关键词： 冻融循环   冲击荷载   碳纤维   混凝土   动态峰值应力   韧性   能量耗散   复合材料  

摘要： 基于试验探究碳纤维应用方式及冲击荷载作用对冻融损伤混凝土力学性能影响规律,利用霍普金森压杆(SHPB)对不同冻融循环次数(0,25,50,75,100次)作用后四种混凝土(素混凝土、碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维与纤维布混凝土)试件开展不同加载率下的冲击压缩试验,分析冻融循环次数、碳纤维应用方式及加载率对混凝土动态应力-应变曲线、峰值应力、韧性及耗能效果影响规律。结果表明:①冻融循环0次、0.3 MPa冲击气压下,碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土及碳纤维与纤维布混凝土峰值应力是素混凝土峰值应力的1.30,1.63,1.95倍,碳纤维及碳纤维布均能够有效提升混凝土动态抗压强度,碳纤维布提升效果更显著;②相较于未冻融试件,冻融循环25,50,75,100次时,素混凝土试件峰值应力降幅3.93%、19.01%、28.52%、41.95%,四种混凝土试件峰值应力均与冻融循环次数间呈线性负相关;③0.3 MPa冲击气压、冻融循环100次时,碳纤维及纤维布混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维混凝土试件韧性分别为素混凝土韧性的3.78,2.44,1.81倍,碳纤维及碳纤维布不仅能够增强试件韧性,同时能够增强试件的抗冻性能;④冻融循环25,50,75,100次时,碳纤维及纤维布混凝土试件单位体积耗散能降幅分别为1.70%、3.64%、6.07%、12.14%,素混凝土试件单位体积耗散能降幅分别为21.43%、35.71%、53.57%、73.21%,碳纤维对混凝土抗冻融损伤存在一定的提升作用。

关键词： 季冻区   泡沫沥青   盐冻融循环   三大指标   扫描电镜  

摘要： 目前,泡沫沥青在季冻区的应用由于受到环境的影响而受限,尤其是冻融循环和融雪剂的作用,给泡沫沥青的路用性能带来了不同程度的衰减。本文通过试验设计,模拟了季冻区融雪剂(盐)冻融循环作用,分析了基质沥青、基质泡沫沥青、SBS改性沥青及SBS改性泡沫沥青在经受不同次数的盐冻融循环作用下三大指标的衰减情况,在此基础上通过扫描电镜,进一步了解泡沫沥青在经受盐冻融循环作用后的微观机理,为泡沫沥青冷再生技术在季冻区的进一步应用提供参考。

关键词： 混凝土—地基界面   冻融循环   粗糙度   剪切性能   细观损伤  

摘要： 大温差条件下塔基混凝土—地基界面的剪切力学参数变化和损伤对于输电线路的安全稳定具有重要影响。以输电塔基—地基界面为研究对象,制作三种不同粗糙度的混凝土—砂岩混合试件并开展冻融循环试验、直剪试验及SEM电镜扫描,分析混合试件在不同冻融循环次数后的质量损失率、剪切力学参数的变化规律以及剪切破坏界面的细观损伤。研究结果表明:混合试件的质量随着冻融循环次数的增加而降低,界面剪切应力峰值、黏聚力与内摩擦角随着冻融次数的增加而减小。随着粗糙度的增加,冻融循环对试件的劣化效应增大,但试件的剪切强度仍然与粗糙度呈正比。砂岩矿物颗粒和水泥砂浆结晶材料的热力学性质不同,胶结界面处在冻融循环作用下缩胀协调性失衡并受损劣化。

关键词： 冻融循环试验   三轴卸荷蠕变   非线性粘滞元件   非线性黏弹塑蠕变模型   二次开发  

摘要： 为准确预测并有效控制高寒高海拔地区洞室围岩的稳定性,针对不同冻融循环作用下砂岩进行分级卸荷蠕变试验,揭示砂岩衰减、稳态和加速蠕变3阶段特征;通过引入非线性粘滞元件对牛顿黏性系数进行修正,将冻融循环与三轴卸荷蠕变行为相结合,提出能够表征蠕变全过程的非线性黏弹塑性本构模型,并基于ABAQUS用户自定义材料接口完成模型二次开发。研究结果表明:该模型较传统西原模型显著提高蠕变行为拟合精度。研究结果可为高寒高海拔地区洞室围岩卸荷蠕变预测与稳定性控制提供理论支撑。

