关键词： CT扫描   裂隙砂岩   冻融循环   孔隙网络模型   孔隙率  

摘要： 为深入剖析冻融循环对岩石裂隙发育特性的影响,运用CT扫描技术获取完整砂岩与裂隙砂岩样本的三维结构影像,对孔隙网络的模型参数实施量化描述,旨在系统分析岩石在经历冻融循环过程中的裂隙形态动态演变,以及伴随冻融循环次数增加的孔隙结构变化规律.结果表明:冻融循环过程中,砂岩样本细观结构参数表现出与冻融循环次数之间的正相关性;完整砂岩对冻融损伤的抵抗力较强,主要在岩石外围形成环状损伤区;裂隙砂岩的分形维数显著高于完整砂岩,孔径分布变化更为显著,由于存在预制裂隙,裂隙成为冻融损伤的集中区;孔隙总体积和面孔隙率的增加是冻融损伤的直接结果.研究结果对于揭示寒冷地区岩体损伤机制具有一定参考价值.

关键词： 玄武岩纤维混凝土   束状纤维   短切纤维   冻融循环   力学性能  

摘要： 针对西部地区公路隧道混凝土耐久性下降的问题,采用性能优良且绿色环保的束状和短切玄武岩纤维作为增强材料,通过室内快速冻融试验,分析冻融前后混凝土的质量损失、相对动弹性模量、抗压和劈裂抗拉强度的变化,并与普通混凝土进行对照。结果表明:掺入玄武岩纤维后,能够有效缓解混凝土质量损失的增大以及相对动弹性模量、抗压和抗拉强度的下降,增强混凝土的抗冻能力。束状较短切玄武岩纤维混凝土的初始抗压和抗拉强度更高,相比普通混凝土提升显著。随着冻融循环增加,后者的相对动弹性模量、抗压和抗拉强度衰减速率明显低于前者,短切较束状玄武岩纤维混凝土的抗冻性能更优。通过试验数据采用二次多项式模型拟合,分别较准确地表达了冻融循环作用下短切和束状玄武岩纤维混凝土的损伤程度。

关键词： 混合土回填层   冻融循环   基础稳定性  

摘要： 混合土回填层在冻融循环作用下会发生力学性质变化,进而影响基础稳定性。文章通过室内冻融循环试验和现场监测,研究了不同冻融循环次数下混合土的强度、变形特性变化规律。结果表明,随着冻融循环次数的增加,混合土的强度逐渐降低,变形量增大。基于试验数据,建立了混合土力学性质与冻融循环次数的关系模型,并分析了这种变化对基础承载力和基础沉降的影响,可为寒区混合土回填基础的设计和施工提供参考。

关键词： 冻融围压   冻融循环   不排水力学特性   三轴试验   微观结构  

摘要： 人工冻结法和季节性冻土地区土体通常在一定围压下经历冻融循环作用。受到冻融围压和不排水条件影响,融化后土体残存超孔压,并非完全固结状态,开展此工况下土体不排水力学性能研究具有重要工程和科学意义。通过自主改进的温控三轴仪,对重塑软黏土开展冻融后未完全固结不排水三轴剪切和微观试验,分析了冻融围压、次数和冻结温度对冻融后软黏土力学特性影响。结果表明:与零围压相比,带围压冻融后土体中絮凝结构和孔隙数量增大,加剧了冻融对土体强度和模量的弱化作用;随着冻结温度降低和冻融次数增大,土体力学性能弱化效应越明显。

关键词： 岩石力学   冻融循环   孔隙率   强度衰减   砂岩  

摘要： 边坡岩体的冻融破坏是西部寒区露天矿山开采中常遇到的主要病害之一。为了研究冻融循环作用下边坡岩石的力学特性及细观结构劣化规律,对经历5种不同冻融循环次数(0、20、40、60、80次)的饱水砂岩进行静态压缩试验,并利用核磁共振与扫描电镜技术测试冻融前后饱水砂岩内部孔隙及形貌变化,分析冻融循环条件下饱水砂岩孔隙率、细观结构特征及静态压缩强度的演化规律,建立饱水砂岩在冻融循环条件下的强度衰减预测模型。结果表明:随着冻融循环次数的增加,饱水砂岩弹性模量线性降低,80次冻融循环后,静态抗压强度下降28.13%,且静态抗压强度与孔隙率呈负相关,冻融作用引起岩样内部较弱的矿物颗粒剥落析出,对其细观结构有明显弱化效应,细观结构损伤会进一步劣化其宏观力学性能;冻融循环作用下饱水砂岩的孔径呈“三峰”分布,随着冻融循环次数的增加,小孔隙扩展发育形成中孔隙和大孔隙,核磁共振T2谱面积增加,中孔隙和大孔隙占比增加;冻融条件下的饱水砂岩强度衰减预测模型符合指数方程,模型为冻融作用下岩石的力学性能与耐久性提供了有意义的衰减常数和半衰期参数,且孔隙率变化量与相对峰值强度的拟合优度较好,可以很好的反映不同冻融循环次数下的饱水砂岩强度劣化规律。

