关键词： 玄武岩纤维   冻融循环试验   正截面承载力   钢筋混凝土梁  

摘要： 为研究玄武岩纤维混凝土梁在冻融环境下的受弯承载力,对不同冻融次数(0、50、100)下的普通混凝土梁和玄武岩纤维混凝土梁进行静力受弯试验,研究了试件梁的极限荷载和开裂荷载、梁截面应变、梁荷载钢筋应变、梁荷载挠度曲线等。结果表明:掺入玄武岩纤维的试件梁,对其开裂荷载和极限荷载分别提升了13%和5%;随着冻融次数的增加所有试件梁的极限荷载和开裂荷载都随之减小,但掺入玄武岩纤维的试件梁退化速率要小于普通混凝土梁,冻融100次后的玄武岩纤维混凝土梁较没冻融之前的梁的极限荷载和开裂荷载分别降低了11%和8%,而普通混凝土梁下降了13%和10%。经历100次冻融后的普通混凝土梁由设计的适筋破坏变为了超筋破坏,而玄武岩纤维混凝土梁仍为适筋破坏,说明玄武岩纤维的掺入不仅提高了试件梁的界限配筋率,还降低了冻融带来的损伤。

关键词： 海相黏土   冻融循环   应力-应变滞回曲线   破坏振次   软化指数  

摘要： 冻融循环作为影响海相黏土动力学特性的关键劣化因素,其影响机制亟待深入探究。为探究冻融循环作用下海相黏土的动力特征规律,针对重塑黏土开展一系列不排水循环单剪试验,研究了冻融循环次数与冻融循环温度对海相黏土动力特性的影响。研究表明:相同冻融条件下,循环应力比的增加,导致应变变化速度加快,达到破坏应变所需要的次数降低;冻融循环次数的增加与冷端温度的降低导致土体内部结构发生破坏,使土样破坏振次提前、软化速度加快,经历5次冻融循环后变化幅度降低趋于稳定;基于试验结果建立了冻融循环次数与破坏振次的函数关系;在大循环应力比下,冻融循环作用对循环剪切软化的影响相对较小。

关键词： 路基工程   永久变形   冻融循环   动三轴试验   混合神经网络模型  

摘要： 为了准确预测冻融循环和交通荷载耦合作用下路基土的永久变形,该文在动三轴试验结果的基础上,提出了一种基于长短期记忆网络LSTM和Transformer的混合神经网络模型。该模型能够有效捕捉输入变量之间的时间依赖关系和复杂交互影响,从而能够显著提高路基土永久变形预测的精度和泛化能力。结果表明:较高的围压提高了路基土的抗变形能力,但其永久变形行为仍受循环荷载幅值和冻融循环次数的影响。通过与传统经验回归模型的对比分析,验证了所提出的混合模型在处理非线性变形问题方面的优越性。由敏感性分析结果可知:围压和液限是影响路基土永久变形的主要因素。该结论可为季冻区耐久性路基建造提供参考与借鉴,并发现设计阶段应优选填料并设置防冻结构,运维阶段须控制超载现象。

关键词： 岩石工程   冻融循环   力学特性   能量演化   损伤本构模型  

摘要： 针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。

关键词： 道路工程   粗颗粒硫酸盐渍土   试验研究   冻融循环   变形   封闭状态   降水   地下水盐补给  

摘要： 为了深入研究粗颗粒硫酸盐渍土路基在冻融循环作用下的变形特性,根据实际环境条件,针对现场粗颗粒硫酸盐渍土,开展封闭状态、降水及地下水盐补给3种工况、7个冻融循环周期的粗颗粒硫酸盐渍土路基变形模型试验,得到冻融循环过程中路基温度及变形的变化规律。结合路基中含水率和含盐量的变化,对比分析冻融循环作用下降水、地下水盐补给对粗颗粒盐渍土路基变形的影响,提出相应路基的变形率。研究结果表明:在7个冻融循环周期过程中,3种工况粗颗粒硫酸盐渍土路基不同深度处土体的温度均呈周期性变化,且深度越大,土体温度的变化幅度越小;封闭状态和地下水盐补给条件下路基在周期末的总变形随冻融循环次数的增加,先增大后逐渐趋于稳定,而降水条件下路基在周期末的总变形呈先增大后减小的趋势;各工况下路基的变形均表现为盐胀累加,且封闭状态、降水及地下水盐补给工况下路基的最大变形量分别为0.915、12.385、0.957 mm;降水条件下路基的最终总变形量为封闭状态下路基最终总变形量的10.5倍,降水对该粗颗粒盐渍土路基变形的影响较大;封闭状态和地下水盐补给条件下路基在周期内的最大盐胀变形量分别为0.402、0.421 mm,两者的最终总变形量分别为0.603、0.611 mm,地下水盐补给对该粗颗粒盐渍土路基的变形影响相对较小;3种工况下路基的最大变形率分别为0.153%、2.064%、0.160%。

