【文章內(nèi)容簡介】 感悟聽完李老師的講座，我深感到礦山機械設(shè)備的落后，據(jù)李老師所說，礦山設(shè)備要落后一般機械二十年。在那里生產(chǎn)的資源推動著中國的發(fā)展，然而卻沒有人去推動他們的發(fā)展。在這里也深刻體會到我校老師獨自走入深山的寂寞，也希望國家和社會給予更多的關(guān)注，來回饋礦山，感知礦山。解救那些用生命換來工業(yè)糧食的礦山工人們，那些對礦上不離不棄的礦大人三、中國礦業(yè)大學的機械電子的感悟機電是中國礦業(yè)大學起步較早的一門學科，也是社會發(fā)展的一門前沿學科，機電控制、機電一體化和機電自動化都是現(xiàn)代制造技術(shù)所必須的學科。在之前發(fā)展也是我校的強勢學科，但由于學校領(lǐng)導(dǎo)的不只是，導(dǎo)至學科人才流失，技術(shù)失傳，相對其他學校機械電子的大發(fā)展，而我校的機電學科有逆水行舟不進則退之勢。加上學校對機電學科教學的忽視，導(dǎo)至學生對機電的不了解，在以后工作當中對出現(xiàn)問題不知道如何去解決！在這里我也希望學校和學院領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注一下機電學科的發(fā)展，提高學生的綜合素質(zhì)，拓寬學生的知識面。小結(jié)中國礦業(yè)大學有很大一批老師機械學科前沿，為礦業(yè)大學機械學科發(fā)展付出了不懈的努力。希望學校領(lǐng)導(dǎo)給予大力支持，支持機電學院的老師，支持礦大的機械學科的發(fā)展，支持機械學科的教育工作。讓我們更有能力去回饋礦山、感知礦山、去為那些為中國發(fā)展提供資源和生命的礦山人，為礦山安全、高效開采奉獻知識和生命第四篇：學科前沿講座課程報告中國礦業(yè)大學建筑工程學院土木工程專業(yè)學科前沿講座課程報告第 1 頁凍脹融沉的分析與防范（中國礦業(yè)大學力學與建筑工程學院 土木107班 陳輝 學號：02100498）摘 要：工程建設(shè)是否對周邊環(huán)境產(chǎn)生負面或不利影響, 是建設(shè)者和使用者所關(guān)注的問題。針對地鐵工程建設(shè)中涉及的凍脹融沉,從其產(chǎn)生的機理到影響因素進行了細致的論述和分析,以及分析了凍脹融沉的相關(guān)影響因素，從本質(zhì)上分析了其特點，憑此制定了科學、合理的防范措施,并應(yīng)用于實踐,在施工中取得較好的效果。關(guān)鍵詞：凍脹融沉。分析。防范在地鐵建設(shè)中, 煤礦凍結(jié)法作為一種土體加固方法被廣泛應(yīng)用,但凍結(jié)法的凍脹融沉是否對地鐵隧道及周圍環(huán)境產(chǎn)生影響,是建設(shè)者和使用者所關(guān)注的問題。為此,我們在北方某城市地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工中,對凍脹融沉的產(chǎn)生機理及影響因素進行了認真、細致的分析,結(jié)合工程實際情況,制定了科學、合理的防范措施,取得了較好的效果。凍結(jié)法凍脹分析凍脹是指地鐵工程在土體加固過程中,由于凍結(jié)管對土體實施凍結(jié)作用,使土體中水分結(jié)冰而造成其體積膨脹的現(xiàn)象,在實際施工中, 不論對天然凍土區(qū)還是人工凍土區(qū),凍脹都是工程建設(shè)者所面臨的棘手問題。究其原因,主要是由于含水土體在凍結(jié)過程中, 一方面土中原位水發(fā)生凍結(jié),另一方面是未凍結(jié)水向凍結(jié)鋒面的遷移現(xiàn)象,從而引起土中水分的重新分布和析冰作用。土體的凍脹分為原位凍脹和分凝凍脹,由于原位水分凍結(jié)引起的凍脹量相對分凝凍脹來講十分微小, 因此, 我們本次所研究的土體凍脹主要指由水分遷移引起的分凝凍脹。 凍脹的產(chǎn)生機理分凝凍脹的產(chǎn)生機理包括土中水分遷移和成冰作用。土體在凍結(jié)過程中,一旦土體溫度低于土的起始凍結(jié)溫度, 土中就有部分液態(tài)水變成冰,但在土顆粒表面仍有一些作為吸附膜的未凍水存在,在溫度梯度引起的負壓梯度作用下,來自未凍土的水通過未凍水膜遷入凍土層內(nèi)。