关键词： 粉质黏土   边坡滑塌   冻融循环   裂隙演化   裂隙含量  

摘要： 近年来,吉林省高速公路边坡滑塌事件频发,严重威胁着高速公路的正常运营。因此,于高速公路边坡滑塌现场取土,进行了静压法和泥浆固结法的对比,最终选择泥浆固结法制取试样,开展了不同工况下试样的冻融循环与CT扫描试验,并使用伪彩色图像处理技术对冻融循环作用下黏土的裂隙演化规律进行了定性分析;使用裂隙含量和裂隙长度对冻融循环作用下黏土的裂隙演化规律进行了定量表征。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样裂隙分布特点明显,横截面各层位均呈现出裂隙由外向内径向演化的规律,且裂隙大多呈环状分布,纵截面上裂隙存在由上至下沿着深度方向演化的趋势;冻结温度越高,试样经历一定冻融循环次数后产生的裂隙就越少,裂隙体积含量也越小;固结时的上覆压力对试样后续冻融循环中裂隙生长情况影响有限,但上覆压力增大到一定程度则抑制了裂隙的产生与发育。边坡土体裂隙发育并非只受初始空隙结构的影响,还受冻融循环次数等多种因素叠加的影响。在冻融循环过程中,试样会产生新的微小裂隙;多次冻融循环会使得裂隙结构逐渐扩张发育,并趋于复杂;土体的初始裂隙结构越复杂,多次冻融循环后其长裂隙数量就越多。

关键词： 循环冻融   麻纤维   纤维掺量   内摩擦角  

摘要： 为研究麻纤维加筋土纤维掺量和长度在冻融条件下强度和变形的特性,通过制作纤维掺量(0%、0.3%、0.6%、0.9%)和纤维长度(10 mm、15 mm、20 mm)两种变量的纤维土,测量冻融前后试样的质量、波速、抗剪强度以及无侧限抗压强度。试验结果表明:在循环冻融次数相同时,加筋土较素土在变形、力学性质上有明显的提升,在纤维含量0.6%、长度15 mm时,提升效果最佳;加筋土中加筋率对内摩擦角的影响较小。随着循环冻融次数增加,加筋土的体积收缩率增幅呈先增大后渐减小趋势,直到基本趋于稳定。

关键词： 冻融循环   分散性土   高地下水位   孔隙水压力   冻融变形  

摘要： 针对季节性冻土区高地下水位分散性土渠道护坡的冻融破坏问题，系统开展了不同初始条件下分散性土在水分、温度和应力耦合作用下的冻融变形特性试验。结果表明：（1）冻结过程中，随温度降低，冻结锋面自上而下推进，土中水分向冻结锋面迁移并聚冰，冰层及冰透镜体主要分布于最大冻深的1/2～2/3区间；（2）孔隙水压力随温度呈周期性波动，且具有显著滞后效应；（3）相同条件下，干密度越大，冻胀率越大，融沉率越小，冻融累积变形量越小；（4）外水补给显著影响冻胀，有补给时冻胀率为无补给的3-4倍；（5）3次冻融循环后，上覆压力越大，冻胀率越小，融沉率越大，表明上覆压力可有效抑制冻胀变形。基于研究结果，建议在季节性冻土区分散性土渠道护坡的抗冻胀设计中，重点关注外水补给的影响，并综合采用保温、换填、排水、控制干密度及优化防护结构厚度等措施，以提升抗冻性能。

关键词： 冰-岩堆积体   冻融循环   含冰量   水热变化   模型试验  

摘要： 冰-岩碎屑堆积体在冻融循环作用下的水热变化是高寒地区地质灾害预警与防治重点关注的问题。针对这一问题，在冰箱内开展不同冻融循环作用次数、不同体积含冰量（12%、16%、20%）的冰-岩碎屑堆积体模型试验，对其水热变化相互作用进行研究。研究结果表明：（1）堆积体不同位置对环境温度的响应快慢程度依次为坡脚>坡面>坡顶；（2）体积含冰量越高，堆积体对温度变化的响应越迟缓，相比12%体积含冰量，20%体积含冰量堆积体达到温度峰值的时间延迟约20 min，且冰屑的存在延长了堆积体对温度响应时间；（3）含冰量的增加降低了堆积体的升温速率和最高温度，并减小了融化深度，降温速率一致，最低温度不变但冻结深度增大，并出现深层“零点幕”现象（16.5～30 cm），位置与持续时间随冻融循环次数增加而变深、缩短；（4）冻融循环次数增加使堆积体温度对环境温度的敏感度升高，融化和冻结深度增大；（5）坡面和坡顶为主要热量输入与输出路径，其交汇区域受两侧边界温度影响，在双向冻结与融化过程中呈现复杂的热量传递机制。

