关键词： 液氮冻融循环   波速系数   循环荷载   单轴抗压强度   疲劳寿命  

摘要： 液氮注入低渗煤层致裂、增透是提高瓦斯抽采率的新技术。液氮是超低温流体,与煤作用的温度应力引起煤结构损伤和力学特性改变,进而影响煤矿安全开采。为揭示液氮冻融循环作用对煤力学特性的影响,将取自于纳林河矿的原煤,制成饱水煤样,开展液氮冻融循环和力学特性试验。通过波速测试、单轴压缩试验和循环荷载试验测试液氮作用前后煤的波速、弹性模量、单轴抗压强度、泊松比、压密应变、破坏应变和疲劳寿命的变化,分析液氮冷冻和冻融循环次数对煤力学特性的影响规律。结果表明,液氮冷冻和液氮冻融循环次数对煤力学特性有很大影响。液氮冷冻后,煤样结构损伤,力学性能劣化。液氮作用1次,煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、破坏应变、疲劳寿命分别降低了32.9%、0.2%、29.9%、35.9%和22.7%,泊松比和压密应变分别增加了18.2%和2.1%。液氮作用3次煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、破坏应变、疲劳寿命分别降低了44.9%、20.8%、57.8%、44.7%和42.3%,泊松比和压密应变分别增加了59.1%和16.7%。随着液氮冻融循环次数的增加,煤样结构损伤和力学性能劣化加剧。单轴抗压强度、疲劳寿命与液氮冻融循环次数呈负指数函数关系,弹性模量和压密应变与液氮冻融循环次数呈线性关系。

关键词： 道路工程   含盐粉土   试验研究   动弹性模量   骨干曲线   冻融循环   核磁共振  

摘要： 山东省黄泛区地处季节性冻土区,当地大量采用含盐粉土修筑公路路基,冻融循环作用后路基土动力性能受损,在车辆荷载作用下会发生路基翻浆病害。为研究冻融作用、盐分含量对饱和路基粉土动力性能及细观结构特征的影响,针对不同含盐量粉土开展有侧限封闭冻融试验,采用振动三轴试验测试多次冻融作用后解冻状态土样的骨架曲线、动模量和动阻尼比,同时采用核磁共振技术测试经历多次冻融循环后解冻状态饱和土样的横向驰豫时间T2谱曲线。研究结果表明:冻融作用后动应力幅值与动应变幅值之间符合修正的Hardin-Drnevich模型,当冻融6次后骨架曲线趋于稳定;初始动模量损伤度随冻融循环次数呈双曲线型增大,氯化盐含量小于12%时,随含盐量增加初始动模量损伤度呈线性增大;阻尼比随动应变幅值增大增加明显,随盐分含量、冻融次数增加而增大;随冻融次数增多,T2谱曲线主峰信号强度幅值减小,同时会产生横向驰豫时间长的波峰;T2级配曲线趋于连续光滑,形态趋于相似,不均匀系数和曲率系数趋于稳定;无盐粉土T2级配曲线的不均匀系数逐渐减小,并约稳定于5.6,曲率系数先减小后增大,并约稳定于0.986;当经历冻融6次后,随含盐量增加,T2级配曲线不均匀系数先增大后减小,曲率系数先减小后增大。

关键词： 盐渍土   水盐迁移   温度   土壤改良   冻胀   盐胀   抗剪强度   变形  

摘要： 盐渍土在冻融循环作用下会发生水盐迁移,造成土体结构破坏及强度损伤,给工程建设造成危害。为深入认识和总结盐渍土水盐迁移规律、影响、治理措施等研究成果,分别对盐渍土室内试验、现场试验、土体病害机理及改良措施等的现状、结果、问题进行了简要回顾和总结,讨论了土体含水量、含盐量、盐分种类、荷载、温度、干密度等对水盐迁移的影响及影响程度,重点介绍了基于自然环境下的水盐迁移试验所取得的水盐迁移运动分布特征、土层温度场变化特征方面等研究成果,并指出水、热、盐、力四场耦合因素下的试验研究是未来盐渍土研究的方向。冻融循环作用下的盐渍土的水盐迁移作用会导致土体盐-冻胀现象,进而引起盐渍土物理力学性质变化,而相关研究表明充分运用地基加固、固化剂加固和温度控制等措施隔绝水盐运移通道、减小温度对土体的干扰可以实现对盐渍土的治理和改良。

关键词： 混凝土   冻融循环   混杂纤维   粉煤灰   抗压强度   相对动弹性模量  

摘要： 为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明:基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。

关键词： 水泥土   粘聚力   内摩擦角   抗剪强度  

摘要： 为了研究水泥对黄土强度及其在冻融环境下的影响,选择4个水泥掺量(0,6%,12%,18%),分别冻融0、2、4、6,8 d,测定水泥土的粘聚力、内摩擦角及无侧限抗压强度;结果表明:水泥能有效提高黄土的内摩擦角、粘聚力以及抗压强度随着冻融次数的增加有所降低,其中内摩擦角的变化幅度最小,抗压强度和粘聚力的变化幅度较为明显,且2次冻融下变化最为明显,同时分析其变化机理。

