高寒地区输电线路锥管板条装配式基础抗冻拔性能试验研究

王卫东; 崔强; 韩杨春; 张树林; 孟宪乔

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.202003059

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高寒地区输电线路锥管板条装配式基础抗冻拔性能试验研究

论文 | 更新时间：2025-09-25

- 高寒地区输电线路锥管板条装配式基础抗冻拔性能试验研究
- Experimental Investigation on Frost Resistance of Assembled Foundation with Cone Tube and Slab of Transmission Line in Alpine Region Area
- 防灾减灾工程学报 2022年42卷第3期页码：542-552
- 作者机构：
  
  1.中国电力科学研究院有限公司，北京 102401
  2.中国能源建设集团公司安徽省电力设计院有限公司，安徽合肥 230601
- 作者简介：
  
  王卫东（1972—），男，高级工程师。主要从事输变电工程的科研管理工作。E-mail：weidongmail@sina.com
  崔强（1980—），男，教授级高级工程师。主要从事输电线路科研及试验检测工作。E-mail：everjsl@126.com
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(GCB17201700134)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.202003059
  中图分类号： TU443
- 收稿：2020-03-27，
  
  修回：2020-06-28，
  
  纸质出版：2022-06-28
- 稿件说明：
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王卫东,崔强,韩杨春等.高寒地区输电线路锥管板条装配式基础抗冻拔性能试验研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(03):542-552.

WANG Weidong,CUI Qiang,HAN Yangchun,et al.Experimental Investigation on Frost Resistance of Assembled Foundation with Cone Tube and Slab of Transmission Line in Alpine Region Area[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(03):542-552.
王卫东,崔强,韩杨春等.高寒地区输电线路锥管板条装配式基础抗冻拔性能试验研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(03):542-552. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202003059.

WANG Weidong,CUI Qiang,HAN Yangchun,et al.Experimental Investigation on Frost Resistance of Assembled Foundation with Cone Tube and Slab of Transmission Line in Alpine Region Area[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(03):542-552. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202003059.

摘要

高寒地区分布大量多年冻土，传统的现浇基础由于其抗冻拔性能差、施工周期长，不易采用，考虑受力合理，施工快速便捷，提出一种可灵活拼装的锥管板条装配式基础。为了分析该种形式基础的抗冻拔特性，开展了-5、-10、-15 ℃三种温度梯度条件下的冻结试验，分析了温度场、地基冻胀力、冻胀位移、基础本体应变的变化规律。研究结果表明：① 基础顶部冻拔位移小于地基冻胀位移，由于基础的“约束冻胀”作用，距基础边缘最远处冻胀位移最大；② 地基冻胀力与相应处冻胀位移之间呈正相关，冻胀力随温度降低而增大，且增加幅度随着温度的降低而加大；③ 基础本体所受拉应力远小于材料屈服强度，地基表面首先出现发状细微裂纹，随着后期冻胀力的释放，裂缝逐渐扩张、延伸；④ 对于以承受上拔荷载为主的输电线路基础可采用回填非冻胀材料、基础表面光滑处理、优化结构形式等工程措施提高其抗拔性能。

Abstract

There is a large amount of permafrost in the alpine region， where the traditional cast-in-place foundation is not suitable for use due to its poor frost resistance and long construction period. Considering the rational loading and fast construction requirements， this paper proposes an assembled foundation with cone tube and slab which can be flexibly assembled on site. In order to analyze the frost resistance of the proposed foundation， a series of freezing tests were carried out under the temperature gradient conditions of -5， -10， and -15 ℃. The distribution laws of temperature field， frost heaving displacement， foundation frost heaving force， and body strain were analyzed. The results show that ① The frost displacement at the top of the foundation was smaller than that of surface soil， and the largest displacement appeared at the farthest distance from the foundation edge due to its "restrained frost heave" ； ② There was a positive correlation between the frost heave force of foundation and the corresponding frost displacement. With the decrease of temperature， the frost heave force increased， and the increasing range increased； ③ The tensile stress of the foundation body was far less than the yield strength of the corresponding material. Hairy cracks first appeared on the ground surface， and then gradually expanded and extended with the release of frost heaving force； ④ For the transmission line foundations mainly bearing uplift loads， engineering measures such as backfilling non-frost heaving materials， smoothing treatment of the foundation surface， optimizing the structural forms can be adopted to improve its frost resistance.

关键词

Keywords

references

Isaev ON ， Volkov FE ， Minkin MA . Static-penetration determination of the bearing capacity of piles in plastic-frozen soils ［J］. Soil Mechanics and Foundation Engineering ， 1987 ， 24 （ 5 ）： 194 - 198 .

