凍土凍脹是冰透鏡體生長(zhǎng)的宏觀表象,人工凍土及天然凍土在凍結(jié)后均會(huì)引發(fā)一定范圍內(nèi)的凍脹變形,過(guò)量的凍脹變形將導(dǎo)致礦山井筒工程、隧道工程、民用工程等基礎(chǔ)設(shè)施的破壞。凍脹過(guò)程中冰透鏡體生長(zhǎng)及其背后潛在物理化學(xué)機(jī)制所涵蓋的界面接觸處分子間相互作用是理解成核、結(jié)晶、相變和礦物置換等物理過(guò)程的基礎(chǔ)。掌握凍結(jié)土體基本物理特性,揭示冰透鏡體生長(zhǎng)過(guò)程中凍土水熱力耦合物理行為,完善凍結(jié)土體物理力學(xué)理論體系,對(duì)資源高效開(kāi)發(fā)及人工地層凍結(jié)工程與寒區(qū)凍土工程的高效構(gòu)建具有十分重要的科學(xué)意義。本文圍繞特定環(huán)境影響下的冰透鏡體生長(zhǎng)機(jī)制及凍土水熱力耦合行為與機(jī)理為關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,綜合采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析與建模、數(shù)值模擬等技術(shù)手段,對(duì)凍結(jié)過(guò)程中凍脹敏感性、水熱力耦合作用下的凍脹機(jī)理及理論、凍脹穩(wěn)定控制等科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究。主要獲得以下創(chuàng)新性成果:（1）采用微觀結(jié)構(gòu)掃描與分子結(jié)構(gòu)分析的方法揭示了蒙脫土及高嶺土的水物理特性,指出蒙脫土礦物相較高嶺土具有更好的親水能力進(jìn)而使得凍脹較小。此外,研究了顆粒介質(zhì)粒徑影響下的冰透鏡體生長(zhǎng)機(jī)制,綜合考慮自然界不同含量砂-粉-粘顆粒組成土體粒徑的差異,對(duì)給定土體的凍脹敏感性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：182 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 擬解決科學(xué)問(wèn)題
    1.4 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線(xiàn)
2 不同粒徑土體凍脹敏感性
    2.1 粘土礦物電鏡掃描及微觀結(jié)構(gòu)分析
    2.2 粘土礦物分子結(jié)構(gòu)分析
    2.3 土體凍結(jié)特性與顆粒幾何特性關(guān)系
    2.4 冰透鏡體生長(zhǎng)機(jī)制與粒徑的關(guān)系
    2.5 土體凍脹敏感性的數(shù)值分析
    2.6 本章小結(jié)
3 力學(xué)約束影響下土體水熱力耦合行為研究
    3.1 凍土凍脹試驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成及功能
    3.2 凍結(jié)土體水熱力耦合行為的分析
    3.3 凍脹力差異機(jī)理分析
    3.4 凍脹力的跌落行為分析
    3.5 本章總結(jié)
4 基于水活性的冰透鏡體生長(zhǎng)演化模型
    4.1 單透鏡體生長(zhǎng)的分凝勢(shì)模型
    4.2 晶體相變及相界面水膜熱力學(xué)理論
    4.3 土體凍結(jié)特性曲線(xiàn)的確定
    4.4 水活性誘導(dǎo)冰透鏡體生長(zhǎng)演化過(guò)程
    4.5 冰透鏡體生長(zhǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果與討論
    4.6 本章總結(jié)
5 基于分離冰理論的水熱力耦合凍脹模型
    5.1 凍土體的有效應(yīng)力
    5.2 水熱力三場(chǎng)耦合的分離冰凍脹模型
    5.3 凍脹及冰透鏡體形態(tài)的數(shù)值模擬
    5.4 基于分離冰凍脹理論的凍脹力模擬
    5.5 力學(xué)約束結(jié)構(gòu)對(duì)凍脹影響分析
    5.6 本章總結(jié)
6 自動(dòng)控制凍深的冰透鏡體生長(zhǎng)抑制方法
    6.1 透鏡體生長(zhǎng)的決定因素及特征
    6.2 凍結(jié)緣依賴(lài)的冰透鏡體生長(zhǎng)機(jī)制
    6.3 自動(dòng)控制凍深的凍脹試驗(yàn)(
    6.4 透鏡體生長(zhǎng)及凍脹抑制效果的試驗(yàn)分析
    6.5 本章總結(jié)
7 主要結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]管幕凍結(jié)特殊布管形式穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)解析解[J]. 胡向東,洪澤群.  中國(guó)公路學(xué)報(bào). 2018(08)
[2]全球天然氣水合物勘查試采研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王淑玲,孫張濤.  海洋地質(zhì)前沿. 2018(07)
[3]超淺埋暗挖隧道管幕凍結(jié)法積極凍結(jié)方案試驗(yàn)研究[J]. 任輝,胡向東,洪澤群,張軍.  巖土工程學(xué)報(bào). 2019(02)
[4]各向均勻與單向凍結(jié)條件下飽和巖石凍脹變形特性對(duì)比試驗(yàn)研究[J]. 夏才初,李強(qiáng),呂志濤,王岳嵩,黃曼.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[5]基于孔擴(kuò)張理論的裂隙巖體凍脹力特性研究[J]. 汪平生,周?chē)?guó)慶.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(11)
[6]基于數(shù)字圖像技術(shù)的土凍脹試驗(yàn)系統(tǒng)研究[J]. 王永濤,王大雁,馬巍,溫智,徐湘田,杜海民.  冰川凍土. 2017(05)
[7]凍結(jié)作用對(duì)含裂隙巖體的影響分析[J]. 汪平生,周?chē)?guó)慶.  煤礦安全. 2017(09)
[8]港珠澳大橋珠海連接線(xiàn)拱北隧道曲線(xiàn)鋼管幕管節(jié)連接技術(shù)[J]. 劉應(yīng)亮.  鐵道建筑. 2016(11)
[9]考慮圍巖不均勻凍脹的寒區(qū)隧道凍脹力解析解[J]. 黃繼輝,夏才初,韓常領(lǐng),黃曼.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2015(S2)
[10]施工熱擾動(dòng)對(duì)管幕凍結(jié)止水帷幕影響研究[J]. 李志宏,王文州,胡向東.  土木工程學(xué)報(bào). 2015(S2)

博士論文
[1]軟粘土的結(jié)合水對(duì)其次固結(jié)和長(zhǎng)期強(qiáng)度的影響及機(jī)理研究[D]. 吳謙.吉林大學(xué) 2015
[2]飽和蒙脫土高壓力學(xué)特性基本機(jī)制多尺度研究[D]. 況聯(lián)飛.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2013
[3]凍土水熱耦合分離冰凍脹模型的發(fā)展[D]. 胡坤.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2011
[4]凍土凍脹理論模型及凍脹控制研究[D]. 周揚(yáng).中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2009
[5]深厚沖積層凍結(jié)壁與井壁的力學(xué)特性及其共同作用機(jī)理研究[D]. 榮傳新.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]蘭州地區(qū)黃土的比表面積分析[D]. 孫美玲.蘭州大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3188828