关键词： 冻融循环   土壤团聚体   团聚体稳定性   团聚体有机碳   冻融作用   有机碳   土壤理化性质   土壤管理   生态系统恢复  

摘要： 为研究冻融循环作用对东北农田黑土土壤团聚体及结合碳的影响,本研究以黑龙江省海伦市农田黑土为研究对象,利用室内培养试验研究了-9、-18、-26℃3个温度下冻融频次对农田黑土团聚体及有机碳含量的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,1~0.5 mm和0.25~0.053 mm团聚体含量在3种冻融温度下均发生了显著变化(P<0.05)。与冻融循环1次相比,在相同温度下冻融循环17次后1~0.5 mm团聚体含量在-9、-18、-26℃下分别降低了68.53%、10.91%和40.96%,0.25~0.053 mm团聚体含量分别升高了10.93%、40.89%和99.72%。在-9℃下土壤团聚体分形维数显著升高(P<0.05),由2.09增加到2.74,在-18、-26℃下则变化幅度较小,分别变化了0.1和0.05。土壤团聚体结合碳随着冻融频次的增加没有出现显著的变化(P>0.05),在-18℃和-26℃下,<0.053 mm团聚体有逐渐降低的趋势,在冻融循环17次后分别降低了10.31%和13.73%。冻融作用会显著降低东北农田黑土土壤团聚体的稳定性,冻融作用会显著降低1~0.5 mm团聚体含量并提高0.25~0.053 mm团聚体含量(P<0.05);冻融次数和冻融温度均是影响土壤团聚体稳定性的重要因素。

关键词： 黄土   冻融循环作用   湿陷性   抗剪强度   路基稳定性  

摘要： 为研究季冻区湿陷性黄土路基在冻融循环作用下抗剪强度的劣化情况,依托某高速公路工程,借助直剪试验,研究了冻融循环次数、法向压力和土体类型对湿陷性黄土抗剪强度的影响,明确了黄土抗剪强度劣化机制。结果表明:湿陷性黄土抗剪强度随冻融循环次数的增加而减小,经过3次冻融循环后,黄土内部达成新的平衡结构,抵消了冻融循环的影响,抗剪强度逐渐稳定;黄土冻融劣化情况随法向压力增大而减缓,冻融次数越多,劣化情况越显著;与非湿陷性黄土相比,湿陷性黄土的冻融劣化系数较低,说明湿陷性黄土受冻融循环作用影响相对较大。

关键词： 冻融条件   混凝土   力学特性   动态单轴压缩试验  

摘要： 混凝土作为重力坝的主要建筑材料,力学特性直接影响坝体的安全性能。冻融循环会导致混凝土内部结构的破坏,降低力学性能。以某重力坝为参考,通过采用动态单轴压缩试验,分析冻融循环下混凝土的力学特性。结果显示,混凝土强度随冻融循环的变化十分明显,冻融循环次数增大时,混凝土强度降低。随着冻融循环次数的增加,试样的应力显著减小,动弹性模量显著下降。研究表明,分析重力坝混凝土力学特性应更多关注坝体的损坏程度以及结构变化。

关键词： 砂岩   冻融循环   力学参数   破裂特征  

摘要： 针对高海拔寒区工程不断遭遇的岩石冻融力学问题,以红砂岩为研究对象,对其开展冻融循环试验和单轴压缩试验。采用数字图像相关(DIC)方法作为监测手段,探究冻融循环作用对岩石力学特性和破坏行为的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增大,砂岩的质量损失率、单轴抗压强度、弹性模量和抗冻系数均逐渐减小。利用DIC成功追踪和定位裂纹扩展过程,定量说明冻融循环未能改变最终破坏模式,但易诱发应变局部化,加速砂岩变形破裂。

关键词： 预应力混凝土梁   冻融循环   锈蚀   受弯性能   抗裂能力   抗弯承载力  

摘要： 利用ABAQUS软件建立预应力混凝土梁三维有限元模型,对冻融循环以及锈蚀后的预应力混凝土梁分别进行了受弯性能非线性数值模拟分析和试验研究,模拟分析所得荷载⁃跨中挠度曲线与试验研究所得吻合良好,验证了模拟分析结果的合理性。在此基础上,建立冻融循环与锈蚀共同作用下的预应力混凝土梁有限元模型,分析不同参数下预应力混凝土梁的受弯性能。结果表明,冻融循环与锈蚀共同作用下预应力混凝土梁的抗裂能力与抗弯承载力相对于单一环境作用下明显减小;冻融循环与锈蚀共同作用下预应力混凝土梁出现了两种典型的破坏方式:混凝土压碎与预应力筋拉断;随着混凝土强度降低、冻融循环次数增多、锈蚀率增大,预应力混凝土梁的极限承载力与对应下的跨中极限挠度呈现不同程度衰减趋势;冻融循环次数和预应力水平对构件刚度影响较大。