关键词： 黄土基水泥土   冻融循环作用   围压   力学特性   本构模型   统计损伤力学  

摘要： 黄土在我国西北地区广泛分布，黄土基水泥土是我国绿色施工与减碳目标下固废资源化的新型水泥土。为研究冻融循环作用后黄土基水泥土力学性能的劣化规律，针对不同冻融循条件下的黄土基水泥土开展三轴压缩试验，分析冻融循环次数和围压的影响特性；利用扫描电镜和核磁共振技术，揭示黄土基水泥土的强度形成机制及冻融损伤演化机理。在此基础上，基于统计损伤力学理论，推导综合考虑冻融循环作用及围压效应的黄土基水泥土三轴本构模型。研究结果表明：黄土基水泥土三轴压缩破坏模式分为“Y”型剪切破坏、类“X”共轭型压-剪切带破坏和“H”型剪切-劈裂带破坏三种类型，且随着冻融循环次数的增加，破坏性质由脆性逐渐向延性转变。冻融循环作用对黄土基水泥土内摩擦角的影响较小，主要通过劣化粘聚力降低剪切强度。冻融损伤的本质在于内部水相变作用产生的冻胀力使C-S-H凝胶的胶结力减弱，试样内部介孔和大孔数量不断增加，孔隙相互连通、扩大直至贯穿。本文构建的黄土基水泥土三轴损伤本构模型综合考虑了冻融循环作用和围压效应，表达式简单、参数物理意义明确，可较好地刻画冻融环境下黄土基水泥土的全应力应变曲线，准确地描述峰后应变软化特征。

关键词： 冻融循环   橡胶混凝土   损伤度   峰值应力   能量耗散   电镜扫描  

摘要： 为探究冻融作用下素混凝土及橡胶混凝土损伤程度及能量耗散变化规律,通过声波检测、静态单轴压缩试验及电镜扫描获取试件物理力学性能及微观结构,分析在不同冻融循环次数(0、30、60、90、120、150)下试件损伤程度、峰值应力、能量耗散规律及内部微观结构。结果表明:冻融循环作用会降低试件纵波波速,且循环次数越多试件损伤程度越显著。冻融作用会降低试件抵抗外荷载能力,试件峰值应力与冻融循环次数间呈二次函数负相关,橡胶混凝土应力降幅明显小于素混凝土。橡胶的掺入能够极大增强混凝土试件的延性及吸能效果,降低冻融循环作用下试件裂纹裂缝扩展程度,使得混凝土材料抗冻性得到显著提升。

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,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： 冻融循环   MICP   力学试验   劣化机理  

摘要： 为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀技术(microbial induced calcium carbonate precipitation,MICP)固化风积砂在冻融循环影响下的劣化机理,在微生物加筋联合糖钙固化风积砂的基础上对加固试样进行冻融循环试验,通过分析质量损失、无侧限抗压强度、压汞试验及微观试验,分析冻融循环对微生物固化风积砂的劣化机理。研究结果表明:加固试样在冻融循环过程中,表面剥蚀情况加剧,出现蜂窝、麻面等劣化情况;质量损失率在10次循环后开始收敛;试样强度随着循环次数增加先减小后收敛,到20次时降至最低;试样孔隙随着循环次数增加逐渐增大,整体性能下降;在低次数冻融循环中,主要影响胶结较差的砂颗粒间的碳酸钙晶体,高次数循环后试样表面变光滑,碳酸钙晶体流失,导致颗粒联结减弱,试样强度和整体性能下降。研究结果可为MICP加筋联合糖钙固化风积砂更好地应用到实际工程中提供指导。

关键词： Weibull分布   应力-应变曲线   冻融循环   本构模型  

摘要： 为探究冻融循环作用下混凝土结构及构件的力学性能演化规律,采用等效应变假设和Weibull统计分布理论,建立了混凝土损伤演化方程;分析不同冻融循环次数下混凝土单轴受压性能的试验数据,得到了Weibull分布的形状参数和尺度参数,推导出冻融循环作用下混凝土单轴受压损伤本构方程。理论曲线和试验曲线对比分析表明:建立的模型能有效地描述冻融循环后混凝土单轴受压状态下的损伤过程。

关键词： 冻融循环   羧甲基纤维素钠   冻融循环   改良黄土   强度   渗透性  

摘要： 为了探究冻融循环作用下羧甲基纤维素钠(CMC)对渠道垫层重塑黄土的改良效果,在确定最优掺量的基础上,对不同冻融循环次数下的CMC改良黄土和重塑黄土开展渗透试验和三轴剪切试验,对比分析了冻融作用下改良黄土和重塑黄土渗透性和强度特性的变化规律,并根据电镜扫描图像从微观角度讨论了CMC改良黄土的加固机理。结果表明:CMC改良黄土时的最优掺入量为0.5%;冻融循环会导致黄土渗透系数增加,破坏强度减小,黏聚力和内摩擦角衰减,且第1次冻融作用对土样的影响最为显著;CMC掺入能够明显弱化冻融作用对黄土的影响,提高其抗渗性和强度,使得改良黄土的渗透系数显著低于重塑黄土,破坏强度、黏聚力、内摩擦角均大于重塑黄土;CMC掺入黄土能增强土颗粒间的胶结作用,增加摩擦强度,稳定土体结构,显著提高黄土的抗渗性、抗剪强度和抗冻融性能。