由于未凍水膜的厚度隨土溫的降低而減薄, 被遷移的水分因遷移受阻而逐漸在某個位置聚集。此時,凍土中的未凍水含量是恒定的, 即在一定負溫下, 土顆粒外圍具有恒定的平衡水膜厚度。當足夠的水分聚集起來時,由于未凍水膜的厚度增大, 未凍水的自由能比冰的自由能高, 原來的熱力平衡狀態(tài)被破壞。在恒定的負溫下,土水體系通過多余的未凍水釋放自由能分凝成冰,而重新建立平衡狀態(tài)。隨著分凝冰晶便不斷積累,土體便產(chǎn)生了凍結(jié)膨脹。 凍脹的影響因素凍結(jié)過程中水分遷移和成冰作用是產(chǎn)生土體凍脹的直接因素,它們的強弱主要取決于土體顆粒的土質(zhì)、土中水分、溫度及荷載作用等因素。 土顆粒組成對凍脹的影響土粒表面力場的差異性影響著土凍結(jié)過程中水分遷移能力, 并導(dǎo)致凍脹變形各不相同。對于粗顆粒土來說,不存在土的礦物成分對凍脹的影響。在細顆粒土中,尤其是亞粘土、粘土, 這種影響顯著地表現(xiàn)出來。在水分、溫度及凍結(jié)條件大致相似的情況下, 各類土的凍脹性強 中國礦業(yè)大學建筑工程學院土木工程專業(yè)學科前沿講座課程報告第 2 頁弱大致按下列順序遞減: 粉質(zhì)土、亞砂土 亞粘土 粘土 礫石土(小于 粒徑的含量超過12%) 粗砂 砂礫石。 土中水對凍脹的影響試驗和工程實踐證明,只有土中水分超過一定界限之后才會產(chǎn)生凍脹, 在外界條件相同的情況下, 土體含水量愈高,其凍脹的強度也就愈大。此外, 在沒有外界水源補給的封閉系統(tǒng)中,由于水分遷移受到了限制, 凍脹達到一定量時就不再增長,而在有水源補給的開放系統(tǒng)中,只要條件適宜,凍脹就會持續(xù)增長。 溫度對凍脹的影響首先, 土溫降低引起水結(jié)晶、冰分凝,引起土體內(nèi)部液態(tài)水向凍結(jié)鋒面的不斷遷移。凍土土溫愈低,土體中未凍水含量愈少, 含冰量愈大。其次, 凍土的溫度梯度決定著水分遷移量的大小,凍土的溫度梯度愈小, 水分遷移量愈大。凍脹量愈大,溫度梯度愈大,水分遷移量愈小,凍脹量愈小。 荷載對凍脹的影響荷載的增加會對土體的凍脹產(chǎn)生抑制作用, 首先,荷載的增加會使得土體的凍結(jié)溫度降低,要繼續(xù)維持土體的凍結(jié)狀態(tài), 則需要更低的凍結(jié)溫度。其次, 外部壓力的作用會引起土體內(nèi)水分的重分布。若荷載的增加超過凍結(jié)鋒面所產(chǎn)生的界面能量時,水分則會從高應(yīng)力區(qū)的凍結(jié)鋒面向低應(yīng)力區(qū)發(fā)生反向遷移,使得土體凍脹急劇減少,甚至停止。融沉的分析 融沉的產(chǎn)生機理凍結(jié)地層溫度上升, 凍土發(fā)生融化, 凍土中的冰晶融化成水, 土體體積縮小,加上土體原有結(jié)構(gòu)凍脹時形成的裂縫在融化時的閉合, 產(chǎn)生融化沉降。同時凍土在融化過程中未凍水含量隨地溫的升高而增加, 直至達到相變溫度點,冰全部變成孔隙水, 當未凍水含量增加到足以擺脫靜電作用時,土體便在重力和上覆荷載的作用下發(fā)生排水固結(jié),土顆粒運動, 孔隙度變小而壓密,產(chǎn)生固結(jié)沉降。融化終結(jié)后, 排水固結(jié)并不馬上結(jié)束, 而是繼續(xù)進行一段時間,直至土體固結(jié)沉降達到穩(wěn)定。凍土融化沉降的沉降量與外壓力無關(guān), 而融土固結(jié)產(chǎn)生的沉降與凍結(jié)過程中形成的土粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、冰融化成水釋放的自由孔隙空間以及上覆荷載的大小有關(guān)。通常壓密沉降與正壓力成正比, 一般凍土的融沉量要大于凍脹量,有時融沉會變?yōu)橥幌?。融沉的不均勻性及突陷往往會?dǎo)致地表建筑結(jié)構(gòu)的破壞。 融沉的影響因素影響凍土融沉的主要因素有: 凍土的含水量(包括凍土中的未凍水和孔隙冰)、冷生構(gòu)造、干容重、上覆荷載等。 含水量對融沉的影響凍土含水量的大小是影響凍土融沉的關(guān)鍵因素, 其含水量包括凍土中的未