关键词： 冻融循环   硫酸盐侵蚀   交替作用   碳化深度预测模型   粒子群优化算法  

摘要： 为研究冻融循环和硫酸盐侵蚀作用下混凝土的碳化性能,分别通过单一碳化试验、碳化冻融交替循环试验以及碳化、冻融和硫酸盐侵蚀试验,分析其对混凝土碳化性能的影响机理和演变规律,建立碳化、冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下碳化深度预测模型,并采用粒子群优化算法实现参数优化。结果表明:混凝土碳化深度与水胶比、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量、硫酸盐溶液质量分数及交替循环次数有关,在冻融先发生的情况下对混凝土的碳化性能影响更为严重,可为考虑碳化、冻融循环和硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土工程的设计提供参考。

关键词： 冻融循环   优先流   水热影响   显色示踪   粉质黏土   大兴安岭北部  

摘要： 优先流是水分沿特定通道快速迁移的现象，与土壤孔隙特性密切相关。在多年冻土区，浅表层优先流主要由降雨、融水及人类活动产生。野外观测研究发现，浅表层优先流对中俄原油管道沿线冻土稳定性构成影响，但相关研究甚少。本文聚焦于大兴安岭地区浅表层沉积物中常见的粉质黏土，通过室内显色示踪试验，通过引入四类优先流：随机与规则大孔隙优先流、有机质夹层中微裂隙优先流、标准砂/粉质砂土夹层中指状优先流及碎石夹层中的漏斗状优先流，分析其对大兴安岭粉质黏土冻融循环过程的影响。结果表明：与参照试样密实的粉质黏土试样相比，微裂隙和大孔隙优先流使试样冻结和融化时间分别增加65%～87%和39%～57%，最低温度降低0.4～2.5℃，稳定时间延长1.9～2.4倍，体积含水率提高18%～25%，着色率提升15%～56%，优先流指数高于参照试样48%以上。进一步分析发现，优先流类型、水传输效率及通道连通性显著影响冻融循环过程中的温度与水分分布。本研究可为应对气候暖湿变化下冻土退化及管道维护提供重要科学依据。

关键词： BFRP筋   冻融循环   拉伸性能   压缩性能  

摘要： 本文针对冻融循环损伤后玄武岩纤维增强聚合物(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)筋的力学性能进行研究,重点关注其在拉伸和压缩试验中的性能表现。首先对BFRP筋试件进行不同次数的冻融循环处理(0次、100次、200次和300次),然后通过拉伸试验和压缩试验对冻融损伤后BFRP筋的力学性能展开研究。试验结果表明,BFRP筋的强度(拉伸强度及压缩强度)和极限应变(极限拉伸应变及极限压缩应变)均随冻融循环次数的增加而普遍下降。而BFRP筋的弹性模量(拉伸模量和压缩模量)随冻融循环次数的增加呈现明显的先增加后减小的趋势。根据BFRP筋各类指标的劣化情况,表明BFRP筋在冻融循环下表现出较好的耐久性能,可有效替代严寒地区混凝土结构中的传统钢筋,是解决钢筋腐蚀的有效方法。

关键词： 高性能混凝土   冻融循环   玄武岩纤维   聚丙烯纤维   抗冻性能   力学性能  

摘要： 通过聚丙烯纤维(PF)、玄武岩纤维(BF)和玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土快速冻融循环试验,从试件质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、劈拉强度、抗折强度等角度,研究了不同体积分数的BF和PF对冻融循环作用前后高性能混凝土(HPC)力学性能的影响。结果表明:在HPC中掺入PF或BF可以明显提高HPC的抗剥蚀能力、有效缓解HPC动弹性模量的损失;PF降低了冻融前HPC的抗压强度,但延缓了冻融循环作用下HPC抗压强度下降的速度;单掺0.15%的BF时,冻融前后HPC具有最优的抗压性能;PF和BF均能提高冻融前后HPC的劈拉性能和抗折性能,混掺0.15%的PF和0.15%的BF时,提高效应最大;同等掺量的情况下,单掺BF对冻融前后HPC力学性能的增强效果大于单掺PF。

关键词： 冻融循环   微波加热   膨胀土   MATLAB软件   微观特性  

摘要： 文章针对冻融循环作用下微波加热处理膨胀土的有效性问题进行相关试验测试,利用工业微波炉对膨胀土分别进行不同时间微波高温加热改良,对经过0、1、3、6、10次冻融循环作用后的试样进行体积变形、抗压强度、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和微观结构试验。结果表明:在最佳含水率下,不同微波加热时间下的试样在冻融循环过程中均表现为“冻缩融胀”;冻融循环作用下微波加热后的膨胀土试样无侧限抗压强度和弹性模量均随冻融循环次数增加而降低,尤其在开始阶段影响最大;相同冻融循环次数下,微波加热改良后的膨胀土土体强度和弹性模量均随微波加热时间增加而增加,微波加热作用有效地降低了冻融破坏作用;冻融循环作用对微波加热膨胀土试样微观孔隙面积的影响呈现随冻融循环次数的增加,大孔隙面积占比增多,而小孔隙减少,表明冻融循环作用对土体结构性影响很大。