关键词： 冻融循环   玻璃粉   重塑黄土   抗冻性能   微观结构  

摘要： 西北部季节性冻土区常年受冻融循环破坏,为提高黄土抗冻性能,开展不同掺量的水泥与玻璃粉对黄土固化,并在不同冻融循环次数下利用体积变化率、应力–应变、无侧限抗压强度及微观试验探究水泥与玻璃粉改良黄土机理。研究结果表明:掺入水泥与玻璃粉可有效降低黄土体积变化率;冻融循环0次时,不同掺量的水泥与玻璃粉黄土峰值应力所对应的应变分别为3.8%、2.4%、1.8%、1.5%、1.1%、1.3%,其中7%水泥与3%玻璃粉应变最小,说明适量水泥与玻璃粉可以提高黄土刚度;无侧限抗压强度随玻璃粉掺量增加呈先增加后下降趋势;随冻融循环次数增多,黄土内部孔隙增多,且孔径随孔隙的增多而增大,而水泥与玻璃粉的掺入可改善黄土内部结构,减小孔隙率,提高密实度。

关键词： 冰碛土   离散元   PFC   冻融循环   微观损伤   破裂演化   三轴压缩  

摘要： 为探究冻融循环作用下冰碛土性质劣化的微观损伤机制，基于离散元理论提出一种通过水颗粒膨胀实现土体冻融损伤模拟的方法。利用颗粒流软件PFC2D模拟三轴压缩试验，结合室内试验结果对比分析，本方法在模拟冰碛土的力学性质变化方面显示出高度的准确性和可靠性，揭示了冻融冰碛土受载时微裂隙、位移场和力链场的演化过程与破裂特征。结果表明：（1）试样冻融过程中微裂隙呈由四周产生并逐渐向中间扩展的“累计演化”趋势，其中张拉微裂隙占据主导地位，在冻融前期（2～5次）颗粒间以水平挤压为主从而大量发育偏90°倾向张拉微裂隙。（2）冻融作用引起的冰碛土性质劣化在冻融前期（2～5次）尤为明显，粘聚力c随冻融次数N的增加呈负指数函数递减规律，而内摩擦角φ呈小幅波动态势。（3）试样受载过程中剪切微裂隙占据主导地位，微裂隙发育呈“慢→陡→缓”趋势演化，根据其裂隙演化特点，将加载过程的应力-应变曲线划分为4个变形阶段。（4）冻融后试样受载时减速斜率转换点B移动到峰值应力点C之前，说明B点在微裂隙扩展-贯通-形成破坏过程中可以作为“前兆特征”；冻融20次试样受载时破坏程度更剧烈且形成明显剪切破坏带。

关键词： UHPC-NSC   冻融循环   黏结抗弯强度   抗弯刚度  

摘要： 为探究不同界面粗糙度和界面接缝构造下的UHPC(超高性能混凝土)-NSC(普通混凝土)黏结抗弯性能演变规律,揭示冻融环境下UHPC-NSC界面黏结性能劣化机理,以UHPC-NSC接缝处理方式(光滑(G)、凿毛(Z)、断裂(D)、菱形(L)和楔形(X))和冻融循环次数(0、50、100、150、200、250和300)为试验变量,对UHPC-NSC破坏模式、黏结抗弯强度和抗弯刚度展开试验研究。结果表明:冻融循环作用下,UHPC-NSC试件主要劣化部位为NSC部分和黏结界面处,且不同接缝处理方式的UHPC-NSC破坏模式存在差别;冻融环境下UHPC-NSC试件黏结抗弯强度和抗弯刚度均出现一定幅度下降;设置界面接缝构造可以提高UHPC-NSC试件界面黏结性能,自然环境和冻融环境下楔形试件黏结抗弯强度和抗弯刚度最高。为UHPC-NSC在冻融环境中的应用提供了试验基础。

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)。