为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形，通过引入冻胀围岩径向冻结温度T （r）和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性，理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解，并进行了案例和影响因素分析。研究表明：忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大，考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性；考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大，随冻结与未冻围岩的弹性模量比EⅡ/EⅢ的增大而线性减小，且EⅡ/EⅢ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大；隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大，但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。
为考虑寒区隧道围岩单向冻结和径向冻结温度渐变会引起的不同方向和不同冻结深度处的非均匀冻胀变形，通过引入冻胀围岩径向冻结温度T （r）和平行与垂直冻结方向的非均匀冻胀系数k反映围岩的非均匀冻胀性，理论推演建立了寒区隧道冻胀力解析解，并进行了案例和影响因素分析。研究表明：忽略冻结温度渐变影响时冻胀力明显偏大，考虑冻结温度渐变可有效提高冻胀力计算的可靠性；考虑冻结温度渐变影响的冻胀力随着非均匀冻胀系数k的增大呈对数函数增大，随冻结与未冻围岩的弹性模量比EⅡ/EⅢ的增大而线性减小，且EⅡ/EⅢ越大时冻胀力产生所需围岩达到的临界k值也越大；隧道冻胀力随围岩冻结圈外径、未冻围岩弹性模量和原岩应力的增大而增大，但随衬砌内径、冻结围岩单位温度冻胀系数的增大而逐渐降低。
我国是冻土分布大国，寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征，而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论，建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型，给出模型的解析解，结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应，有利于维护铁轨的运营；铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长；夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移；过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。
我国是冻土分布大国，寒区铁路轨道普遍遭受地基土冻胀影响。以往的研究偏重地基土的冻胀特征，而对纵向非均匀冻胀变形下铁路与地基土的相互作用关注较少。基于双层弹性地基梁理论，建立铁轨-轨下基础在非均匀冻胀变形作用下的力学模型，给出模型的解析解，结合算例分析夹层弹性系数和冻胀量对轨道位移和内力的影响。结果表明：弹性夹层可以有效减弱铁轨的冻胀变形和应力响应，有利于维护铁轨的运营；铁轨和轨下基础的过渡段长度、凹凸弯折段处的剪力、弯矩随着冻胀位移的增大而增长；夹层弹性系数增大会导致冻胀力对轨下基础的影响逐渐向轨道转移；过渡段的长度只与冻胀量有关。文章提出的计算方法和分析结论可为寒区铁路设计和运营维护提供科学指导。
研究目的:浅埋高寒隧道面临的冻害问题威胁隧道的长期安全运行。为揭示浅埋高寒隧道含未冻夹层冻胀模式下围岩非均匀冻胀变形的力学响应，建立浅埋高寒隧道典型非均匀冻胀模型，利用有限元数值软件开展隧道衬砌与围岩的受力变形和冻胀力分布演化规律研究，从而据此优化浅埋高寒隧道的抗冻设计。研究结论:(1)冻结围岩圈外径和非均匀冻胀系数k是影响浅埋隧道冻胀力水平的关键因素，冻结围岩圈外径和k越大，冻胀力越大；衬砌结构最大拉应力和压应力分别位于拱腰和拱顶，未冻夹层厚度较小时拱腰和拱顶局部应力超过混凝土标准强度；(2)围岩非均匀冻胀作用下冻结围岩圈、衬砌和地表层的最大位移量整体表现出随未冻夹层厚度增大而降低的趋势，且冻结围岩圈半径越大，最大总位移水平越高；(3)未冻围岩夹层对高寒隧道冻胀力的空间分布和演化具有显著影响，随着未冻夹层厚度的增大，隧道冻胀力的非均匀性逐渐降低；(4)本文揭示的浅埋高寒隧道的冻胀力分布规律和衬砌力学响应可为类似隧道工程的抗冻设计提供理论指导。
研究目的:浅埋高寒隧道面临的冻害问题威胁隧道的长期安全运行。为揭示浅埋高寒隧道含未冻夹层冻胀模式下围岩非均匀冻胀变形的力学响应，建立浅埋高寒隧道典型非均匀冻胀模型，利用有限元数值软件开展隧道衬砌与围岩的受力变形和冻胀力分布演化规律研究，从而据此优化浅埋高寒隧道的抗冻设计。研究结论:(1)冻结围岩圈外径和非均匀冻胀系数k是影响浅埋隧道冻胀力水平的关键因素，冻结围岩圈外径和k越大，冻胀力越大；衬砌结构最大拉应力和压应力分别位于拱腰和拱顶，未冻夹层厚度较小时拱腰和拱顶局部应力超过混凝土标准强度；(2)围岩非均匀冻胀作用下冻结围岩圈、衬砌和地表层的最大位移量整体表现出随未冻夹层厚度增大而降低的趋势，且冻结围岩圈半径越大，最大总位移水平越高；(3)未冻围岩夹层对高寒隧道冻胀力的空间分布和演化具有显著影响，随着未冻夹层厚度的增大，隧道冻胀力的非均匀性逐渐降低；(4)本文揭示的浅埋高寒隧道的冻胀力分布规律和衬砌力学响应可为类似隧道工程的抗冻设计提供理论指导。