Thompson SR ， Tart RG ， Driven pile capacities in warm permafrost in Komi republic ［C］∥Russia. In： Proceedings of the 8th International Conference on Cold Regions Engineering . Alaska， USA ： ASCE ， 1996 ： 254 ‑ 265 .

Titi H ， Wathugala G . Numerical procedure for predicting pile capacity-setup/freeze ［J］. Transportation Research Record： Journal of the Transportation Research Board ， 1999 ， 1663 （ 1 ）： 25 ‑ 32 .

Li N ， Xu B . A new type of pile used in frozen soil foundation ［J］. Cold Regions Science and Technology ， 2008 ， 53 （ 3 ）： 355 - 368 .

ChenGang Sheng ， Davis Duane ， Leroy Hulsey J . Measurement of frozen soil‑pile dynamic properties： A system identification approach ［J］. Cold Regions Science and Technology ， 2012 ， 70 ： 98 ‑ 106 .

Gu Q ， Yang Z ， Peng Y . Parameters affecting laterally loaded piles in frozen soils by an efficient sensitivity analysis method ［J］. Cold Regions Science and Technology ， 2016 ， 121 ： 42 - 51 .

赖远明，朱元林，吴紫汪 . 桩基冻胀力三维问题的积分方程解法［J］. 铁道学报， 1998 （ 6 ）： 432 - 437 .

Lai Y M ， Zhu Y L ， Wu Z W . A simple integral equation method for three-dimensional frost heaving force problem of piles ［J］. Journal of the China Railway Society ， 1998 （ 6 ）： 432 - 437 . （in Chinese）

李洪升，刘增利，朱元林 . 冻土断裂学在桩基冻拔稳定性计算中的应用［J］. 冰川冻土， 1998 （ 2 ）： 112 - 115 .

Li H S ， Liu Z L ， Zhu Y L . Application of the fracture mechanics of frozen soil to the calculation of stability of pile foundation uplift ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology ， 1998 （ 2 ）： 112 - 115 . （in Chinese）

程永锋，鲁先龙，刘华清，等 . 青藏铁路110kV输电线路冻土桩基模型试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2004 ， 23 （增1 ）： 4378 - 4382 .

Chen Y F ， Lu X L ， Liu H Q ， et al . Model test study on pile foundation of 110 kV transmission line of Qinghai Tibet railway in frozen soils ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2004 ， 23 （ Sup1 ）： 4378 - 4382 . （in Chinese）

汪仁和，王伟，程永锋 . 冻土中单桩抗拔承载力的模型试验研究［J］. 冰川冻土， 2006 ， 28 （ 5 ）： 766 - 771 .

Wang R H ， Wang W ， Chen Y F . Model study of tensile bearing capacity of a single pile under frozen condition ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology ， 2006 ， 28 （ 5 ）： 766 - 771 . （in Chinese）

蒋代军，郭春香 . 青藏高原多年冻土区单桩承载力的长期稳定性［J］. 长安大学学报（自然科学版）， 2016 ， 36 （ 2 ）： 59 - 65 .

Jiang D J ， Guo C X . Long-term stability of bearing capacity of single pile in permafrost area on Qinghai-Tibetan Plateau ［J］. Journal of Chang'an University （Natural Science Edition）， 2016 ， 36 （ 2 ）： 59 - 65 . （in Chinese）

王腾飞，刘建坤，邰博文 . 螺旋桩冻拔特性的模型试验研究［J］. 岩土工程学报， 2018 ， 40 （ 6 ）： 1084 - 1092 .

Wang T F ， Liu J K ， Tai B W . Model experiment on frost jacking behaviors of helical steel pile ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2018 ， 40 （ 6 ）： 1084 - 1092 . （in Chinese））

周有才 . 基侧斜面基础克服切向冻胀力的最小夹角［J］. 建筑技术， 1990 （ 10 ）： 23 - 25，54 .

Zhou Y C . The minimum angle between the tangent frost heaving force and the slope foundation on the base side ［J］. Building Technology ， 1990 （ 10 ）： 23 - 25，54 . （in Chinese）

王力生，张云芳，刘鸿绪 . 斜面基础防切向冻胀力的受力分析［J］. 低温建筑技术， 1995 （ 3 ）： 30 - 32 .

Wang L S ， Zhang Y F ， Liu H X . Stress analysis of anti-tangential frost heave force of inclined foundation ［J］. Low Temperature Building Technology ， 1995 （ 3 ）： 30 - 32 . （in Chinese）

何晓光，张洪玉，于宏伟 . 桩基冻拔及补救措施［J］. 水利科技与经济， 2002 ， 8 （ 3 ）： 184 - 185 .

