人工冻土与混凝土结构接触面相互作用力学性能试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

通过自行研制的大型冻土直剪仪针对粘土开展不同条件下人工冻土与混凝土结构接触面相互作用试验。分别获得不同土质、冻土温度、接触面压力和结构表面粗糙度的接触面单程和循环剪切时剪应力位移关系，研究各影响因素与条件变化时，人工冻土混凝土结构接触面力学行为的变化规律。对解决人工冻结法施工联通道混凝土管片设计、水平冻结端头加固冻土与盾构界面冻结力以及多年冻土区桩基设计接触面本构模型问题，均具有一定的实践意义和理论价值

2. 国内外研究现状分析

国外从20世纪六十年代就展开了土与结构接触面力学行为的研究，研制和改进了相关的试验仪器，提出了相应的本构模型，国内虽然开始比较晚但是也为土与接触面力学行为本构模型的建立做出了相当的贡献。整体研究方向是从宏观到微观，从简单应力路径到复杂应力路径，从常规土到特殊土。但是无论国内还是国外对冻土与结构接触面的力学特性研究还是鲜有报道。具体内容详见文献综述。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

采用自行研制的大型冻土结构接触面剪切试验仪，对南京地区典型粘土进行不同条件下（冻土温度，接触面压力，混凝土结构表面粗糙度）人工冻结粘土与混凝土结构接触面相互作用单因素试验；分别获得不同土质、冻土温度、接触面压力和结构表面粗糙度的接触面单剪和循环剪切时剪应力位移关系，研究各影响因素与条件变化时，人工冻土混凝土结构接触面力学行为（冻结力、剪切面上剪应力分布、剪胀性与剪缩性）的变化规律。

试验方法与步骤：大型冻土结构接触面剪切实验仪的介绍；试样制备；不同接触面夜里佛纳甘图与混凝土结构接触面相互作用的试验；不同冻土界面温度冻土与混凝土接触面相互作用的试验；不同结构表面粗糙度冻土与混凝土结构接触面相互作用试验。

4. 研究创新点

本课题为国家自然基金的部分内容，是利用自行研制的大型冻土直剪仪，采用特制的粗糙钢板结构面以及旋转不同角度的方法模拟混凝土表面的不同粗糙度，开展不同条件下的冻土与混凝土接触面力学行为的实验研究，方法有创新。所获不同冻土温度、接触面压力和结构表面粗糙度的接触面单剪和循环剪切时应力位移关系，各影响因素与条件变化时，人工冻土混凝土结构接触面力学行为（冻结力、剪切面上剪应力分布、剪胀性与剪缩性）的变化规律，成果也有创新。