关键词： 路基黄土   动态回弹模量   动三轴试验   冻融循环   预测模型  

摘要： 动态回弹模量是计算路基承载力的重要指标。为揭示冻融循环作用下路基黄土动态回弹模量的变化规律,对西宁地区路基黄土开展动态回弹模量试验研究。结果表明:增大围压和减小动偏应力可显著提高试样的动态回弹模量;动态回弹模量随冻融循环次数的增加不断衰减;动态回弹模量在相邻梯度含水率的衰减趋势近似线性变化;随着冻结温度的降低,试样的动态回弹模量出现先增长后下降的趋势。通过方差分析,各因素对动态回弹模量的影响由高到低依次为冻融循环次数、含水率和冻结温度,基于试验数据分别采用NCHRP1-28A模型和Ni模型进行拟合,发现Ni模型拟合效果较好。研究成果可为季冻区路基黄土动态回弹模量范围选取提供参考依据。

关键词： 再生混凝土   复合盐侵蚀   冻融循环   耐久性  

摘要： 以质量分数3%NaCl和不同浓度的Na2SO4复合盐溶液以及水为侵蚀介质,采用快冻法对再生混凝土进行冻融循环试验,测定各组再生混凝土试件的质量损失、抗压强度以及相对动弹性模量的试验数据,研究了再生混凝土在冻融与复合盐侵蚀耦合作用下的性能劣化规律,通过曲线损伤模型预测了再生混凝土的耐久性寿命。研究结果表明:在不同浓度复合盐溶液侵蚀下,3%NaCl+10%Na2SO4溶液冻融中质量损失,抗压强度劣化最为严重,3%NaCl+5%Na2SO4溶液中的冻融损伤度最大;再生混凝土损伤层厚度与相对动弹模量之间存在负相关性,可以采用相对动弹性模量表征混凝土内部损伤;曲线模型可以较好评价再生混凝土在复合盐环境下的冻融损伤,在3%NaCl+5%Na2SO4溶液中,再生混凝土的抗冻耐久性寿命最差。

关键词： 冻融循环   沥青混合料   损伤演化   本构关系   力学特性  

摘要： 为研究季节性冻土区连续密级配沥青混合料的应力-应变关系以及冻融损伤问题,基于应变等价原理和Weibull分布建立了考虑冻融作用沥青混合料的损伤本构关系。采用冻融循环条件下沥青混合料的单轴压缩试验,分析了冻融循环作用对沥青混合料力学特性的影响,并验证了损伤本构关系的合理性。结果表明,随着冻融循环次数的增加,沥青混合料的力学性能逐渐降低,冻融损伤变量逐渐增大;掺入橡胶粉和苯乙烯(styrenic block copolymers,SBS)可有效提高沥青混合的抗冻性能;所建立的本构模型能够较好地反映冻融作用下连续密级配沥青混合料的应力-应变关系;指数函数能够描述冻融损伤变量的变化规律,为分析冻融作用下沥青混合料的损伤破坏提供了新方法。

关键词： 定形相变材料   冻融循环   相变   强度  

摘要： 定形相变材料具有在周围温度变化时通过自身相转变吸收或释放热量的能力,同时使用过程中能够保持较好的强度和稳定性,该种材料掺入寒区路基土体中可以调节路基温度场。研究了冻融循环作用下一种商用定形相变材料对土热学和力学性能的影响,通过对冻融循环作用下的不同掺量定形相变材料的土体进行导热系数试验、温度监测试验和无侧限抗压强度试验,并对定形相变材料进行分析。结果表明:定形相变材料的相变焓值大于200J/g,定形相变材料的掺入使土体的导热系数增大,解冻时长增加,减小了冻融循环作用对土体强度的破坏,15次冻融循环作用下6%掺量的土体强度衰减最小,土体的热学和力学性能的变化与定形相变材料的掺量密切相关。

关键词： 污泥固化土   冻融循环   蠕变变形   历时曲线   等时曲线   长期强度  

摘要： 采用自主研发的新型固化剂对城市污泥进行固化处理,通过对污泥固化土进行冻融循环作用下的不固结不排水蠕变试验,探讨其在气候环境影响下的长期变形和强度发展特性.试验结果表明,污泥固化土抗剪强度随冻融循环次数的增加呈现先明显降低后趋于稳定的趋势.当施加偏应力小于污泥固化土结构屈服应力时,其蠕变历时曲线呈现衰减型蠕变形态,各级应力水平下的曲线整体态势相近;当偏应力水平达到破坏应力时,蠕变变形急剧增长.在其他条件相同的情况下,冻融温度越低,蠕变变形的速率越快,每级蠕变稳定时的变形量也越大.污泥固化土等时曲线具有显著的屈服点,t=0h时刻等时曲线与其他时刻曲线簇相比存在明显的离散现象,在此基础上,基于应力⁃应变对数曲线和等时曲线拐点法,先后建立了能够考虑冻融循环作用影响的污泥固化土蠕变模型及其长期强度预测公式,可为相关工程实践提供参考.

