季节性冻土区铁路路基冻融变形规律

为探究冻融循环作用对季节性冻土区铁路路基变形特性的影响,以兰新铁路的路基填土为研究对象进行冻融循环试验和固结压缩试验,得到了冻融变形和压缩特性的变化规律,并利用正交试验对压缩特性的影响因素进行显著性分析。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,冻胀率和融沉系数均呈多项式函数增加;在相同冻融循环次数下,两者均与含水率呈正相关,与压实度呈负相关。压缩模量随冻融循环次数的增加先增加,最终趋于稳定,各因素及其交互作用对压缩模量的影响从高到低依次为压实度B、含水率C、冻融循环次数A、B和C的交互作用BC、A和B的交互作用AB、A和C的交互作用AC。建议选取9次冻融循环后的压缩模量作为兰新铁路路基强度设计值,该研究成果对防治冻胀融沉和控制路基变形具有一定的指导意义。     

含水率和压实度对路基填土力学特性的影响

路基填土的强度特性和压缩特性直接关系到路基的长期稳定性。为研究含水率和压实度对路基填土的力学特性的影响,对某路基填土进行了直剪和压缩试验,得到了不同初始含水率和压实度下土体的抗剪强度指标和压缩特性指标,讨论了粘聚力、内摩擦角和压缩系数随含水率和压实度的变化规律,并从水分变化和土体结构差异的角度分析了其影响机理。结果表明:相同含水率下,粘聚力随压实度的增大而增大;相同压实度下,粘聚力在最优含水率ωop附近有峰值,当ω>ωop时,粘聚力急剧减小。相同含水率下,内摩擦φ随压实度的增大而增大;ω<ωop时,φ随压实度的变化率较小,反之则较大。路基填土的压缩系数随压实度的增大而减小,随含水率的增大而增大。更多还原     

齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究

黑龙江省受寒冬负温影响,容易引起渠道渗漏、地基下陷、轨道不顺等问题,这增加了工程建设难度。为解决实际问题,以齐齐哈尔地区粉质黏土为研究对象,进行封闭系统下的人工冻结试验,对冻胀试验数据进行分析,研究不同含水率、干密度、冷端温度及冻结速率条件下土体的冻结过程及冻胀率的变化规律。试验结果表明:冻胀率在含水率高、干密度大、冷端温度低、冻结速率低的条件下,土体冻胀现象更为显著,且冻胀率与4个因素相关性较好。冻胀正交分析结果表明:冷端温度对冻胀率的影响程度最弱,干密度较强,含水率的影响最为剧烈。采用SPSS统计分析软件,建立含水率、干密度和冷端温度三因素综合影响下的冻胀率多元线性回归模型,模型拟合效果好、可信度高、精度高,满足实际需求,操作简便,可用于粉质黏土的相关计算和预测。     

季冻区公路路基低液限粉质黏土动强度指标的影响因素研究

在季节性冻土区,公路路基土动强度特性的影响因素较为复杂。以探究冻融循环作用对季冻区公路路基强度和变形特性的影响为目的,通过冻融循环作用下的室内动三轴试验,得到动强度指标随冻融循环次数、压实度和振动频率的变化规律,并采用正交试验设计方法进行显著性分析,探究各影响因素的影响程度。结果表明:随着冻融循环次数的增加,动内摩擦角呈现出一定的衰减趋势,但动黏聚力下降明显;随着压实度的增加,动内摩擦角约增加10%左右,动黏聚力值基本呈线性上升趋势,约升高1倍左右;随着振动频率的增加,动内摩擦角无明显变化,其值在31°～35°范围内波动,动黏聚力值呈上升趋势,且经历冻融循环后,上升幅度减小;各因素及其交互作用对动黏聚力的影响从大到小依次为压实度B,冻融循环次数A,交互作用A×B,振动频率C,交互作用B×C,交互作用A×C。研究成果对季冻区公路路基冻胀和融沉的防治,以及公路的服役性能和维护具有参考价值。     

准池铁路路基冻胀特性的试验研究

为探究准池铁路Ｋ44＋970—Ｋ45＋010路基的冻胀病害问题,通过现场调查、室内常规土性分析试验、毛细管上升高度试验,对该路段的冻胀发生条件进行分析。以初始含水率为变量,开展－20℃恒定冷端温度条件下的单向封闭系统冻胀特性试验。现场调查与室内试验结果表明:冻害路段位于高路堑地段,地下水位埋深为90ｃｍ,路段周围汇水和下部地基蓄水条件良好,填料毛细管上升高度为70ｃｍ,在冬季冻结锋面作用下地下水可以通过毛细水形式不断向上迁移至路基填料。冻胀特性试验表明:土样冻胀过程分为快速发展阶段、缓慢发展阶段和稳定阶段,初始含水率为10．6％和7．6％土样的最终冻胀量分别为5．6ｍｍ和4．9ｍｍ,冻胀率在7％左右,属于强冻胀敏感性土。冻胀量和冻胀率随初始含水率的增加而增大;而冻胀速率随初始含水率的增加而降低;水分重分布的峰值含水率与初始含水率呈正相关关系。冬季严寒天气下地下水在毛细作用下持续向路基填料补水是造成准池铁路路基冻害的主要原因。     

