关键词： 冻融循环   过湿土   季节性冻土地区   抗剪强度  

摘要： 为了研究季冻地区过湿土的抗剪强度特性,利用青冈过湿土路基段原状土进行抗剪强度试验,分析了不同含水量对过湿土的抗剪强度影响,重点研究了冻融循环作用下过湿土抗剪强度变化规律。试验结果表明:不同含水量的过湿土应力应变曲线均趋于硬化型,含水量越大,过湿土的抗剪强度越小,相应的内摩擦角和黏聚力也越小;同未冻融土相比,经冻融循环的过湿土黏聚力显著增加,内摩擦角减小;相同含水量的过湿土经冻融循环的次数越多,融化后土的抗剪强度越大,而且随着冻融次数的增多,黏聚力开始下降,内摩擦角显著增大。

关键词： 水泥土   抗冻性   纳米CaCO3   冻融循环   强度损失率  

摘要： 在广阔的冻土区,水泥土抗冻性差是限制水泥土应用的一个关键性问题;在这些地区,如何提高水泥土的抗冻性是实际工程中面临的一个重大课题。通过对不同纳米CaCO_3掺量的水泥土进行冻融循环试验和无侧限抗压试验,探讨了纳米水泥土的抗压强度变化规律。试验表明:随着纳米CaCO_3的掺量的增加水泥土的抗压强度表现出先提高后降低;且对提高水泥土强度有一个最优掺量。通过冻融循环试验得到水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,两者之间几乎成线性关系。在冻融循环次数相同的情况下,随着纳米CaCO_3掺量的增加,水泥土的抗压强度损失率先减小后增大;同样对降低水泥土的强度损失率也存在一个最优掺量。综合考虑水泥土试验和在实际工程中的应用,建议纳米CaCO_3掺量范围10‰~20‰。

关键词： 水工混凝土   力学性能研究   冻融循环   硫酸盐侵蚀  

摘要： 针对西北旱寒区混凝土结构在冻融破坏及盐离子侵蚀作用下力学性能不断降低的问题,采用室内循环加速试验和理论分析相结合的方法,依据实际工程情况开展硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土力学性能试验,分别考虑引气剂量、粉煤灰掺量及水胶比3个因素,探究硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土材料抗压强度指标变化规律。结果表明:引气剂掺量及粉煤灰掺量对力学性能影响较大,水胶比影响较小;加入适量的引气剂和粉煤灰能提高混凝土的抗冻抗侵蚀能力。

关键词： 冻土   冻融作用   冻结温度   力学特性  

摘要： 通过两淮地区深部人工冻土在不同含水率和温度(-5℃、-10℃、-15℃等3温度水平)下进行冻融循环单轴瞬时强度试验。结果表明:在温度-5℃条件下,不同含水率的冻土随着冻融循环次数的增加,瞬时强度先减小后增大。当试验温度为-10℃时,随着冻融作用次数的增加,强度先增加后减小,但变化幅度不大。当试验温度为-15℃时,冻融作用对人工冻土的强度影响不显著。在试验温度范围内,冻融循环使人工冻土强度变化范围为0.16~1.32 MPa。试验结果可以对深部矿井冻结法设计和施工提供科学指导。

关键词： 废旧轮胎颗粒   膨胀土   冻融循环   无侧限抗压强度   尺寸变化率  

摘要： 为了研究膨胀土的无侧限抗压强度与橡胶颗粒含量、冻融循环次数之间的关系,在控制含水率一定的条件下,对经历冻融循环的废旧轮胎颗粒改性膨胀土试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明:在膨胀土中加入橡胶颗粒可在一定程度上提高膨胀土的无侧限抗压强度,并能降低其刚性;在同一冻融循环次数下,改性膨胀土的无侧限抗压强度随着橡胶颗粒含量的增大呈现先增大后减小的趋势,当橡胶颗粒含量为3%时,橡胶颗粒改性膨胀土的无侧限抗压强度最大;在同一橡胶颗粒含量下,改性膨胀土的无侧限抗压强度以及单次冻融循环对试样强度削弱作用均随冻融循环次数的增加而减小;当含水率为20%时,冻融循环条件下,改性膨胀土试样的尺寸变化率随橡胶颗粒含量的增大总体呈增大趋势;橡胶颗粒含量较低情况下(≤7%),膨胀土尺寸变化规律为"冻缩融胀";橡胶颗粒含量较高情况下(9%),膨胀土尺寸变化规律为"冻胀融缩"。

关键词： 水稳层   水盐   干湿循环   冻融循环   对比试验  

摘要： 兵团阿拉尔市某市政道路两侧存在水盐侵蚀和膨胀变形现象。据调研观测,绿化带每次漫灌会有水盐渗透到水泥稳定土基层(简称水稳层)中,随着时间积累,水盐会在水稳层中积聚,同时该地区昼夜温差大,冬季气候寒冷。预测是当地气候环境作用导致水稳层的变形。为了证实预测,主要采用人工模拟三种工况的环境作用:第一工况模拟水盐干湿循环作用,第二工况模拟冻融循环作用,第三工况是先模拟水盐干湿循环再模拟冻融循环作用。将水稳层试块放入三种工况中,实验结果表明:水盐干湿循环作用对水稳层的影响主要是化学作用引起的侵蚀;冻融循环作用主要是通过温度变换使水稳层中的盐分结晶膨胀,是水稳层结构发生膨胀变形主要原因;先进行水盐干湿循环作用会加速冻融循环作用,会加剧水稳层的结构破坏,破坏效应是两种作用的叠加效果。