关键词： 氯盐渍土   冻融循环   隔断层   水盐迁移  

摘要： 为了深入了解冻融条件下氯盐渍土的水盐迁移规律,利用室内土柱试验模型,研究在饱和卤水补给下经多次冻融循环的氯盐渍土水盐运动规律,考察不同盐含量、不同冻融循环次数、设置隔断层对其的影响,目的是深化对水盐迁移机理的认识,为盐渍土路基的治理提供理论依据。结果表明:冻融循环显著加剧了水盐的迁移,效果随着冻融循环次数的增加而更加明显;复合土工膜隔断层有效限制了下方水分的上行迁移。

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： 冻融循环   冻融时长   物理力学性质   声发射(AE)   多重分形  

摘要： 为了研究冻融循环次数与冻融时长对岩石物理力学特性的影响，以白砂岩为研究对象，开展了2种冻融时长与5种循环次数的冻融试验，并对冻融循环后的白砂岩进行单轴压缩声发射（AE）试验，重点研究了冻融循环次数、冻融时长对白砂岩物理力学性质及声发射特征的影响，同时分析了白砂岩破坏过程中的声发射主频多重分形特征。结果表明：①随着冻融循环次数和冻融时长的增加，白砂岩的质量、纵波波速、峰值应力和弹性模量均逐渐减小，孔隙度与峰值应变逐渐增加；②冻融循环对白砂岩孔隙结构的影响，主要表现为T2谱总面积的显著增长和大孔的快速扩展，且冻融时间的增加会加剧岩石内部的孔隙扩展和结构破坏；③随着冻融循环次数增加，应力应变曲线的压密阶段上凹程度减弱，弹性阶段斜率逐渐减小，屈服阶段非线性变形加剧，破坏阶段变形量增大，且较长冻融时长，导致岩样结构劣化显著；④声发射事件率变化可划分为初始活跃阶段、稳定增长阶段和陡增高峰阶段。随着冻融循环次数的增加，累计声发射事件率不断增加，随着冻融时长的增加，累计声发射事件率增长更显著；⑤随着冻融循环次数和冻融时长的增加，声发射多重分形参数Δα减小，Δf增大，冻融循环次数的增加降低了声发射信号差异性，随着冻融时长的增加，声发射信号越均匀。

关键词： 土工格栅   砂土   加筋土边坡   冻融循环   模型试验  

摘要： 为研究冻融循环对土工格栅加筋砂土边坡性能的影响规律以及加筋对边坡变形的抑制作用，在-25℃和30℃的温度下对建造的1.2 m高加筋和未加筋土边坡模型进行了7次冻融循环试验，通过定性与定量分析，研究边坡内部热传导、水分迁移、边坡沉降、侧向位移在冻融循环作用下的变化规律. 研究结果表明：在冻融作用下，边坡内部温度呈周期性变化，边坡受外界温度影响从自由面向内逐渐越小；在冻结时边坡内部水分存在向自由面和底部的双向迁移，在融化时以重力作用下的竖向迁移为主；边坡沉降表现为周期性的冻胀与融沉，总沉降量随冻融次数的增加而累积；边坡位移在冻融过程中呈现冻胀融缩现象，总位移随冻融次数的增加而增大；加筋阻碍了边坡内部水分竖直方向上的迁移，进而影响边坡温度场，且加筋对于冻融作用引起的边坡变形具有良好的抑制效果.

关键词： GFRP管   冻融循环   轴压性能   有限元分析   承载力计算  

摘要： 为研究纤维缠绕玻璃纤维增强复合材料（Glass fiber reinforced polymer）管约束钢筋混凝土柱的轴压性能，对8根GFRP管约束钢筋混凝土圆柱进行了冻融循环后的轴压性能试验及有限元模拟分析，通过研究混凝土强度、冻融循环次数、长细比对组合柱轴压性能的影响得到：在相同冻融循环次数下，C60混凝土组合柱的极限承载力比C30混凝土组合柱的极限承载力平均高出9%；试件的承载力随着冻融次数的增加而降低，但相比于C30混凝土组合柱，C60混凝土组合柱的下降速率更为缓慢；随着冻融次数的增加，长细比对试件的刚度和承载力的影响逐渐增大；建立GFRP管约束钢筋混凝土柱的轴压承载力理论计算公式，结果与试验吻合程度较高，可为相关工程设计提供参考。

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。