关键词： 冻融循环   裂隙岩体   注浆加固   露天矿边坡  

摘要： 在矿山、水利等工程中,通过注浆加固提高裂隙岩体工程性质、加强其强度的施工工艺得到了广泛应用。为研究注浆加固中各种注浆因素和注浆方法对裂隙岩体强度的影响,以及裂隙岩体注浆加固后冻融作用对其工程性质的影响,使用水泥砂浆等材料按一定相似比制作可以模拟裂隙原岩力学特性的相似材料,通过对浆液水灰比、注浆流速(注浆压力)、浆液温度等因素进行相关变量的控制,分别用无机材料、无机复合材料以及有机材料对裂隙岩体进行注浆加固。通过模拟该地区的气候等环境条件下,对各类因素进行相关试验,进而分析各类因素对注浆加固的影响;最后根据试验结果,对注浆参数进行优化设计,根据新疆准东西黑山矿区中联润世露天煤矿边坡的工程地质条件和地质环境进行注浆加固方案设计及监测,对该地区和其他地质特性及区域特征相似的露天矿边坡灾害防治具有一定借鉴意义。

关键词： PE-ECC   冻融循环   承载性能   破坏特征   受弯构件  

摘要： 为研究冻融循环作用对聚乙烯纤维工程水泥基复合材料(PE-ECC)构件承载力的影响,通过室内冻融循环试验和冻后四点弯曲试验,研究冻融循环作用下PE-ECC梁的破坏演化特征,并通过刚度、延性指数、能量吸收能力(EAC)等性能指标分析其承载性能劣化规律。结果表明:(1)试验梁在破坏时保持较好的完整性,冻融作用使PE纤维与基体的协同效应减弱,随着冻融循环次数增加,主裂缝数量减少,裂缝密度降低,分布更加分散;(2)试验梁的荷载-跨中挠度曲线呈现明显的弹性、屈服和破坏段,加载过程可分为弹性阶段、受拉区局部开裂阶段和屈服破坏阶段;(3)提高PE纤维含量可使基体结构更为紧密,降低冻融作用后的EAC损失并提升承载能力;(4)冻融循环后,PE-ECC试验梁跨中截面应变分布仍符合平截面假定,提出PE-ECC梁在弯曲荷载作用下各阶段承载力计算方法。研究成果可为PE-ECC梁的承载力设计和在寒区工程中的应用提供依据。

关键词： 风积沙   聚丙烯纤维   冻融循环   三轴试验  

摘要： 为了研究冻融循环次数对聚丙烯纤维风积沙改性土抗剪强度的影响,本文以内蒙古科尔沁沙地某铁路工程建设为背景,选取工程路堤填筑用沙,掺加5%水泥和不同配比(0%、0.1%、0.2%、0.4%)的聚丙烯纤维进行改性处理,进行0次、20次、40次的冻融循环试验,对冻融后的聚丙烯纤维风积沙改性土进行固结不排水三轴压缩试验,研究其强度特性。结果表明:(1)聚丙烯纤维的加入,能够提高风积沙改性土整体的韧性,减小孔隙比,试样残余强度增加,纤维含量0.4%时试样抗剪强度达到最优。(2)试样在冻融第20次时,峰值应变数值达到最低,极易发生脆性破坏。冻融20次之后,随着冻融次数的增加,峰值应变开始增加,冻融40次后达到常温原始数值,峰值应力则是随着冻融次数先增加后减小。(3)同等纤维含量和围压下内摩擦角变化范围在2°~9°。试验研究成果可为沙漠地区铁路路堤填料改良提供参考。

