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.

关键词： MICP   木质素纤维   冻融循环   无侧限抗压   直剪试验   扫描电镜  

摘要： 为探究木质素纤维联合微生物诱导碳酸盐沉淀技术(MICP)固化季节冻土区粉土的力学性能,开展了木质素纤维影响下MICP诱导碳酸钙生成量试验、冻融循环下木质素纤维-MICP固化试样的无侧限抗压试验、直剪试验和SEM扫描电镜试验。结果表明,随着纤维掺量的增加,碳酸钙含量呈线性增加趋势,与SF0M试样相比,SF2.0M试样的碳酸钙含量增加了426.6%。随着冻融循环次数的增加,所有试样的无侧限抗压强度和抗剪强度均下降并最终趋于恒定,且SF1.5M协同固化试样的抗冻融能力最佳,10次冻融后其无侧限抗压强度仅下降45.9%,而SF0M和SF0试样下降63.4%和80.0%;经历10次冻融循环之后,在400 kPa法向应力下,相较于SF0M和SF0,SF1.5M土样抗剪强度分别增加了76.4%和184.0%;而其黏聚力也提高了46.5%和126.0%。木质素纤维为碳酸钙的生成提供了更多的附着位点,纤维掺量为1.5%时,土颗粒与碳酸钙晶体和纤维形成了更为致密的胶结结构。当纤维掺量增加到2.0%时,碳酸钙晶体与纤维交织在一起,出现团聚体,阻碍了土颗粒之间的有效胶结,对固化效果起到相反作用。本研究可为寒区土体加固提供了数据支持和理论指导。

关键词： 寒区工程   冻融岩石   损伤特征  

摘要： 在寒区进行矿产资源开发,将必然面临水、低温、高温差等恶劣环境引起矿区岩质边坡稳定性降低带来的安全隐患,基于此,从冻融循环作用下岩石损伤的影响因素和损伤特征两个方面,详细收集和整理了冻融循环作用下岩石损伤研究现状,分析现有研究成果并总结不足,为寒区冻结岩石研究提供理论基础。

关键词： freeze-thaw cycles   cyan sandstone   uniaxial compression   damage variable   PFC^(3D)numerical simulation   microcracks  

摘要： The effect of freeze-thaw(F-T)cycles on the mechanical behaviors and internal mechanism of rock mass is a critical research *** permafrost or seasonally frozen regions,F-T cycles have adverse effects on the mechanical properties of rock mass,leading to many serious disasters in mining and geotechnical *** this paper,uniaxial compression tests are carried out on cyan sandstone after different F-T *** failure modes and damage evolution of cyan sandstone under F-T cycles are *** addition,from the perspective of fracture and pore volume,the calculation equations of rock strain under frost heaving pressure and F-T cycles are established and verified with the corresponding laboratory ***,based on the classical damage theory,the F-T damage variables of cyan sandstone under different F-T cycles are calculated,and the meso-damage calculation model of cyan sandstone under F-T-loading coupling conditions is ***,through the discrete element numerical simulation software(PFC^(3D)),the microscopic damage evolution process of cyan sandstone under uniaxial compression after F-T cycles is studied,including the change of microcracks number,distribution of microcracks,and the acoustic emission(AE)*** goal of this study is to investigate the damage evolution mechanism of rock from the mesoscopic and microscopic aspects,which has certain guiding value for accurately understanding the damage characteristics of rock in cold regions.

关键词： 冻融循环作用   断裂韧度   断裂特性   劣化模型  

摘要： 岩石材料失稳破坏的关键因素为岩石损伤与断裂特性,岩石断裂韧度是材料裂纹扩展与贯通的关键参数。从岩石断裂韧度层面分析了冻融循环作用对岩石断裂特性的影响,结果表明:冻融循环作用对岩石断裂韧度产生显著的劣化作用,采用指数函数关系构建了冻融循环作用下岩石断裂韧度劣化模型,能得到岩石断裂韧度的预估值。为后续岩石工程稳定性分析提供相应数据。

关键词： 冻融循环作用   水-热-力耦合   冻融界面   土坡稳定性  

摘要： 为解决春融期土坡失稳破坏问题,采用TMS9018-500型冻胀循环试验箱与UU三轴剪切仪相结合的试验方案,获取不同冻融循环次数下土体的抗剪强度参数,并基于冻土水-热-力耦合理论,通过COMSOL多物理场有限元软件对春融期土坡进行数值模拟,分析冻融循环次数对春融期土坡潜在滑移面、位移以及安全系数的发展规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,春融期土坡的等效塑性应变随之增加,坡脚的等效塑性应变相对集中,且潜在滑动贯通区自坡脚向坡顶发展;随冻融循环次数的增加,土坡浅层正融区土体位移量逐渐增大,安全系数随之减小,最大减小37.86%左右,说明冻融循环作用使春融期土坡稳定性更加不利。研究成果对春融期的护坡基础建设具有重要的借鉴意义。

关键词： 混凝土   盐蚀—冻融   硫酸盐侵蚀   耐久性能  

摘要： 通过对比清水冻融与高浓盐侵蚀—冻融耦合作用下混凝土外观变化、质量及动弹性模量的变化,研究了高浓盐侵蚀—冻融耦合作用对混凝土耐久性能的影响及劣化机理。结果表明:相比清水冻融作用,10%(质量分数)Na2SO4侵蚀与冻融循环耦合作用下混凝土在冻融循环前期的劣化速度较为缓慢,但在循环后期劣化速度明显加快,盐蚀—冻融循环作用下,虽然混凝土试样破碎颗粒感较弱,但会产生较为明显的裂缝。