新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡降温效果及力学机理研究

作     者：董建华 师利君 吴晓磊 Dong Jianhua;Shi Lijun;Wu Xiaolei

作者机构：兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2024年第57卷第7期

页      面：90-105页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52178335、51778275) 中央引导地方科技发展资金项目(YDZX20216200001739) 甘肃省基础研究创新群体项目(20JR10RA205) 陇原青年创新创业人才(团队项目)(2020RCXM120) 甘肃省知识产权局高价值专利培育和转化项目(20ZSCQ034) 兰州市十大科技创新项目(2020-2-11) 

主　　题：多年冻土边坡 新型框架通风锚杆 自然对流 协同工作 融沉固结 

摘      要：本文提出了一种具有通风降温、支挡锚固和减胀减震功能的新型框架通风锚杆冻土边坡支护结构,并阐述其工作机理。基于传热学和自然对流理论,建立新型框架通风锚杆与土体换热的计算模型,对其降温效果进行了分析;基于Winkler理论,建立冻胀和融沉阶段新型框架通风锚杆与土体相互作用的力学简化计算模型,分析冻胀和融化阶段新型框架通风锚杆受力性能。结合算例,采用提出的简化计算方法分析了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡的热学和力学效应,并通过模型试验与理论计算对比,对所提出理论计算方法的合理性进行验证。结果表明:①新型框架通风锚杆能够充分发挥冷季吸收冷量冻结土体、暖季屏蔽热量保护冻土的作用,并逐年抬升冻融交界面;②新型框架通风锚杆支护结构支护效果良好,能够减弱土体冻胀作用,提高多年冻土边坡的稳定性;③所提出简化计算方法以期为新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡提供理论依据。