关键词： 土壤压实   结构恢复   冻融循环   人工孔隙   土壤温度  

摘要： 农机压实土壤的问题很难避免,而农田压实土壤的结构恢复至关重要,冻融循环是恢复压实土壤的有效方法。为了研究冻融循环+大孔隙对恢复压实土壤的作用,通过室内试验重塑压实土壤及人工孔隙措施模拟大孔隙,在不同土壤含水率条件下设计不同的冻融循环次数,利用温度传感器监测土壤温度波动,同时对比冻融循环前后压实土壤孔隙与团聚体参数的变化。结果表明,冻融循环过程中,有人工孔隙压实土壤在高、低两种含水率条件下,分别在第3次和第2次冻融循环时开始大幅温度波动,相同含水率条件下无人工孔隙的压实土壤温度大幅波动则出现在第7次和第4次冻融循环,经历多次冻融循环后,有人工孔隙压实土壤的团聚体平均尺度、结构系数等参数均优于无人工孔隙的压实土壤。人工孔隙可通过调节土壤温度波动改变冻融循环在土壤中的作用强度,加速压实土壤结构恢复进程,冻融循环+大孔隙策略是改善土壤孔隙及团聚体结构的有效措施。

关键词： 工程地质   冻融循环   压实黄土   单轴抗压强度   波速  

摘要： 如何评价冻融循环条件下压实黄土的力学特性是我国黄土高原挖填方工程设计中亟需解决的重要科学问题,为此,本文对冻融循环次数、含砂量、含盐量和含水率等几个关键影响因素进行研究,通过开展无侧限压缩试验,获得了压实黄土的单轴抗压强度(UCS)。同时还开展了压实黄土的波速测试,分析了不同冻融循环条件下压实黄土的剪切波波速(VS)和压缩波波速(VP)的变化规律。研究结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,黄土试样的剪切波波速和压缩波波速减小,且含砂量较低的试样的波速降低更加明显;(2)含盐量高的黄土试样在经历第1次冻融循环后波速大幅衰减,但继续冻融循环时,其强度降低幅度不大;(3)随着冻融循环次数和含水率的增加,土样破坏的形式呈现出由脆性破坏向塑性破坏过渡的趋势;(4)根据试验结果,研究建立了黄土波速与单轴抗压强度的经验关系式,研究成果为评价冻融循环作用下现场压实黄土的强度劣化提供了新思路。

关键词： 季节性冻土   冻融循环   抗剪强度   直剪试验  

摘要： 为研究季节性冻土抗剪强度,对不同冻融循环次数、垂直压力及初始含水率条件下的土体进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后峰值剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,土体黏聚力会逐渐下降,土体内摩擦角在冻融循环作用下总体呈小幅度上升趋势,试验粉质黏土的内摩擦角在20°~30°波动,并且随着含水率的增加(18%~26%),抗剪强度、黏聚力和摩擦角均呈下降趋势。

关键词： 冻融循环   冻胀   冻缩   塑限   结构性   含水率  

摘要： 为研究冻融循环现象对黄土结构的扰动影响,模拟了地基垫层经人工处理后受冻融循环作用的影响,选用新疆天山北坡土样,采用室内试验方法将黄土重塑,对重塑后的土样进行了冻融循环位移试验与冻融循环后的三轴试验。结果表明,土样经历冻融循环后仍存在结构性,依然具有湿陷的趋势;且受含水率影响,存在冻胀与冻缩两种状态,从而造成了结构性的增减。高寒冻土地区的地基即使采用重塑土依然有残余结构,在一定程度上增加土体含水率有助于降低地基结构性。希望对高寒地区地基施工提供一定的参考。

关键词： 干湿-冻融循环   冻融循环时长   凝灰岩   岩石性质  

摘要： 冻融循环试验中的冻融时长是影响岩石性质变化的重要因素之一,而目前国内外试验对于岩石冻融循环时长相关内容尚未形成统一的标准。为探究岩石在冻融循环试验中达到完全冻融所需时长的变化规律,采取以浙东地区饱和凝灰岩试样作为研究对象,开展不同冻融循环时长的室内冻融循环试验研究。根据试样中心温度测量结果表明:冻融循环总时长随着冻融循环次数的增加,呈现出幂函数增长的趋势;冻结与融化过程都分为3个阶段:初冻与初融、水冰相变与冰水相变、深冻与深融阶段。随着冻融循环次数的增加,除融化过程的冰水相变阶段所需时间不随次数的增加而改变,其余各个阶段都随次数的增加,呈现出幂函数增长;冻结过程的各个阶段占比不随次数的增加而改变,但融化过程的初融阶段所需时间占比随冻融次数增加而逐渐减小,相反融化阶段深融阶段所需时间占比随冻融循环次数的增加而增加。本研究将对提高岩石冻融循环试验结果精度提供一定参考价值。

关键词： 改性黄土   聚丙烯纤维   冻融循环   回归模型  

摘要： 为了探究聚丙烯纤维和水泥共同改良黄土性能,通过无侧限抗压试验以及冻融循环试验,分析水泥掺量,聚丙烯纤维掺量与长度以及冻融循环次数对改性黄土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:改性黄土的无侧限抗压强度随着水泥掺量增多而提高,加入纤维则进一步提高其抗压强度.纤维的掺量和长度的增大会使改性黄土的无侧限抗压强度先提高后降低,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,最优长度为9 mm.水泥改性黄土经历15次冻融循环后,纤维增强水泥改性黄土经历10次冻融循环后强度损伤趋于平缓,变化幅度在3%左右.采用Lasso回归模型计算水泥-聚丙烯纤维改性黄土无侧限抗压强度回归预测模型,预测模型与试验结果吻合较好.

