关键词： 冻融循环   寒区   铁路   路基   力学响应  

摘要： 随着寒区铁路网线的迅速发展,铁路路基病害问题频发。为探讨寒区路基土的冻融特性及力学特性,通过实验手段,系统研究不同含水率、冻结温度和冻融循环次数对路基土冻融特性以及力学特性的影响。实验结果表明:随着含水率的增加、冻结温度的降低以及冻融循环次数增加,土样的冻胀率及融沉系数均一直增加。初始含水率越大及冻结温度越高,水分迁移越明显。随着冻融循环次数增加土样上部水分逐渐减少,下部水分逐渐增加。初始含水率为8%、10%、12%、14%时其结冰温度分别为-1.96、-1.89、-2.17、-2.06℃,初始含水率为12%时其结冰温度最低。随着含水率增加,其强度变化范围为3.63~6.15 MPa;随着冻结温度降低,其强度变化范围为3.26~6.05 MPa;随着冻融循环次数的增加,其强度变化范围为4.49~3.68 MPa。研究成果对于保障道路工程的稳定性和安全性具有重要意义。

关键词： 盐冻融   玄武岩纤维   AC-13   室内循环模拟试验   路用性能  

摘要： 我国东北地区的雪季,除冰盐的使用以及昼夜温差导致的盐冻融环境会对沥青混合料的路用性能产生不利影响。本研究设计了室内盐冻融循环模拟试验,探讨了AC-13玄武岩纤维沥青混合料在盐冻融循环作用下的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性的衰减。研究结果表明:玄武岩纤维的使用显著改善了经盐冻融循环后沥青混合料高温稳定性及低温抗裂性的劣化;在短期盐冻融循环作用下,玄武岩纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果较为突出。本研究为东北地区沥青路面的优化提供了理论依据。

关键词： 路基   冻融循环   三轴试验   改良盐渍土   工程病害  

摘要： 盐渍土具有溶陷性、盐胀性和腐蚀性，盐渍土单独作为路基填料时，受车辆荷载作用会使路基填料产生瞬时弹性应变和累积塑性变形，且季冻区土体受温度变化影响产生的冻融循环会增加对路基土的破坏程度。采用改良处理方法，结合新疆维吾尔自治区哈密市伊州区境内S245线建设项目硫酸盐渍土的工程特性，提出石灰-粉煤灰改良盐渍土的处理措施，使用WDW-100E万能试验机和GDS冻土动三轴仪开展改良土无侧限抗压强度和三轴剪切试验，研究冻融循环和固结围压对土体抗剪强度的影响。研究表明，通过进行不同石灰-粉煤灰配合比改良盐渍土的无侧限抗压实验，得到改良盐渍土的最优配合比为石灰掺量6%、粉煤灰掺量9%；通过进行最优配合比改良盐渍土不同冻融循环条件下静三轴试验，发现改良盐渍土的抗剪强度随着冻融循环次数的增加而减小，黏聚力和内摩擦角随冻融次数的增加而降低。研究结果表明，该处理措施效果良好，可有效减轻季冻区盐渍土路基工程病害，提高交通工程通行能力。

关键词： 尾矿   冻融循环   力学损伤   微观结构  

摘要： 目的 冻融循环显著影响冻土区尾矿库的结构稳定性，为揭示冻融循环作用下尾矿的宏-微观损伤机制，开展冻融循环作用下尾矿宏观力学损伤与微观结构影响研究。方法 通过三轴固结不排水剪切试验、扫描电镜（SEM）及微米CT扫描试验，研究了冻融循环次数对尾矿力学性能及微观结构的影响规律，并建立了宏观力学损伤与微观结构演化的关联机制。结果 结果表明：冻融循环导致尾矿宏观力学特性显著劣化，峰值抗剪强度经1次冻融后降幅达13.35%；在5-10次冻融循环阶段，峰值强度下降率为8.8%;10～15次循环阶段降幅减小至3.9%。经15次冻融循环后，黏聚力与内摩擦角分别降低50.9%和59.3%。冻融循环作用导致尾矿颗粒棱角磨损及形态圆润化，形状因子由初始1.38下降至1.34；孔隙分形维度从1.55增至1.64，孔隙率由8.9%上升至16.91%，其中连通孔隙占比从4.68%显著提升至15.51%，研究进一步揭示了孔隙率与抗剪强度呈非线性负相关，内摩擦角随颗粒形状因子增大呈指数增长规律。结论 研究结果可为冻土区尾矿库稳定性分析及灾害防控提供参考。

关键词： 冻融循环   粉质黏土-混凝土界面   渗流   微观结构  

摘要： 界面渗流是季节冻土区水利工程结构破坏的重要原因。本文借助荧光素示踪剂进行不同冻融循环次数下的粉质黏土-混凝土界面渗流试验和扫描电镜试验，探究冻融循环对粉质黏土-混凝土界面渗流性能的影响。试验结果表明，在微观层面，土体和混凝土在冻融循环作用下裂缝发育，土体孔隙率先减小后增加，渗流后界面处土体分解成片状矿物；在宏观层面，距界面一定范围内的土体和混凝土的含水率增加，含水率随冻融循环次数的增加呈先减小后增加的趋势，土体湿润锋运移速度与冻融循环次数呈正相关。研究结果可为季冻区水利工程渗透稳定性评价提供参考。