关键词： 冻融循环作用   岩石-混凝土组合体   劣化模型   劣化机理  

摘要： 为了分析冻融循环作用下岩石-混凝土组合体界面剪切强度的变化规律,通过建立剪切强度劣化模型,探究冻融循环作用下岩石-混凝土界面劣化机理。不同冻融循环作用下岩石-混凝土组合体界面剪切试验结果表明,冻融循环作用对岩石-混凝土组合体界面剪切强度产生弱化效应,随着冻融循环次数的增加,岩石-混凝土组合体剪切强度逐渐减小,岩石-混凝土组合体剪切强度随着组合体界面粗糙度系数的增大而逐渐增大;岩石-混凝土组合体剪切强度与冻融循环次数的定量关系符合线性函数变化,由此建立岩石-混凝土组合体界面峰值剪切强度劣化模型;冻融循环作用影响下岩石-混凝土组合体界面剪切强度劣化机理,主要包括外部环境(冻融循环作用)和内在条件(界面粗糙度和岩石、混凝土强度)。

关键词： 冻融循环   粒径   砂岩   强度劣化   损伤机制  

摘要： 为明确不同粒径砂岩在冻融循环作用下的强度劣化及冻融损伤机制,以粗粒砂岩和细粒砂岩为研究对象,开展了0~25次冻融循环次数下单轴抗压强度、核磁共振和电镜扫描试验。结果表明:冻融循环导致两种砂岩单轴抗压强度的劣化过程遵循两阶段模式,第1阶段为0~15次冻融循环,第2阶段为15~25次冻融循环,第1阶段的强度劣化速率快于第2阶段,且粗粒砂岩的劣化速率低于细粒砂岩。与单轴抗压强度的劣化过程相对应,两种砂岩的孔隙率均呈两阶段式上升,第1阶段的孔隙率增长速度要快于第2阶段,且粗粒砂岩的增加速率低于细粒砂岩试样。基于对孔隙演化和孔隙结构的分析,不同粒径砂岩存在以下两种冻融损伤机制:(1)连通孔隙中未冻水受冻胀力影响发生渗流,由于粗粒砂岩具有更大的孔径和更强的渗透性,粗粒砂岩的孔隙发育速率低于细粒砂岩;(2)微孔的发展趋势控制了两种砂岩的冻融损伤,由于新产生的微孔数量减少和微孔冻胀速率的减慢,导致第1阶段的孔隙发育速率快于第2阶段。研究成果可为冻融循环后不同粒径岩石的劣化损伤研究提供参考。

关键词： 黑土   干湿循环   冻融循环   剪切强度   体应变  

摘要： 为了对比分析干湿、冻融循环下黑土的力学特性,进行了两种循环作用下黑土土样裂隙观测、体应变测量、直剪试验及无侧限压缩试验。试验测试结果表明:(1)黑土表现为湿胀干缩、冻胀融缩的特性。首次干湿循环后,黑土试样的净体应变为12.5%,产生了明显裂隙;首次冻融循环后,试样的净体应变为0.45%,无明显裂隙。(2)首次干湿循环后黑土试样内摩擦角减小最快,从25.2°减小到23.7°,经过3次干湿循环后内摩擦角基本稳定。首次冻融循环作用后黑土试样内摩擦角从25.2°减小到23.4°,随后在23.4°附近波动。两种循环作用下,粘聚力均随着循环次数增加而减小,且干湿循环后粘聚力衰减更多。(3)首次干湿循环后,黑土试样无侧限抗压强度衰减32.3%;首次冻融循环后,无侧限抗压强度衰减38.2%。黑土试样的无侧限抗压强度均在经历3次循环后趋于稳定。

关键词： 路基   盐-冻融循环   盐-冻胀   强度衰减  

摘要： 新疆南疆区域沥青混凝土道路路基结构受南疆特殊的盐渍土的水-盐-温耦合环境作用,在干湿循环作用和盐-冻融循环作用下路基结构发生损伤破坏。运用研发的水-盐-温多场耦合试验系统模拟南疆盐渍土环境特有的干湿循环和盐-冻融循环耦合环境作用,对沥青混凝土道路路基结构试样开展盐-冻融循环环境作用下的损伤破坏试验研究。结果表明:在一个盐-冻融循环周期水盐分布沿路基结构高度具有显著的变化特性,路基基底土中的水盐在温度梯度作用下由下向上发生迁移积聚,盐-冻融循环作用使路基结构中的水盐相态变化产生的应力应变是路基结构发生损伤变形的主要原因;可通过控制优化道路路基结构水-盐-温环境因子,阻断水盐在路基结构中的迁移,有效控制盐-冻融循环作用对路基结构的影响。

关键词： 冻融循环   疲劳加载   双因素耦合作用   混凝土  

摘要： 为研究混凝土在实际使用中受到冻融循环和疲劳加载作用时的损伤特性,对经历不同冻融循环次数、不同疲劳荷载上限应力比以及不同疲劳加载次数的混凝土,进行施加轴向荷载的受压破坏试验,探究混凝土在冻融循环、疲劳荷载影响条件下的残余强度变化规律、相对动弹性模量及峰值应变的演化规律.结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土的残余强度呈现较明显的3个衰减阶段;相对于冻融循环次数作用,疲劳荷载上限应力比对混凝土峰值应变的影响起着更显著的作用;随着冻融循环次数的增加和疲劳荷载上限应力比的增大,两种因素同时作用下的相对动弹性模量下降量,相对其中任意单因素作用下混凝土试件相对动弹性模量下降量更大,同时,相对动弹性模量变化可以分为2个阶段.