关键词： 土壤压实   结构恢复   冻融循环   人工孔隙   土壤温度  

摘要： 农机压实土壤的问题很难避免，而农田压实土壤的结构恢复至关重要，冻融循环是恢复压实土壤的有效方法。为了研究冻融循环+大孔隙对恢复压实土壤的作用，通过室内试验重塑压实土壤及人工孔隙措施模拟大孔隙，在不同土壤含水率条件下设计不同的冻融循环次数，利用温度传感器监测土壤温度波动，同时对比冻融循环前后压实土壤孔隙与团聚体参数的变化。结果表明，冻融循环过程中，有人工孔隙压实土壤在高、低两种含水率条件下，分别在第3次和第2次循环时开始大幅温度波动，相同含水率条件下无人工孔隙的压实土壤温度大幅波动则出现在第7次和第4次循环，经历多次冻融循环后，有人工孔隙压实土壤的团聚体平均尺度、结构系数等参数均要优于无人工孔隙的压实土壤。人工孔隙可通过调节土壤温度波动改变冻融循环在土壤中的作用强度，加速压实土壤结构恢复进程，冻融循环+大孔隙策略是改善土壤孔隙及团聚体结构的有效措施。

关键词： 冻融循环作用   冻结滞水促滑效应   形成机理   伊犁地区  

摘要： 伊犁地区属典型季节性冻土区,冻融黄土滑坡发育强烈,对人民生命财产安全造成巨大隐患。本文以伊宁县喀拉亚尕奇乡冻融黄土滑坡作为研究对象,采用现场实地调查、原位地温监测、室内试验和数值模拟方法等手段,开展冻融黄土滑坡形成机理研究。通过分析研究区内冻融黄土滑坡的发育特征及影响因素,证实了黄土滑坡表层土体受冻融循环作用的长期影响,并且将研究区内的季节冻融循环总结为未冻期、交替冻结期、冻结期、融解期4个阶段。结果表明,原状黄土的黏聚力受冻融循环次数的影响较大,在冻融循环4次时降低幅度达到最大,最后黏聚力有趋于水平的趋势;随着冻融循环次数的加大,内摩擦角呈现下降的趋势,但下降幅度较小,影响的度数为3°~5°。模拟结果显示冻融黄土滑坡的冻结滞水效应显著,冻结期由于冻结层强度较大,滑坡稳定性不降反增,初始融化阶段,斜坡稳定性骤降,处于整个冻融过程中最不稳定阶段。研究表明冻融黄土滑坡的形成受冻融循环作用和冻结滞水作用的双重影响。

关键词： 水泥   钢渣   冻融循环   抗压强度  

摘要： 在工业发展突飞猛进的背景下,钢铁作为各行各业中都需要用到的材料,在加工过程中也会产生许多难以有效利用的废渣。将钢渣与水泥按照一定的级配混合后作为公路路基填料,能够解决部分钢渣处理问题。主要分析了在冻融循环作用下水泥-钢渣混合料的承载力问题,通过室内试验得到以下结论,一是在满足公路等级要求的级配下,随着冻融循环的次数增加,试件的裂隙增多,呈现骨料外露,承载力显著下降;二是试件在冻融作用下质量随着循环次数先增大后减小,强度则随着循环次数增加不断减小,三是通过试验与数据处理得到试件抗压强度与循环次数的关系式,可以为后续实地试验以及现场施工提供预测指导。

关键词： 砂岩   冻融循环   孔隙结构   细观劣化  

摘要： 为探究冻融循环作用下岩石孔隙结构的细微观演化规律,借助电镜扫描仪、核磁共振系统开展了一系列冻融循环试验。结果表明,当冻融次数大于60次时,中孔区域围成的T2谱面积逐渐增大;当冻融次数增至120次时,由于冻结力作用造成的结构劣化损伤不可逆,T2谱右峰面积较其他工况显著增加,孔隙度逐渐增大,并呈幂指函数形式增加。在水分迁移和结晶膨胀作用影响下,岩石中微孔扩展贯通,小孔隙结构不断演变为中孔和大孔结构。孔隙结构分维值与冻融循环次数呈负相关关系,孔喉分形结果的相关性高于孔径。研究结果有助于理解寒区环境下工程岩体冻胀开裂、冻融滑塌等作用机制。