关键词： 裂隙灰岩   裂隙倾角   冻融循环   单轴压缩   峰值应力  

摘要： 寒区岩体由于反复冻融导致的变形破坏是当前亟待研究和解决的前沿课题。为研究冻融循环作用下裂隙岩体的力学特性及裂纹扩展特征,针对冻融循环作用下不同裂隙倾角的裂隙灰岩开展单轴压缩试验,得到相应的应力-应变曲线及宏观破坏特征,并采用电镜分析破坏面的微观特征。试验结果表明:冻融后裂隙灰岩的破坏特征呈明显的脆性破坏,其峰值应力、弹性模量随裂隙倾角的增大而增大,随冻融循环次数的增加而减小;峰值应变随裂隙倾角、冻融循环次数呈正相关。宏观破坏模式主要以裂纹模式为主,片落模式为辅,破坏面与预制裂隙有关,多为张拉裂纹,与冻融循环无明显相关性。微观试验揭露了冻融循环对裂隙灰岩的损伤,微裂纹的平均长度、累计长度和平均宽度随冻融循环次数增加而增大,预制裂隙对破坏面的微观特征无明显影响。对于不同裂隙倾角的裂隙灰岩,预制裂隙影响了宏观破坏裂纹发育,而冻融加剧了内部微裂纹的扩展;裂隙倾角的增大抑制了冻融循环带来的损伤,提高了岩体耐久性。研究成果可为寒区矿山工程开采提供重要参考价值。

关键词： 冻融循环   剑麻纤维   PAM-CMC   无侧限抗压强度   抗剪强度  

摘要： 在高寒地区露天矿山岩质边坡生态修复中,喷播客土因冻融循环作用引发的力学性能退化和脱落现象显著,严重制约了生态修复效果。为此,本文通过室内试验系统研究了冻融循环作用下剑麻纤维、聚丙烯酰胺(PAM)和羧甲基纤维素钠(CMC)对土的改良机理,分析不同冻融循环次数下纤维掺量和纤维长度对土体抗压强度、抗剪强度及微观结构的影响规律。结果表明,随着冻融循环次数增加,纯土(PS)、粘合剂改良土(PC)和纤维-粘合剂改良土(SPC)的抗压强度和抗剪强度均呈“先快速、后缓慢”的下降趋势。剑麻纤维与PAM-CMC存在显著协同效应,经12次冻融循环后,SPC0.15-20(纤维掺量0.15%,长度20 mm)的抗压强度、破坏应变、偏应力峰值、黏聚力及内摩擦角较PS分别提升78.3%、84.8%、39.8%、93.9%和9.6%,较PC分别提升39.0%、39.0%、29.0%、51.7%和8.9%。电镜扫描图像显示,PAM-CMC通过胶结作用填充孔隙,剑麻纤维与土形成纤维-土网状空间结构,协同限制冻融损伤。本研究考虑了冻融循环作用下生态修复材料的力学强度需求,提出一种适用于边坡喷播客土力学改性增强的方案,可为高寒区矿山边坡生态修复的客土改良技术提供理论支撑。

关键词： 炉渣混凝土   剑麻纤维   冻融循环   力学性能   微观结构  

摘要： 为探究纤维增强炉渣混凝土在寒区工程中的可行性,并确定最优剑麻纤维掺量和炉渣最优替代率,本文研究了冻融循环作用下纤维增强炉渣混凝土的力学特性和微观结构。结果表明,冻融循环作用下炉渣替代混凝土中的细骨料具有潜在应用价值,剑麻纤维对混凝土力学性能有显著增强作用。冻融循环作用下,混凝土的抗压强度随着炉渣替代率的增加先增大后减小,炉渣替代率为13.2%~26.4%时混凝土的抗压强度最高,为40.9 MPa。炉渣替代率超过39.6%时,混凝土的抗压强度下降趋势明显且质量损失较大。加入剑麻纤维能显著提升混凝土的抗压强度,120次冻融循环后,添加1 kg·m^(-3)剑麻纤维的混凝土表现出最高的抗压强度及最低的强度损失率,其强度及强度损失率分别为36.1 MPa和10.2%。此外,添加2 kg·m^(-3)剑麻纤维的混凝土表现出了最低的质量损失。微细观结果表明冻融循环会导致混凝土表面和内部损伤,影响水化反应,降低混凝土的耐久性能。