He X G ， Zhang H Y ， Yu H W . Pile foundation freeze drawing and remedial measures ［J］. Water Conservancy Science and Technology and Economy ， 2002 ， 8 （ 3 ）： 184 - 185 . （in Chinese）

苏凯，张建明，冯文杰，等 . 多年冻土区斜坡地带锥柱基础初始回冻过程模型试验［J］. 岩土工程学报， 2013 ， 44 （ 4 ）： 794 - 799 .

Su K ， Zhang J M ， Feng W J ， et al . Model tests on initial freezing process of column foundation on slope in permafrost regions ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2013 ， 44 （ 4 ）： 794 - 799 . （in Chinese）

徐会永，孙义红，张家琦，等 . 季节性冻土地区通信铁塔地基设计及施工处理探讨［C］∥ 中国高耸结构第十九届学术交流会 . 西宁：中国土木工程学会， 2008 .

Xu H Y ， Sun Y H ， Zhang J Q ， et al . Foundation design and construction treatment of communication tower in seasonally frozen soil area ［C］∥ The 19th Academic Exchange Conference of China's High-Rise Structure . Xining ： China Society of Civil Engineering ， 2008 . （in Chinese）

李孝臣 . 季节冻土区高压输电杆塔斜面基础研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学土木工程学院， 2008 .

Li X C . Study on slope foundation of high voltage transmission tower in seasonal frozen soil area ［D］. Harbin ： Harbin University of Technology ， 2008 . （in Chinese）

郑卫锋，鲁先龙，程永锋 . 输电线路装配式杆塔基础关键技术及标准化研究［R］. 北京：中国电力科学研究院， 2016 .

Zheng W F ， Lu X L ， Cheng Y F . Key technology and normalization on assembly foundation in transmission line tower engineering ［R］. Beijing ： China Electric Power Research Institute ， 2016 . （in Chinese）

岩土工程勘察规范（2009版）： GB 50021—2001 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2009 .

徐学祖，邓友生 . 冻土中水分迁移的实验研究［M］. 北京：科学出版社， 1991 .

Xu X Z ， Deng Y S . Experimental study on water migration in freezing and frozen soils ［M］. Beijing ： Science Press ， 1991 . （in Chinese）

土工试验方法标准： GB 50123—2019 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2019 .

胡志义，管顺清，童武，等 . 高海拔多年冻土区基础选型及设计应用研究［R］. 西安：西北电力设计院， 2012 .

Hu Z Y ， Guan S Q ， Tong W ， et al . Study on foundation selection and design application of permafrost area at high altitude ［R］. Xi'an ： Northwest Electric Power Design Institute ， 2012 . （in Chinese）

李东庆，朱林楠 . 荷载作用下冻土模型试验相似分析［J］. 自然科学进展， 1994 ， 4 （ 3 ）： 322 ‑ 327 .

Li D Q ， Zhu L N . Similitude analysis of modeling test for pressure in the freezing-thawing process of soil ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology ， 1994 ， 4 （ 3 ）： 322 ‑ 327 . （in Chinese）

中国电力科学研究院有限公司 . 一种多功能冻土模型试验装置及其试验方法：中国， 201911015894.0 ［P］. 2019-12-19 .

China Electric Power Research Institute Co.， Ltd . A multifunctional frozen soil model test device and its test method ： Chinese ， 201911015894.0 ［P］. 2019-12-19 . （in Chinese）

中国气象局：海拉尔全年气温，天气网， 2018 . 1 ~ 12 ， http：//www.tianqi.com/qiwen/city_hailaer/ http://www.tianqi.com/qiwen/city_hailaer/ .

China Meteorological Administration： annual temperature in Hailar ， Weather Network， 2018 . 1 ~ 12 ， http：//www.tianqi.com/qiwen/city_hailaer/ http://www.tianqi.com/qiwen/city_hailaer/ .

刘鸿绪，朱卫中，朱广祥，等 . 再论冻胀量与冻胀力之关系［J］. 冰川冻土， 2001 ， 23 （ 1 ）： 63 - 66 .

Liu H X ， Zhu W Z ， Zhu G X ， et al . Research on relationship of frost-heaving forces and amount of frost-heaving again ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology ， 2001 ， 23 （ 1 ）： 63 - 66 . （in Chinese）

马巍，王大雁 . 冻土力学［M］. 北京：科学出版社， 2014 .

Ma W ， Wang D Y . Frozen soil mechanics ［M］. Beijing ： Science Press ， 2014 . （in Chinese）

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