关键词： 季节性冻土   冻融循环   土壤改良   抗剪强度   粉煤灰  

摘要： 为探究冻融循环作用下粉煤灰改良粉质黏土的剪切性能,选取辽源地区输变电塔杆基础工程周围的土样作为试验材料,针对试样界面开展了不同粉煤灰掺量、正应力条件和冻融循环次数下的剪切试验研究。建立了应力-应变关系的本构模型,并分析了各个因素对界面强度参数的影响规律。试验结果表明:剪应力和位移曲线呈现出非线性的变化规律。变化范围可分为线弹性变形初期、塑性变形以及残余稳定3个阶段。随着冻融循环次数的增加,改良粉质黏土的黏聚力和内摩擦角均出现减小趋势;改良土体的强度特性受粉煤灰掺入量的影响,展现出先增后减的规律性变化趋势;当粉煤灰掺量为质量分数10%时,试样的力学指标均达到最大值,若继续增加粉煤灰掺量反而会导致抗剪强度下降。在粉质黏土中掺入适量粉煤灰,能够显著提升土颗粒之间的结构性与连接紧密度。可为季节性冻土区建筑工程基础设计提供实践参考。

关键词： 冻融循环   路面材料   耐久性   试验检测  

摘要： 为解决寒冷地区公路路面因冻融循环导致的材料性能退化问题,通过理论分析与试验检测相结合的方法,系统研究了冻融作用下沥青混合料、水泥混凝土等路面材料的力学性能演变规律及其耐久性损伤机制,揭示了冻融循环次数与材料抗压强度、抗渗性能及弯拉强度的非线性衰减关系,提出了基于材料配合比优化、施工工艺改进及养护管理的综合提升策略,为寒冷地区公路工程材料选型、抗冻设计和病害防治提供理论依据与技术路径。

关键词： 冻融循环   水泥   纤维   建筑基坑   粉质黏土  

摘要： 为提高季节性冻土区建筑基坑的稳定性和耐久性,提出了在粉质黏土中加入水泥和纤维的复合加固方法,以进一步探究建筑基坑粉质黏土的抗冻性能。研究结果表明:水泥纤维复合材料处理土的弹性模量和无侧限抗压强度随初始含水率和冻融循环次数的增加而降低;在第1次冻融时,其力学性能发生了明显变化,经过6次冻融循环后趋于稳定。对于水泥质量掺量为6%的复合处理土,玄武岩纤维和聚丙烯纤维的最佳质量掺量分别为1.0%和0.15%~0.25%。在相同含水率和冻融循环次数下,0.15%聚丙烯纤维复合土的无侧限抗压强度高于1.0%玄武岩纤维复合土的。为冻融循环对建筑基坑粉质黏土的力学性能研究提供了参考。

关键词： 砂岩   单轴压缩   冻融循环   能量演化   PFC   损伤演化  

摘要： 为了研究高寒高海拔地区岩土工程在长期冻融循环作用下的稳定性,对经过冻融循环作用的砂岩进行了单轴压缩试验,并基于能量耗散理论和PFC离散元软件揭示砂岩冻融损伤演化特征及裂纹扩展规律。结果表明:冻融循环次数越多,砂岩峰值强度和弹性模量越低,能量呈下降趋势,同时弹性能占比降低而消散能占比升高;通过建立能量与强度的关系模型研究冻融循环条件下强度损伤与能量变化之间的关系,证明通过能量演化规律揭示冻融强度劣化是可行的;PFC模拟发现,不同冻融循环次数条件下,砂岩在变形和破坏形态方面存在差异,其中冻融0次、20次和40次的砂岩被劈裂成“楔形体”,而冻融60次砂岩破碎更严重,此外冻融0次和20次砂岩最大变形发生在下端左右两侧,而冻融40次和60次的砂岩最大变形发生在左端下侧和右端上侧。研究成果可为探索寒区工程中岩体的力学行为和失稳破坏机制提供理论支持。

关键词： 沥青混合料   棉秸秆纤维   干湿-盐冻融循环   空隙率   冻融劈裂强度比  

摘要： 新疆南疆是我国主要优质棉花生产区,棉花秸秆储量巨大。为拓展棉花秸秆利用途径及范围,本研究以普通沥青混合料为空白组,路用短切玄武岩纤维沥青混合料为对照组,自主设计室内加速干湿-盐冻融循环试验模拟南疆盐渍土自然环境作用下棉花秸秆纤维对AC-13型沥青混合料水稳定性能的影响;结合扫描电镜和红外光谱技术从微观角度探究棉花秸秆纤维对沥青混合料水稳定性能的改善机理。试验结果表明在同一试验环境中,随着干湿-盐冻融循环次数的增加,沥青混合料的空隙率和冻融劈裂强度比均呈现下降趋势;在相同干湿-盐冻融循环作用次数下,路用短切玄武岩纤维对沥青混合水稳定性能提升最大,棉花秸秆纤维次之,但棉花秸秆纤维的掺入明显改善了复合盐试验环境中沥青混合料抗水损伤的能力;微观分析显示混合料内部空隙的盐溶液在干湿-盐冻融循环作用下产生的相变(液态—固态)作用将刺破集料表面沥青薄膜层的同时增大混合料内部空隙,这是造成沥青混合料水稳定性能下降的主要原因,而纤维的搭接和增韧作用提高了混合料的抗水损伤能力。研究结果揭示南疆盐渍土自然环境中棉花秸秆纤维对沥青路面水稳定性能的改善作用,为推广棉花秸秆纤维在南疆地区沥青路面中的应用提供参考。