆破載荷和地震載荷等。其中，地下水和地表水對巖石崩落的產生影響巨大，在一些山地區域，當雨季來臨時，伴隨著泥石流往往也會出現大量的巖石崩落，巖石崩落輕者阻塞交通，重者造成了人員傷亡和設備毀壞。地震也是引起巖石崩落的一個主要誘因，例如2008年汶川地震后周圍發生了大量的巖石崩落。
