《表1 非各向均匀冻胀系数k实测值》

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《寒区隧道冻胀力计算方法研究进展与思考》

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目前，已有诸多试验证明，在仅有一个方向存在温度梯度的单向冻结过程中，土体[30-31]或者岩石[32-34]沿冻结方向的冻胀变形大于垂直冻结方向的冻胀变形。夏才初等[35]进行了各向均匀和单向冻结时饱和砂岩冻胀特性对比试验，发现各向均匀冻结时岩石冻胀变形各向均匀，而单向冻结时，沿冻结方向的冻胀应变明显大于垂直冻结方向冻胀变形，且沿冻结方向冻胀应变变化过程也不同于垂直冻结方向冻胀应变。寒区隧道围岩冻结过程，多数情况下为沿隧道径向的单向冻结，即只在隧道径向存在温度梯度，沿隧道纵向和环向的温度梯度基本可以忽略。因此，冻结圈内沿隧道径向的线冻胀率αr大于沿隧道环向和纵向的线冻胀率αθ，即冻结圈围岩表现为非各向均匀冻胀，并可用非各向均匀冻胀系数k=αr/αθ表示这种冻胀特性。目前已有的土与岩石的非各向均匀冻胀系数k实测数据如表1所示，取值范围基本在1.0～3.0之间。如果仍将冻结圈的冻胀变形与厚壁圆筒的热胀变形进行类比，则冻结圈非各向均匀冻胀类似于厚壁圆筒为非各向同性热膨胀材料，厚壁圆筒沿径向的热膨胀系数大于沿环向和轴向的热膨胀系数。