关键词： 冻融循环   木质素   改良黄土   力学性能   pH值   微观机理   影响因素  

摘要： 【目的】以青海西宁地区黄土为研究对象,探究冻融循环作用下木质素改良黄土的力学性能及微观机理。【方法】通过封闭系统条件下对木质素改良土进行冻融循环试验,开展基本物性试验、无侧限抗压强度试验、热学试验,综合评价木质素磺酸钙(CL)、木质素磺酸钠(SL)和无磺木质素(SFL)对黄土的加固效果,结合扫描电镜和X射线衍射对土体结构与成分进行分析。【结果】结果显示:随着冻融次数的增加,相同掺量下强度由大到小依次为CL改良土>SFL改良土>SL改良土;导热系数由大到小依次为SFL改良土>CL改良土>SL改良土;SFL改良土pH值最小且导电性能最好。【结论】结果表明:未经冻融循环的黄土试样掺入木质素后均能有效提高黄土强度和隔热能力并降低pH值,SFL改良土均展现出显著的优势,SFL自身具备的C=O双键使固化土表现出低pH值和高导电性,其隔热性能得益于石英的高含量。在冻融循环作用下,CL和SFL改良土通过促进土颗粒间的钙质和镁质胶结形成,有效增强土体的抗冻性和结构稳定性,降低冻胀现象对土体力学性能的负面影响。此外,考虑到SFL显著的性能提升与经济性,优先选择SFL作为冻土地区黄土改良的材料,研究成果可为中国西北地区的黄土改良工作提供一定的理论依据和科学参考。

关键词： 季冻区   应力-干湿-冻融循环作用   膨胀土   剪切强度   土-水特性  

摘要： 为了研究复杂的环境因素对季节性冻土区(季冻区)膨胀土工程破坏的主要原因,选定临沂市沂河地区膨胀土,开展室内基本土工试验,量测膨胀土的基本物理力学性质指标;通过膨胀土应力-干湿-冻融循环(stress-wet-dry-freeze-thaw,L-WDFT)试验,量测出膨胀土剪切强度及土-水特征曲线,分析L-WDFT循环对季冻区膨胀土水力-力学特性的影响。结果表明:L-WDFT循环作用对膨胀土力学特性的衰减有显著影响;内摩擦角有波动但幅度不大,可以忽略;剪切强度和黏聚力均有所降低,但第3次循环后基本趋于稳定,且随着上覆应力的增大,整体衰减幅值减小。在L-WDFT循环作用过程中,各组膨胀土水分特征曲线趋势大致相同,随着上覆应力的增加,土-水特征曲线呈现整体上移的趋势,在较小吸力范围内,膨胀土土-水特征曲线下移区间较小。

关键词： 膨胀珍珠岩   冻融循环   电镜分析   微观分析  

摘要： 考虑冻融循环作用,对膨胀珍珠岩混凝土进行试验研究,确定了符合工程设计和施工要求的膨胀珍珠岩配合比。通过扫描电镜分析膨胀珍珠岩在混凝土中的微观特性。实际效果显示,膨胀珍珠岩因其轻质、保温隔热性能和化学稳定性,当其掺量为20%~30%时,28 d混凝土抗压强度最大超过35 MPa。扫描电镜分析表明,适量的膨胀珍珠岩可优化混凝土的内部结构,提高密实度、黏结性和保温效果。

关键词： 冻融循环   隧道浅埋段   稳定性   有限元   变形监测  

摘要： 以四川省红原2号隧道为研究对象,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对冻融循环作用对隧道浅埋段的稳定性影响进行研究。结果显示:隧道浅埋段在冻融循环期间,外界环境温度的波动直接导致其表层温度发生显著变化,整个过程最大冻结深度达2.98 m;冻结过程中,土体产生冻胀力使隧道浅埋段发生冻胀变形,整体稳定性有增加趋势。通过有限元强度折减法计算常温及融化条件下隧道浅埋段安全稳定系数,前者明显高于后者;冻结过程中,随冻结深度增加,安全稳定系数随之变大,而融化过程随融化深度增加,安全稳定系数逐渐减小。对隧道浅埋段地表沉降进行自动化监测,发现隧道中线部位测点沉降变化大,中线两侧测点沉降变化幅度逐渐减小,属下穿隧道典型地表沉降变化态势。

关键词： 冻土区   盐渍土   结构强度   裂隙   损伤模型  

摘要： 针对寒区盐渍土结构损伤问题,选取吉林省西部盐渍土作为研究对象,开展冻融循环后试样的三轴压缩试验和扫描电镜试验,并基于Weibull统计理论和Lemaitre应变等效假设理论,建立三轴压缩状态下冻土的损伤模型,并采用冻融循环后盐渍土试样的三轴试验数据以及已有文献数据对该模型进行适用性验证。结果表明:①经历过冻融循环后的盐渍土在不同围压下均为塑性破坏,应力应变表现为应变硬化型,冻融过程中土体内液体的相变及水盐运移是导致土体强度和结构发生变化的重要原因;②构建的损伤模型理论曲线与试验曲线吻合良好,能够准确描述冻融条件下土体的变形破坏过程,验证了该模型及模型参数确定方法的合理性与可靠性;③盐渍土的结构损伤能够通过裂隙体现出来,在低围压条件下,裂隙宽度较大,损伤变量得到很好的体现,因此低围压下模型的模拟精度较高,说明该模型在低围压条件下对含裂隙的细粒盐渍土具有良好的适用性。研究成果可为同等性质的浅层盐渍土冻融损伤特性研究提供参考依据。