关键词： 古建筑青砖   冻融循环   数字图像相关   应变云图   损伤演化  

摘要： 以内蒙古隆盛庄古建筑青砖砌体为研究对象,通过数字图像相关(DIC)技术,研究古建筑青砖在冻融循环作用下的损伤破坏规律,采用双因子——损伤程度因子和损伤局部化因子来表征古建筑青砖的单轴压缩损伤过程,并根据双因子损伤演化曲线建立了不同冻融循环次数下的损伤演化模型.结果表明:古建筑青砖在单轴压缩下的破坏过程可分为初始损伤闭合阶段、线弹性损伤阶段、弹塑性损伤阶段和塑性损伤阶段4个阶段;随着冻融循环次数的增加,青砖表面应变集中程度增大,使其承载能力降低;冻融循环会缩短双因子曲线的线弹性阶段,同时利用双因子建立的损伤演化模型能有效反映冻融循环作用下古建筑青砖材料的损伤演化过程.

关键词： 季节性冻土   冻融循环   路基   冻胀性能  

摘要： 为了探究冻融循环作用下路基土的冻胀性能变化规律,以西部某高速公路冻害路段典型断面为依托工程,取现场土样制作路基模型,开展室内冻胀试验,分析冻融循环下路基温度、位移、含水量及含盐量的变化规律。研究认为,不同深度、不同水平距离处的温度变化规律相近,均呈现余弦曲线变化,约滞后环境温度1/4周期;距路基顶部越近,以及距中心线越远处(即越接近冷端)温度波动越明显;在温度到达最低点或最高点后约1/2个周期,冻胀量或融沉量达到最大值;温度对路基水分迁移有较大影响,温度较低时,路基内部水分向上部冷端迁移,导致上部土体含水量增大并冻结;温度较高时,水分几乎不发生迁移。

关键词： 须弥山石窟   红砂岩   冻融循环   劣化试验   物理性质参数   累积损伤度  

摘要： 须弥山石窟处于我国季节性冻土区域,长期的冻融循环条件对岩体造成了很严重的风化损伤。将采自须弥山石窟的红砂岩制备成天然组、60%饱水组和饱水组3组试样进行冻融循环试验,记录冻融循环10、20、40和120次时岩样的物理性质参数,研究冻融循环下砂岩的劣化规律。结果表明:岩样在经过不同的冻融循环次数后质量、体积、硬度和波速整体呈现下降的趋势,且随着冻融次数的增加其下降的趋势逐渐变得平缓;岩样各物理性质参数的劣化率在冻融循环后逐渐增加,前40次冻融循环周期内物理性质参数劣化速率较快,之后随着冻融循环次数的增加其劣化逐渐趋于平缓;在对3组不同含水率的岩样进行相同次数的冻融循环试验后发现,在经过相同的冻融循环次数后,随着含水率的增加岩样物理性质参数劣化更加显著;根据砂岩的质量、体积、波速的劣化率定义了砂岩的累积损伤度,建立了累积损伤度与冻融循环次数的非线性模型,揭示了累积损伤度随冻融循环次数变化的非线性增长规律。该研究成果能够为须弥山石窟的文物保护工作提供科学依据。

关键词： 冻融循环   桥梁加固   粘钢胶   界面剪切试验  

摘要： 通过钢板-混凝土的双面剪切试验,研究了冻融循环作用对粘钢混凝土双面剪切性能的影响规律及破坏特征,并分析了冻融环境下界面承载力和峰值应变的变化。结果表明:钢板-混凝土双面剪切试件在经历0次、15次、25次、40次、50次、75次、100次冻融循环后进行双面剪切试验,试件的破坏均为脆性破坏,主要破坏形式为胶体与钢板剥离、胶体与混凝土剥离两种形式。

关键词： 冻融循环   钢管混凝土   参数分析   多因素耦合  

摘要： 采用验证的有限元模型,考虑钢管径厚比、混凝土强度、钢管屈服强度、冻融循环次数等参数变化,对冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱力学性能指标,进行单一因素,多因素耦合参数分析。从中提出冻融循环作用后,考虑多因素耦合承载能力折减系数计算公式,耦合效应折减系数拟合公式计算结果与试验结果吻合较好,为北方寒冷地区钢管混凝土结构剩余承载力评估提供理论支撑。