关键词： 桥梁工程   桥面铺装   水泥混凝土   玄武岩纤维   硅灰   劈裂抗拉强度   冻融循环作用   孔隙结构  

摘要： 文中采用劈裂抗拉强度研究了单掺玄武岩纤维、单掺硅灰及复掺玄武岩纤维和硅灰对桥面铺筑用混凝土力学性能的影响规律,在确定最佳玄武岩纤维与硅灰掺量基础上,基于抗压强度试验和核磁共振试验量化分析了冻融循环作用对单掺与复掺玄武岩纤维和硅灰混凝土抗压强度与微细观孔隙结构的影响规律.结果表明,随着玄武岩纤维或硅灰掺量的增大,水泥混凝土的劈裂抗拉强度呈先增加后降低的变化趋势,以峰值劈裂抗拉强度确定最佳的玄武岩纤维掺量为3.5 kg/m^(3)、最佳硅灰替代率为10%.玄武岩纤维与硅灰对于水泥混凝土劈裂抗拉强度的增强效果大于两者增强效果的线性叠加;掺加玄武岩纤维或硅灰,能增强桥面铺装用混凝土的抗冻耐久性及细化微观孔隙结构,将玄武岩纤维与硅灰复配后,微观孔隙结构中的无害孔隙占比增大,少害和多害孔隙占比减小,桥面铺装用混凝土的抗冻耐久性能进一步提升.

关键词： 干湿循环   冻融循环   孔隙   渗透率   板岩  

摘要： 川西高原露天矿山边坡面临强烈的干湿和冻融循环作用,为保障矿山边坡稳定性及评估边坡地下水渗漏风险,以高寒区某露天矿山边坡板岩为研究对象,开展其在干湿循环、气冻(空气中冻融)循环和水冻(水中冻融)循环等不同工况下板岩孔隙结构及渗透性演化规律研究。通过核磁共振和岩心渗透试验分析不同工况和不同循环次数下试样内部的孔隙度、孔径分布和渗透率,同时结合扫描电子显微镜试验观察裂缝孔隙等特征。引入损伤变量,分析揭示不同工况下试样循环次数、孔隙度和渗透率之间的变化规律。结果表明,随干湿、气冻和水冻循环次数增加,3组试样的孔隙度和渗透率逐步增加。40次循环后,3组试样的孔隙度从0.28%分别上升到0.33%、0.64%和0.66%,渗透率从2.7×10^(-3)mD(1 mD=0.987×10-15 m^(2))分别上升到2.9×10^(-3)mD、4.2×10^(-3)mD和6.4×10^(-3)mD,水冻循环作用下孔隙度和渗透率增长幅度最大。三种工况下试样的渗透率和损伤变量均呈非线性正相关,R2由大到小依次为气冻循环组>水冻循环组>干湿循环组。该研究对川西高寒区露天矿边坡稳定性和保水开采提供了一定的工程指导价值。

关键词： 路基工程   盐渍土   地下水位变化   冻融循环试验   水盐迁移  

摘要： 为探究芯吸排水管在盐渍土路基中的作用机制及其对水盐迁移特性的影响,以G217公路绿洲漫灌区盐渍土路基为研究对象,考虑到特殊地理环境的耦合作用,开展了不同初始含盐量下的地下水位-冻融循环模拟试验,揭示了芯吸排水管在复杂工况下的排水性能及其对路基水盐迁移和变形的调控机制。研究结果表明:芯吸排水管凭借其优异的吸水、持水及耐盐性能,能够有效阻滞地下水位波动和冻融循环引发的水盐积聚,在芯吸排水管作用下,随着深度增加,土层含水率先降低后增加,且初始含盐量的增加会加剧含盐量波动,但对深层土体的水盐积聚影响有限。当含盐量从2%增至4%时,路堤浅层(10 cm、20 cm)含水率分别变化了-68.9%和0.02%,含盐量峰值增加了11.5%、26.3%,而深层(30 cm)含水率减少了15.1%,含盐量峰值增加了80.4%。此外,敷设在路基冻结深度以下的芯吸排水管通过优化路基温度响应,显著缓解了盐-冻胀变形,5次冻融循环后未出现累积融沉现象。该研究结果可为盐渍土地区公路路基排水工程设计与建造提供技术参考。