所属领域: 岩土工程
成果简介:
1.成果的基本情况
本研究成果是西安科技大学岩土工程杨更社科研团队在连续2个国家自然科学基金资助下取得的成果积累。是岩土工程学科和工程地质、基础力学学科的交叉融合。主要特点是针对冻融环境条件下软岩体，研究软岩体的冻融损伤力学特性及损伤破坏机理，冻融损伤的水热迁移及水、热耦合模型与力学分析，对岩体损伤力学理论研究和岩体工程实际应用具有重要的意义。成果获陕西省科学技术进步二等奖，出版学术专著2部，发表学术论文45篇，其中ei收录20余篇。
2.主要技术特点
（1）在国内率先将ct识别技术应用于岩体损伤力学特性研究。研制了与ct设备相配套的力学加载装置，使ct扫描与岩石力学加载同步实时完成。可以对岩石材料的损伤扩展力学特性进行定性和定量的分析。为岩石损伤检测开辟了一条新途径。
（2）提出了岩石损伤的ct分析方法。定性和定量的揭示岩石复杂的损伤机理，ct数频率分布曲线的变化清楚的反映了岩石损伤扩展的全过程；通过ct数分布规律的数学建模分析，将岩石损伤ct数和岩石损伤变量联系起来。建立了用岩石ct数表达损伤变量的公式。
（3）针对软岩体含水量大、强度低、对冻融环境敏感的特点，利用ct扫描检测技术对不同类型的软岩体在不同冻结温度环境条件下的损伤特性进行研究。探讨了不同的软岩体在不同冻结温度、冻结速度、冻融循环条件下的损伤特性方面的一致性与差异性。
（4）首次进行了软岩体冻融过程水热迁移的实验研究。研究了软岩体冻融过程水份迁移、冰的形成、水热迁移耦合对损伤扩展全过程的影响。获得了软岩体温度场、水分场的分布规律及影响规律。
（5）建立了软岩体有限元数值分析的计算格式，应用femlab进行软岩体冻融的水热耦合数值模拟其耦合规律分析，并以寒区软岩隧道为例进行分析，与现有研究结论进行了全面的分析和比较，对工程设计提供了科学的依据。
3.应用范围
该项成果应用于岩土工程、工程地质领域。
4.市场需求及经济效益分析
我国寒区分布广泛，永久性和季节性的寒区面积约占国土总面积的四分之三。冻融环境的变化对岩体、特别是软弱岩体的稳定性影响是一个不可忽视的重要因素。软岩冻结时引起不均匀的冻胀力和冻胀变形对岩体工程稳定性产生重要的影响。各种冻害对寒区工程造成巨大的经济损失，本成果的推广为提出相应的抑制冻融措施，减少冻融灾害，定量评价岩体工程稳定性提供科学的依据，为工程计算分析提供重要的理论基础。对岩体工程具有重要的意义。
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