关键词： 城市污泥固化土   冻融温度   冻融循环   动强度  

摘要： 污泥具有高含水率、力学性质差和污染物含量高等特点,可以通过固化技术将其转化为固化土,达到城市污泥安全处理与合理利用的目的。为了得到在多变的自然气候环境影响下固化土的动力特性,以城市污泥固化土为研究对象,在不同冻融温度和不同冻融循环次数条件下,通过动三轴试验仪对城市污泥固化土进行多振次循环动荷载试验,探讨其在经历不同冻融温度和不同冻融循环次数后的长期动力力学指标变化规律。试验结果表明,污泥固化土破坏形式呈现脆性破坏的特征,并具有明显的剪切面;在低温冻结和多次冻融循环耦合作用下,随着冻融温度降低和冻融循环次数的增加,污泥固化土的轴向应变增速和最终值会随之增大,动强度亦随之降低;对不同时刻动应力-应变曲线进行分析,得到不同冻融温度循环条件下城市污泥固化土动强度与冻融循环次数的关系式,为城市污泥固化土动强度计算提供理论依据。污泥固化土静、动长期强度随冻融次数的变化规律基本一致,在其他条件相同的情况下,污泥固化土静长期强度明显大于其动长期强度。

关键词： 加筋土挡墙   冻融循环   模型试验   有限元   温度场   变形特性  

摘要： 为了研究季冻区冻融循环作用下土工格栅加筋黏性土挡墙内部温度场与变形特性,通过开展室内缩尺模型试验并结合ABAQUS有限元数值分析,研究了冻融循环作用以及循环次数对加筋土挡墙内部温度场、顶部与面板变形的影响规律。研究结果表明:加筋土挡墙在-15℃低温和35℃高温的冻融循环作用下,环境温度对挡墙内温度场影响显著,影响范围约为距面板后0.3m和顶部表面以下0.4m区域内;挡墙竖向截面温度呈周期性变化,其变化规律几乎不受冻融循环次数影响,但温度变化的滞后性随深度增加明显增强;在-15℃低温作用下,挡墙顶部与面板发生明显冻胀变形,而在35℃高温作用下,挡墙顶部发生融沉现象且面板变形减小;挡墙顶部与面板变形主要发生在初次冻融过程中,随后在第2~5次冻融循环作用下波动幅度减小,研究结果将为季冻区加筋土挡墙设计提供参考。

关键词： 冻融循环   裂隙岩体   冻胀试验   冻胀力   演化规律  

摘要： 为探讨寒区裂隙岩体含冰裂隙在冻融循环作用下的冻胀力演化规律,进而揭示疲劳冻融对岩体结构劣化的影响机制,采用自行设计的8通道冻胀力实时监测系统开展了不同岩性、不同裂隙几何形态下的冻胀力测试试验,获取了多次冻融循环中冻胀力演化曲线,并分析了岩性和裂隙几何形态对冻胀力演化规律的影响。研究表明:(1)冻融循环造成岩体结构劣化是冻胀力引起岩体疲劳损伤的过程,每个冻融循环的冻胀力演化过程都经过孕育阶段、暴发阶段、跌落回稳阶段、回升阶段和消散阶段,并且发现了冻胀力回升这一现象;初始冻胀力峰值可作为裂隙岩体抗冻融损伤指标;(2)在多次冻融循环作用下岩体裂隙冻胀力不断暴发、积聚和释放,期间产生的裂隙累积损伤驱动着裂隙持续扩展,引起岩体进一步的疲劳劣化;疲劳冻融作用下,初始冻胀力峰值与二次冻胀力峰值变化趋势可作为裂隙岩体受冻融影响损伤劣化程度的判断依据;(3)岩体结构特性影响冻胀力演化规律,岩体基质的微细观结构影响冻结过程中水分迁移;宏观预置裂隙几何形态影响冻胀力演化规律,扩展程度越大的裂隙积聚出的冻胀力越大。疲劳冻融下冻胀力演化规律的研究可为寒区岩体工程长期冻融稳定性预测及工程建设提供理论依据。

关键词： 冻融循环   花岗岩粉   改良水工混凝土   力学性能试验   微观电镜扫描  

摘要： 为合理回收建筑废料花岗岩石料,同时改良普通水工混凝土的工程性能,室内制备了新型岩粉改良水工混凝土试样,并基于区域环境因素对其展开了综合全面的冻融循环力学性能与微观电镜扫描试验。研究结果表明,随着冻融循环次数的增大,岩粉改良水工混凝土的质量和单轴抗压强度均逐渐降低。微观电镜扫描结果显示,冻融循环次数越多,混凝土内部损伤程度越高,内部孔隙结构也相应增多。研究成果可为我国寒区水利工程建设提供一定的指导作用。

关键词： 道路工程   乳化沥青冷再生混合料   冻融作用   空隙特性演化规律   工业CT  

摘要： 为探究冻融作用下乳化沥青冷再生混合料的空隙特性变化规律、揭示混合料内部空隙演化行为,基于工业CT和数字图像处理技术,本工作对干燥与真空饱水状态下乳化沥青冷再生混合料经历0次、10次、20次冻融循环作用下的空隙率、空隙体积(Volume3d)、等效直径(EqDiameter)、形状因子(Shape-3d)等参数进行研究。结果表明,冻融循环作用后,干燥和真空饱水试件空隙率均增长,且饱水试件空隙率增加幅度显著大于干燥试件;干燥试件的空隙体积与数量均随冻融循环次数的增加而增大,说明冻融循环作用下干燥试件主要表现为新空隙产生和空隙扩大,空隙连通较少;真空饱水试件的小型、中型空隙数量随冻融循环次数的增加先增大后减小,而空隙平均体积和大型空隙的数量均只随冻融循环次数的增加而增大,说明冻融循环作用下真空饱水试件空隙表现为新空隙产生、空隙扩大和空隙连通;冻融循环作用下,空隙的形状因子均发生小幅变化,说明空隙的区域形态基本保持不变。冻融循环作用使乳化沥青冷再生混合料内部空隙发生改变,水相变产生的冻胀力使空隙显著变化,导致混合料损伤加剧。