冻融循环作用下粉质砂土的压缩变形特性研究

以季节冻土区粉质砂土为研究对象,以含水率、压实度与冻融循环次数为控制变量进行了冻融循环试验以及固结压缩试验,并对试验结果与规律进行可行性分析和总结。压缩模量是判断土体压缩性的重要指标,通过室内试验测得粉质砂土的压缩模量,并得出重塑试样的含水率、压实度以及冻融循环次数的相关规律。结果表明:冻融循环3次时压实度为0.85、含水率为16%的试样压缩变形量最大,可达1.118 mm。经过反复冻融10次后试样的压缩变形量趋于稳定。冻融循环15次时,压缩变形率随固结压力的增加而增长。在同一含水率下,压缩变形率随压实度的增加而减小,在同一压实度下,压缩变形率随含水率增加而增大。压缩模量随着含水率的增加而减小,随压实度的增加而增大,随着冻融循环次数的增加而增加。对于粉质砂土,提高压实度、降低含水率是减小路基沉降的有效措施。     

东北季冻区灌渠渠底土冻胀力影响因素分析

为研究东北寒区频发的渠道冻胀问题,针对黑龙江北安二龙山农场灌渠渠底冻胀情况,将其简化为一维冻胀模型,设计并制作了符合一维冻胀工况的试验装置,采用正交试验方法对影响渠底土冻胀力的因素进行分析,结果表明:平均冻胀温度是最主要的影响因素,冻胀力随温度的降低而升高,且在-40℃时(其他因素不变)法向冻胀力最大,为1.49MPa;含水率影响也比较显著,冻胀力随含水率增大而升高,但当含水率超过18%时冻胀力略有下降,含水率为18%时(其他因素不变)冻胀力最大,为1.45 MPa;当含水率为14%、平均冻胀温度为-40℃、预加压力为1 kN、土样孔隙率为62%时,冻胀力最大,冻胀最明显。     

软岩路基施工技术研究

通过试验实测分析了影响软岩路基施工的各种参数,这些参数包括填料颗粒级配、松填厚度、最大干密度、最佳含水率、压实度等。这种路基在许多地区具有代表性和典型性,研究成果可供类似工程借鉴。     

风积沙路基压实特性试验研究

风积沙是沙漠地区路基的主要填料,其压实质量直接影响着公路的强度与稳定性。通过重型击实试验和振动试验并结合理论分析,研究了含水率、颗粒级配、振幅、振动频率、振动时间等因素对风积沙压实的影响规律,用以指导路基施工。同时试验方法不同,测得的最大干密度值存在差异,为了能用压实度合理评价路基压实质量,对试验适用范围进行了界定。     

高液限土路基掺沙改良路用特性试验

为了研究高液限土路基掺沙改良的长期水稳定性和强度特性,以最大干密度、界限含水率、浸水CBR强度值作为路用特性分析的控制参数,进行室内试验和现场试验。依据不同掺沙量和压实度条件下各控制参数的变化规律确定最优掺沙比;在最优掺沙条件下,进一步分析路用水稳定性与施工控制参数,即含水率、压实度、击实功的变化规律,获得水稳定性和强度兼顾的施工参数最佳组合。试验表明,以空气率和饱和度作为路基施工质量检测双指标控制方法,可以弥补现行规范仅以压实度作为单一质量评价标准的不足。     

盐环定扬水干渠冻胀原型试验观测与防治措施

针对陕甘宁盐环定扬黄工程三道井干渠破坏严重问题,布设6个冻胀观测断面,通过气温、地温、冻深、冻胀量、基土含水率等主要指标观测,分析了各影响因素的变化过程和变化规律,提出渠道坡脚和渠底是冻胀变形最为严重的部位,应重点进行防护;基土含水率是冻胀破坏的决定性因素,减轻渠道冻害关键在于降低基土含水率。根据试验结果,提出三道井干渠在更新改造时采用聚苯乙烯板的保温防冻胀措施,在冻胀破坏最为严重的坡脚部位采用20 cm厚现浇混凝土弧形坡脚+5 cm厚聚苯乙烯板,全断面采用0.3 mm厚复合土工膜防渗以减少渗漏引起的基土含水率升高等措施,并付诸实施,效果显著。     