关键词： 冻融循环   阻尼比   阻尼系数   动弹性模量   动泊松比   线性关系  

摘要： 采用不会造成较大附加损伤的近似无损低应力水平加、卸载的方法,开展了考虑时间效应的冻融循环作用试验。在试验成本受限的情况下大幅度地降低了试验所需的岩样数。较常规试验方法,在试验岩样数不变的前提下,无需因岩样的离散性而进行主观地筛选数据,从而使得有效数据增多。随着冻融循环周期数增加,岩样表面孔隙及微裂隙不断扩大并出现软化层,裂纹加深,颗粒脱落程度加剧,发生片落、剥蚀,水分向岩石内部迁移,冻融损伤程度由内向外逐渐加深,并研发滴定技术定量标定了这种层进式损伤。进一步分析不同冻融循环周期数下岩样在不同上限应力循环作用下的动力响应变化规律。研究显示,阻尼比、阻尼系数及动泊松比均与冻融循环周期数呈线性递增的关系,动弹性模量与冻融循环周期数呈线性递减的关系;阻尼比、动泊松比均与幅值应力呈线性递减的关系,动弹性模量与幅值应力呈线性递增的关系。给出了阻尼比、动泊松比、阻尼系数、动弹性模量相互之间的定量关系,可通过一种参数的变化规律,预测另一种参数的变化趋势。在有限的试验条件、试验次数下,可有效地精简试验所需检测的参数。幅值应力越大,加、卸载转换时岩样弹性变形响应越迅速,不可逆变形越小,在同一幅值应力的情况下所吸收的能量减少。随着冻融循环周期数的增加,循环加、卸载前岩样的斜坡加载段逐渐变长,应力-应变曲线斜率逐渐变小;循环加、卸载后,不同加、卸载幅值应力下的每个周期中首次达到应力上限时岩样的轴向应变与冻融周期数呈线性关系,说明在冻融循环作用下,岩样孔隙率逐渐变大,密实程度降低,岩样有逐步软化的趋势。当幅值应力较大时,岩样的塑性累积量与冻融周期数呈指数型关系加速递增;当幅值应力较小时,岩样的塑性累积量与冻融周期数呈线性关系匀速递增;说明幅值应力会带来显著的加速劣化效果。

关键词： 道路工程   冻土   冻融循环   冻结温度   破坏强度   抗剪强度   冻缩  

摘要： 为明确冻结过程中环境温度对土体冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,首先选择冻结环境温度(-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃)和冻融循环次数(0、1、3、6、9、12、15)为变量进行了一系列冻融循环试验,然后,以围压(50、100、150kPa)为变量,对经历冻融循环试验后的试样进行三轴压缩试验。研究结果表明:冻结环境温度会显著影响土体经历冻融循环后的物理力学性质。冻融循环后试样的破环强度整体上有所减小,并随冻结环境温度的降低呈先减小、后增大的变化规律,-15℃时破坏强度达谷值。虽然土体冻结后的表观体积增大,但膨胀变形分量和收缩变形分量在冻结过程中同时存在,而且随着环境温度的降低,冻胀先于冻缩达到极限状态,因此表观体积呈先增大、后减小的变化规律,相应地破坏强度呈相反的变化规律。此外,随着冻融循环次数的增加,破坏强度呈先减小、后逐渐稳定的变化规律。同时,冻结环境温度越低,破坏强度达到稳定值所需的冻融循环次数越少。试样冻结过程中的水分迁移速率和迁移量随环境温度的降低而减小,水分迁移对土体结构的影响也随之减小。抗剪强度指标表现为与破坏强度一致的冻融循环效应,其中内摩擦角对冻结环境温度变化的响应程度大于黏聚力的影响程度。

关键词： 冻融循环   黏土矿物   物理力学性质   长期强度  

摘要： 冻土工程破坏主要的原因之一是冻融循环作用。通过对高岭土(主要黏土矿物为高岭石)、膨润土(主要黏土矿物为蒙脱石)在反复冻融作用下的物理性质试验及球模仪试验,研究高岭土及膨润土在冻融循环作用下的物理力学性质变化,并由此推定不同黏土矿物含量土在冻融循环作用下物理力学的变化规律。结果表明:(1)前10次冻融循环对高岭土及膨润土的物理力学性能影响很大,冻融10次后,随冻融次数的增加,高岭土的密度下降,孔隙比增加,膨润土的密度增加,孔隙比减小;(2)冻融过程中物理性质的变化不仅与土样的种类有关,也与土样的矿物成分有关;(3)高岭土的长期强度C24远高于膨润土,但是冻融过程中高岭土的力学性能变化较大,而膨润土相对比较稳定。

关键词： 板岩   冻融循环   层理倾角   弹性参数   单轴抗压强度   破坏类型  

摘要： 为揭示冻融循环作用对板岩弹性参数及单轴抗压强度的影响,采用DX-40型低温数控箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种层理倾角(?)、6种冻融循环次数的单轴压缩试验,对其5个弹性参数、单轴抗压强度及破坏类型的变化规律进行分析。试验结果表明:板岩弹性模量、剪切模量和单轴抗压强度随冻融循环次数增加呈指数下降趋势,泊松比随冻融循环次数增加呈线性增加趋势;板岩单轴抗压强度随层理倾角增加呈先减后增的变化趋势;冻融循环作用下板岩破坏类型有3种:当0°≤?≤26.6°时,沿与竖直轴线呈一定角度方向发生剪切破坏;当26.6°≤?≤83.0°时,沿层理面发生剪切破坏;当83.0°≤?≤90°时,沿垂直方向发生劈裂破坏。在Jaeger单弱面理论的基础上,建立了以冻融循环次数和层理倾角为控制变量的板岩单轴抗压强度预测模型,并通过试验数据验证了模型的合理性,表明该模型能较好地描述冻融循环次数和层理倾角对冻融板岩单轴抗压强度的影响。