关键词： 冻融循环   损伤劣化模型   抗拉强度   抗压强度   孔隙度变化量  

摘要： 为了研究西藏玉龙铜矿边坡岩体在冻融循环作用下的损伤劣化,试验以石英砂岩和灰岩为试样,基于核磁共振技术对不同冻融循环次数下的岩石试样进行孔隙度测试,并采用伺服压力机和巴西劈裂试验进行单轴抗压强度测试和抗拉强度测试。研究了两组试样单轴抗压强度和抗拉强度与冻融循环之间的关系,分析了孔隙率变化量和强度损伤量的变化规律,基于孔隙度变化量建立了在不同冻融循环次数下的强度劣化模型,并利用试验数据对模型进行了拟合验证。试验结果表明:两组岩石试样的单轴抗压强度和抗拉强度均随冻融循环次数的增加而逐渐降低,孔隙度变化量及强度损失率随冻融循环次数的增加而逐渐增大。两组岩石试样的孔隙度变化量与相对强度服从指数函数关系,且具有很好的相关性,表明所建立的强度劣化模型可以很好的反映在不同冻融循环次数下的岩石强度演化规律,为玉龙铜矿后期开采技术提供理论依据。

关键词： 冻融循环   热老化   交替作用   橡胶隔震支座   橡胶材料   力学性能  

摘要： 考虑北方地区暴露在空气中的建筑橡胶隔震支座冬季时段和夏季时段分别受到冻融循环和热老化作用,极有可能影响支座隔震效果的正常发挥。为此,开展了天然橡胶材料的冻融循环和热老化及其交替作用试验,研究了天然橡胶材料力学性能随时间及劣化深度的变化规律。结果表明:热老化作用是影响橡胶材料硬度、定伸应力的主要因素;在冻融循环和热老化作用下,拉伸强度和拉断伸长率呈现出随时间降低的趋势,且二者交替作用的影响并不是简单的叠加。冻融循环作用下,橡胶块在深度方向上硬度影响不大,但定伸应力在最外层区域内影响较大。在热老化作用、冻融循环-热老化交替作用下,橡胶块最外层20 mm的硬度、定伸应力影响较大。橡胶块在劣化深度方向上的拉伸强度和拉断伸长率的影响在表层20 mm最为明显。以上研究成果可为橡胶隔震支座性能劣化规律研究以及隔震结构全寿命性能评估提供依据。

关键词： 冻融循环   水泥土   木质纤维   抗剪强度   劣化  

摘要： 在季节性冻土地区,水泥土因反复冻融引起内部微观结构破坏,导致抗剪强度指标劣化,而木质纤维在水泥土中能形成拉结网状结构,有效减轻冻融对其的劣化。为此,对冻融循环作用下木质纤维水泥土开展质量劣化和剪切试验,研究了冻融循环对木质纤维水泥土抗塑强度指标的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,不同纤维掺量水泥土质量损失率线性增加,粘聚力先快速减小后趋于收敛稳定,呈指数型分布,而内摩擦角呈线性降低的趋势,且冻融作用对粘聚力的劣化程度要远大于内摩擦角。基于三维曲面图和试验数据,给出了粘聚力、内摩擦角与纤维掺量、冻融次数的拟合公式,并指出木质纤维最佳掺量为1%。

关键词： 岩石力学   冻融损伤   CT扫描   均化应力   区段划分  

摘要： 以砂砾岩为研究对象,进行开放条件下变温度区间冻融循环试验,利用统计学原理和avizo软件重建三维模型。研究结果表明:岩石冻融劣化的主要原因是未冻水迁移、积聚,水分结晶膨胀导致岩石孔隙扩展、联通;将冻胀均化应力与岩石屈服强度对比,可判断岩石是否发生不可逆变形,便于进行岩石冻融损伤评价;提出温度区间是影响冻融损伤的关键性因素,饱和度为重要影响因素,岩石结构特征为次要影响因素,研究结果可为寒区岩土工程以控制环境温度、湿度及监测岩体结构特征为手段进行建设维护提供理论依据。

关键词： 氟硅树脂涂料   冻融循环   混凝土   耐久性  

摘要： 为了研究氟硅树脂涂料冻融循环后的力学性能变化,通过冻融循环试验,研究刷涂氟硅树脂涂料和不刷涂氟硅树脂涂料(基准混凝土)进行对比试验,并对环氧涂料、硅烷涂料在冻融环境下质量损失率、抗压强度进行对比研究。采用扫描电镜(SEM)分析涂覆氟硅涂料混凝土表面和侧面。结果表明,在冻融循环作用下,涂覆涂料混凝土的质量、抗压强度损失率相对基准混凝土较低,其中氟硅涂料的混凝土损伤最小。通过涂覆氟硅涂料混凝土抗折强度、对接强度试样,氟硅涂料与混凝土之间具有较好的粘接性能。从扫描电镜分析结果表明,氟硅树脂涂料在混凝土表面硬化后与混凝土之间的粘接性能较高,形成一定厚度的保护膜,显著提高混凝土的抗冻性能及耐久性能。