关键词： 再生混凝土   天然砾石   天然碎石   冻融循环   抗冻性能   力学性能  

摘要： 分别考虑天然砾石和天然碎石,掺加0%、30%和50%取代率的再生粗骨料,配制了6组不同配合比的再生混凝土,并浇筑了立方体和棱柱体试块,完成了抗冻性能以及冻融循环后的力学性能试验。试验结果表明:再生混凝土的抗冻性能和冻融循环后的力学性能会随再生粗骨料取代率的增加而降低;天然碎石和天然砾石的再生混凝土相比,天然碎石再生混凝土抗冻性能和冻融循环后的力学性能整体优于天然砾石再生混凝土。

关键词： 季节性冻土区   软弱结构面   三轴压缩   冻融循环   改进的西原模型  

摘要： 青藏高原是典型的高海拔季节冻土区,具有软弱结构面的岩质边坡的周期性冻融循环加剧了高原冻土区边坡的失稳。因此,通过建立高原冻土软弱结构面的强度与冻融循环之间的关系,得出两者的变化规律,在冻融条件下对西藏邦铺多金属露天矿软弱结构面的长期性能进行了通过三轴压缩试验研究。结果表明:软弱结构面的强度参数总体上随着冻融循环次数的增加而减小;再运用改进的西原模型验证了参数的长期拟合程度达到了90%以上。

关键词： 粉砂岩   化学腐蚀   冻融循环   强度衰减   预测模型  

摘要： 为探明化学腐蚀与冻胀荷载耦合作用下粉砂岩强度的长期衰减规律,对不同化学溶液浸泡和冻融循环处理后的粉砂岩进行物理性质与细观结构测试,分析溶液pH与冻融循环次数对单轴抗压强度和抗拉强度衰减的影响。根据试验结果,确定冻融作用下粉砂岩强度的衰减参数与溶液pH之间的关系,建立强度衰减预测模型,以揭示复杂现场环境中岩石工程全寿命周期下强度的衰减规律。研究结果表明:随着溶液pH降低、冻融循环次数增加,粉砂岩的质量损失率和峰值应变增大,纵波速度和峰值应力减小,表现出向延性转化的趋势;单轴抗压强度和抗拉强度均随冻融循环次数增加而逐渐衰减,且溶液pH越低,强度衰减幅度越大。这是由于酸性溶液对粉砂岩的冻融损伤劣化具有促进作用,而碱性溶液具有一定抑制作用,且溶液的酸碱性越强,作用就越剧烈。随着溶液pH降低,粉砂岩强度的衰减常数减小、半衰期增大,据此建立的预测模型反映出化学溶液与冻融循环共同作用下粉砂岩强度的非线性衰减特征,强度计算值与实测值一致,证明本模型具有良好的预测效果。

关键词： 盐渍土   病害机理   盐-冻胀影响因素   土壤改良   变形   土力学  

摘要： 盐渍土在冻融循环作用下,主要表现出盐胀和冻胀特性,对土体结构造成破坏,土体发生变形,从而降低土体强度,给工程建设造成危害。为改良盐渍土、防治盐渍土病害,从盐渍土病害产生的机理出发,介绍了结晶压力是导致土体结构发生破坏、土体发生变形的本质因素,证实了结晶压力的大小与孔隙大小有关。水盐迁移会加剧盐胀和冻胀的发生。在冻融循环作用下,水分和盐分向土体表层发生运移。盐渍土的盐-胀特性受土体的干密度、含水量、含盐量、荷载和温度的影响,不同因素的影响程度不同,干密度的影响较含水量小。干密度越大、含水量和含盐量越高、降温速率越慢,盐-冻胀越强烈。荷载对盐-冻胀有抑制作用。通过对盐渍土病害机理的研究,结合盐渍土盐-冻胀的影响因素,从土质改良、加固土体、阻断水盐通道和温度控制四个方面阐述了冻融作用下盐渍土的改良方法,可供盐渍土地区的工程建设参考。目前关于结晶压力的研究主要是定性方面的,水盐迁移的研究以室内试验为主。未来对盐渍土病害机理的研究将主要集中在结晶压力的定量研究和水盐迁移的现场试验等方面。

关键词： 冻融循环   玄武岩纤维   坍落度   含气量   渗透性  

摘要： 为研究冻融循环作用对混凝土工作性能的影响,在混凝土中分别掺入含量为0、0.5%、1%、2%、3%的玄武岩纤维来改善混凝土的工作性能(坍落度、含气量和渗透性)。通过试验得出:(1)在相同的循环次数下,随着纤维掺量的增加,混凝土的坍落度、含气量和渗透性逐渐减少,但过量的纤维掺量对混凝土的工作性能效果不明显。(2)在相同的纤维掺量下,混凝土的坍落度、含气量和渗透性随着冻融循环次数的增加而逐渐增加,并且增加速率随着循环次数的增加而急剧增加。因此,玄武岩纤维对混凝土的抗冻性有着明显的提高,并且玄武岩纤维的最佳掺量为2%。