硫酸盐渍土降温过程中的盐胀与冻胀特性

为研究降温过程中硫酸盐渍土盐胀与冻胀的内在联系,以冻结温度作为土体盐胀与冻胀的分界点,通过改变降温过程中盐渍土的水盐含量,控制盐胀与冻胀变形相对大小,开展了一系列盐渍土冻结变形试验,分析了水盐变化过程中,土体盐胀与冻胀的变化规律。结果表明降温过程中的盐胀与冻胀存在叠加效应,即总变形与总结晶体积之间不满足正相关关系,总变形受盐胀与冻胀强弱关系的影响,满足盐胀与冻胀的均势规律,即在盐胀变形与冻胀变形相等时,盐、冻胀总变形最小,总变形与盐胀比之间满足“M”形变化规律。研究结果对深入理解盐、冻胀变形的机理,建立盐、冻胀变形计算模型,以及开展盐、冻胀变形病害防治具有积极意义。     

自循环水冷却冻融离心模型试验装置研制

冻融离心模型试验装置的研发在国内尚处于起步阶段。装置根据半导体单元材料的Peltier效应(帕尔贴效应)设计了安装于双层结构冻融模型箱的热交换系统,实现了离心场下的冻融温变模拟。针对离心机设备无外接冷却水的问题,采用在离心机转臂上设置了由水箱、水泵和风冷散热器组成的自循环水冷却系统,利用离心机旋转时转臂与周围空气速度差产生的高速气流带走自循环水的热量,实现了无外接水源情况下的冻融离心试验。冻融离心试验结果表明,该试验装置满足试验需求。     

渠道防渗衬砌工程的冻害及防治措施简介

本文介绍了渠道衬砌工程常见的冻害现象并介绍了常规的防治措施。     

寒区河湖与灌排渠道模袋混凝土护岸冻胀破坏机理

我国北方寒区河湖与灌排渠道护岸冻胀破坏普遍严重.卵砾石护底模袋混凝土衬砌护岸因施工方便获得广泛应用.但目前针对这种复合衬砌结构的冻胀破坏机理尚不明确,难于规范化设计.本文基于冻土水热力三场耦合理论,考虑衬砌与基土的界面相互作用建立了河渠护岸衬砌冻胀数值分析模型.以宁夏西干渠工程为例,对卵砾石护底的模袋混凝土、卵砾石护底...     

大庆地区给水管道合理埋深的数值研究

大庆地区村镇给水管道冬季运行时常发生冻胀危害,为此提出了一种PPR-PVC管道浅埋外加保温层的综合防冻胀技术。为更好地确定采用该技术的管道最佳埋深,首先通过数值计算和实测结果的对比分析研究土壤的冻胀性参数;利用Matlab软件,建立给水管道与周围土壤非稳态传热物理模型,分别模拟了不同埋深处管道周围的土壤温度场,通过对比分析得到了大庆地区采用DN50的PPR-PVC新型保温给水管道的最佳浅埋深度为1.5 m,此处管道受到大气温度扰动小,融化圈范围大,土壤的冻胀性较弱。在考虑水分迁移和冰水相变因素影响下,通过模拟认为埋深在1.5m的PPR-PVC给水管道运行是安全可靠的。     

聚氨酯保温板在哈达山输水干渠中的应用研究

哈达山水利枢纽工程干渠采用聚氨酯保温板作为渠道衬砌的防冻材料。由于该干渠地处严寒地区,渠床多为强冻胀土,渠道沿线地下水位高,冻胀问题非常突出。为了确保输水干渠衬砌设计的科学、可行,以及输水干渠的长期安全运行,对此进行了渠道衬砌防冻胀试验。通过对不同厚度的保温板减少冻胀破坏的效果进行研究,可以有效地减少冻胀作用对渠道刚性衬砌材料的破坏,确保衬砌的稳定,保证渠道运行安全。说明采用聚氨酯保温板防冻方法技术可靠,经济合理,可以在水利工程中进一步推广应用。     

水盐运移对硫酸盐渍土盐-冻胀规律的影响

为研究水盐运移情况下硫酸盐渍土盐-冻胀规律,采用室内土柱冻融试验,利用teros-12传感器及位移计测定冻融循环过程中土体含水率、电导率、温度和位移的变化,分析了水盐运移规律及其对土体盐-冻胀变形的影响。试验结果表明:在自上而下的冻结方式中,土体底部水分向冻结锋面移动,带动盐分向上聚积,同时土体体积含水率和电导率随温度的升降循环存在明显“滞回”现象。冻结阶段土体发生膨胀,竖向变形可分为3个阶段:①调整阶段,由生成芒硝引起;②快速变形阶段,由生成芒硝与冰晶共同作用所致;③缓慢变形阶段,由生成少量冰晶所致。融化阶段土体竖向变形以一定融陷速率发生快速融沉。含硫酸钠盐渍土冻融循环过程中,竖向变形随时间的变化关系呈现“桃尖型”趋势,且每次冻融土体竖向变形速率基本一致。随冻融次数的增加,盐-冻胀率也不断增加。土体含盐量越高对土体竖向变形的影响越显著。本研究可为揭示含硫酸盐渍土盐分和水分随温度变化的“滞回”现象以及水-盐-热-力耦合模型的建立提供数据支撑。