关键词： 隧道工程   冻融循环   MIDAS GTS NX   围岩变形  

摘要： 为研究冻融循环作用对隧道围岩变形的影响,文章以沈阳某在建隧道为工程背景,通过三轴压缩试验获取不同冻融循环次数下该隧道砂岩的力学参数,然后采用MIDAS GTS NX建立不同冻融循环次数下隧道数值模型,分析冻融循环下隧道围岩的变形情况。结果表明:随着冻融循环次数的逐渐增大,砂岩三轴压缩应力-应变曲线峰前压密段逐渐明显,峰后曲线逐渐趋缓,残余强度特征逐渐显现,破坏模式逐渐转变为延性;由数值计算结果可知,随着冻融循环次数的逐渐增加,拱顶发生大幅沉降的范围逐渐增大,拱底隆起范围逐渐减小,水平收敛范围逐渐增大,左右边墙近似呈对称分布,隧道周围岩体的塑性区范围逐渐增大。

关键词： 冻融损伤   CT扫描   数字图像处理   分形维数   断裂韧性  

摘要： 沥青混凝土作为一种主要的路面材料,暴露于外部寒冷环境下冻融损伤是不可避免的。通过对经历不同冻融循环次数的沥青混凝土试件进行CT扫描,采用数字图像处理技术对CT灰度图像进行处理分析,可获得其内部冻融损伤情况。基于分形理论量化表征了冻融循环作用下内部裂纹扩展的几何特征。沥青混凝土经过冻融循环后的断裂韧性被认为是决定其力学性能损伤程度的关键指标,建立了考虑分形特征的临界裂纹应力、应力强度因子和断裂韧性方程。研究发现:平均分形维数反映了冻融循环过程中的波动特征;断裂韧性由裂纹几何参数决定;弹性模量、临界开裂应力及断裂韧性等力学参数随冻融循环次数的增加而逐渐减弱。

关键词： 冰碛土   冻融循环   含水率   抗剪强度   指数模型  

摘要： 针对中国西南某高速铁路昌林段沿线冰碛土的特殊环境,通过相似级配法对冻结冰碛土进行固结排水直剪试验,研究冻融循环次数与初始含水率对冻结冰碛土力学性能的影响。结果表明:冻融循环次数是影响冻结冰碛土抗剪强度的重要因素,而初始含水率影响不大;该土样的抗剪强度与冰饱和度密切相关,在初始含水率为8%~12%时存在最大值;冻融循环致使土体强度持续降低,较低初始含水率时的强度损失与冻融次数基本呈线性关系,高初始含水率时前期冻融循环对土体的破坏作用更为明显;2个因素对土体内摩擦角的影响不大,对黏聚力的影响显著。引入综合性参数(K),建立了黏聚力与K值的指数函数模型,回归分析结果表明,该模型能够较好地描述K值与黏聚力之间的关系。

关键词： 冻融循环作用   钢纤维   煤矸石混凝土   抗冻性能   微观冻融机理  

摘要： 寒区冻害是影响混凝土结构耐久性的重要因素.为揭示冻融循环作用下钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能及微观冻融机理,对棱柱体钢纤维煤矸石混凝土试样进行了冻融循环及SEM试验.结果表明:冻融导致素混凝土裂隙贯通且结构呈松散状,抗冻能力偏差.掺入钢纤维起到增强阻裂作用,抗冻能力明显提高.钢纤维煤矸石混凝土的质量损失率与冻融循环次数呈线性-指数函数增长.冻融效应对动弹模量的变化率具有劣化作用,动弹模量损失率呈线性衰减.劈拉强度随钢纤维体积率提高呈先增大后衰减变化,钢纤维体积率为2.00%的混凝土的强化作用明显低于0.50%~1.50%,钢纤维明显降低了混凝土的冻融损伤.随着冻融次数增大,素混凝土表层剥落显著,钢纤维混凝土未出现结构疏松现象.钢纤维限制了裂隙贯通,具有明显的增强阻裂作用.研究成果可为钢纤维煤矸石混凝土在寒区建筑工程中的应用提供参考.

关键词： 沥青-集料界面   盐溶液浸泡   冻融循环   吸湿率   拉拔强度   界面失效模式  

摘要： 为研究在盐浸和冻融循环影响下的沥青-集料界面性质,根据路面所处环境,考虑盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环循环3个因素对集料-沥青界面拉拔强度和拉拔强度损失率的影响。在室内制备含沥青-集料界面的花岗岩黏合试件,采用万能试验机进行拉拔试验。利用数字图像处理技术对沥青-集料界面的失效模式进行分析。结果表明,盐的质量分数、浸泡时间、冻融循环3个因素对吸湿率和拉拔强度有显著影响。在低、中、高温处理后试件的吸湿率和拉拔强度均有所下降。在经过盐溶液浸泡和冻融循环后,试件的拉拔强度损失率均高于纯水浸泡后试件的结果。通过图像识别分析得到盐溶液浸泡和冻融循环耦合作用会引起界面失效模式的变化。在低盐的质量分数(5%~10%)和冻融循环条件下,低温下试件的沥青-集料界面容易发生黏附失效。高盐的质量分数(15%~20%)溶液下的腐蚀效应使得中、高温下试件的沥青-集料界面易发生黏性失效。