关键词： 玄武岩纤维   冻融循环试验   正截面承载力   钢筋混凝土梁  

摘要： 为研究玄武岩纤维混凝土梁在冻融环境下的受弯承载力,对不同冻融次数(0、50、100)下的普通混凝土梁和玄武岩纤维混凝土梁进行静力受弯试验,研究了试件梁的极限荷载和开裂荷载、梁截面应变、梁荷载钢筋应变、梁荷载挠度曲线等。结果表明:掺入玄武岩纤维的试件梁,对其开裂荷载和极限荷载分别提升了13%和5%;随着冻融次数的增加所有试件梁的极限荷载和开裂荷载都随之减小,但掺入玄武岩纤维的试件梁退化速率要小于普通混凝土梁,冻融100次后的玄武岩纤维混凝土梁较没冻融之前的梁的极限荷载和开裂荷载分别降低了11%和8%,而普通混凝土梁下降了13%和10%。经历100次冻融后的普通混凝土梁由设计的适筋破坏变为了超筋破坏,而玄武岩纤维混凝土梁仍为适筋破坏,说明玄武岩纤维的掺入不仅提高了试件梁的界限配筋率,还降低了冻融带来的损伤。

关键词： 海相黏土   冻融循环   应力-应变滞回曲线   破坏振次   软化指数  

摘要： 冻融循环作为影响海相黏土动力学特性的关键劣化因素,其影响机制亟待深入探究。为探究冻融循环作用下海相黏土的动力特征规律,针对重塑黏土开展一系列不排水循环单剪试验,研究了冻融循环次数与冻融循环温度对海相黏土动力特性的影响。研究表明:相同冻融条件下,循环应力比的增加,导致应变变化速度加快,达到破坏应变所需要的次数降低;冻融循环次数的增加与冷端温度的降低导致土体内部结构发生破坏,使土样破坏振次提前、软化速度加快,经历5次冻融循环后变化幅度降低趋于稳定;基于试验结果建立了冻融循环次数与破坏振次的函数关系;在大循环应力比下,冻融循环作用对循环剪切软化的影响相对较小。

关键词： 路基工程   永久变形   冻融循环   动三轴试验   混合神经网络模型  

摘要： 为了准确预测冻融循环和交通荷载耦合作用下路基土的永久变形,该文在动三轴试验结果的基础上,提出了一种基于长短期记忆网络LSTM和Transformer的混合神经网络模型。该模型能够有效捕捉输入变量之间的时间依赖关系和复杂交互影响,从而能够显著提高路基土永久变形预测的精度和泛化能力。结果表明:较高的围压提高了路基土的抗变形能力,但其永久变形行为仍受循环荷载幅值和冻融循环次数的影响。通过与传统经验回归模型的对比分析,验证了所提出的混合模型在处理非线性变形问题方面的优越性。由敏感性分析结果可知:围压和液限是影响路基土永久变形的主要因素。该结论可为季冻区耐久性路基建造提供参考与借鉴,并发现设计阶段应优选填料并设置防冻结构,运维阶段须控制超载现象。

关键词： 岩石工程   冻融循环   力学特性   能量演化   损伤本构模型  

摘要： 针对季冻区岩体工程中岩石的冻融劣化问题,选取具有代表性的灰岩和石英岩为试验对象,通过冻融循环试验、单轴压缩试验以及SEM扫描电镜试验对岩石的孔隙率、宏-细观破坏特征、力学特性以及能量演化规律进行研究。根据典型岩石的应力-应变曲线,基于Lemaitre平面应变理论和统计理论,将冻融循环作用产生的损伤效应耦合到损伤本构模型中,考虑压密段的影响,根据岩石的损伤本构方程和试验曲线特点分2段拟合本构方程。结果表明:冻融循环作用更易加剧高孔隙率灰岩的风化;随着冻融次数的增加,灰岩和石英岩的抗压强度均服从指数衰减;模型曲线的峰值点与试验曲线的峰值点较为接近,分段损伤本构模型与试验得到的曲线吻合较好,该损伤本构模型以及参数选取是正确可靠的。

关键词： 道路工程   粗颗粒硫酸盐渍土   试验研究   冻融循环   变形   封闭状态   降水   地下水盐补给  

摘要： 为了深入研究粗颗粒硫酸盐渍土路基在冻融循环作用下的变形特性,根据实际环境条件,针对现场粗颗粒硫酸盐渍土,开展封闭状态、降水及地下水盐补给3种工况、7个冻融循环周期的粗颗粒硫酸盐渍土路基变形模型试验,得到冻融循环过程中路基温度及变形的变化规律。结合路基中含水率和含盐量的变化,对比分析冻融循环作用下降水、地下水盐补给对粗颗粒盐渍土路基变形的影响,提出相应路基的变形率。研究结果表明:在7个冻融循环周期过程中,3种工况粗颗粒硫酸盐渍土路基不同深度处土体的温度均呈周期性变化,且深度越大,土体温度的变化幅度越小;封闭状态和地下水盐补给条件下路基在周期末的总变形随冻融循环次数的增加,先增大后逐渐趋于稳定,而降水条件下路基在周期末的总变形呈先增大后减小的趋势;各工况下路基的变形均表现为盐胀累加,且封闭状态、降水及地下水盐补给工况下路基的最大变形量分别为0.915、12.385、0.957 mm;降水条件下路基的最终总变形量为封闭状态下路基最终总变形量的10.5倍,降水对该粗颗粒盐渍土路基变形的影响较大;封闭状态和地下水盐补给条件下路基在周期内的最大盐胀变形量分别为0.402、0.421 mm,两者的最终总变形量分别为0.603、0.611 mm,地下水盐补给对该粗颗粒盐渍土路基的变形影响相对较小;3种工况下路基的最大变形率分别为0.153%、2.064%、0.160%。