冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐冻胀规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土盐冻胀的各因素-冻融循环次数、干密度、含水率等方面进行试验研究。结果表明:含水率为10%、13%的土样在第3次冻融循环时有最大的盐-冻胀增量;含水率为16%的土样则在第6次冻融时表现出盐-冻胀增量峰值。不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用,土样的累加盐冻胀力随冻融循环次数的增加而递增;相同干密度情况下,土样的含水率为最优含水率时,其累加盐-冻胀力达到峰值;当土样含水率较小时,土样的累加盐-冻胀力随含水率的增大而增加;当含水率超出土样的最优含水率后,随含水率的增大其累加盐-冻胀力减小。     

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。     

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐胀融沉规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土冻胀和融沉的各因素、冻融循环次数、干密度和含水率等方面进行试验研究。结果表明:不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用后,土样的盐冻胀量随冻融循环次数的增加而递增;含水率相同而干密度不同的土样,其盐—冻胀率相差不大,含水率为影响盐—冻胀率的主要因素。     

新疆伊犁非饱和黄土的直剪性能试验研究

为了解新疆黄土的抗剪强度变化规律,对取自新疆伊犁的黄土配置5个含水率进行6个干密度组合条件下共30组重塑黄土直接剪切试验。对不同含水率和压实密度下的黄土进行直接抗剪强度试验。试验表明:含水率不变时随着干密度的增加土的抗剪强度逐渐增大,内摩擦角在一定范围内变化不大,凝聚力随干密度的增加而增大;干密度一定的情况下随含水率的增加凝聚力逐渐减小,内摩擦角变化无显著规律。     

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土强度变化规律的研究

取罗布泊镇某建筑一定深度天然盐渍土进行室内常规试验,控制天然盐渍土在一定密度和一定含水率状态下进行多次冻融循环,找寻多次冻融循环条件下天然盐渍土强度变化规律。试验结果表明:无论采用击样法还是击实法制备的土样在经历多次冻融循环后,其黏聚力呈现先增大后降低的趋势,而内摩擦角呈现不断增大的趋势;随着冻融循环次数的增加天然盐渍土的干密度不断减小,孔隙比不断增大。     

交通荷载与冻融作用下黄土累积变形研究

为揭示季节性冻土区路基黄土在循环交通荷载和冻融作用下的累积应变特性，进行循环加载试验，探讨冻融循环次数、含水率、动应力幅值、振动频率对冻融后黄土累积塑性应变的影响。结果表明，在试验条件范围内土体并未破坏，产生的累积变形较小且累积应变曲线皆表现为稳定型；循环荷载作用下产生的累积应变随冻融循环次数、含水率、动应力幅值的增加而增大，随振动频率的增加而减小。根据试验结果，提出了考虑冻融循环次数的累积应变指数双曲函数预测模型，并利用试验数据验证了模型的合理性。研究结果可为季节性冻土区路基黄土的沉降预测提供参考。     

制样含水率对压实黄土持水及变形特性影响试验研究

通过研究不同制样含水率（击实曲线干侧、最优含水率下和湿侧）且同一干密度的压实黄土,分析由制样含水率所引起结构性差异对压实黄土持水和变形特性的影响。结果显示,制样含水率不同引起的黄土结构性差异影响压实黄土的进气值、脱湿速率和残余含水率,进气值关系为:最优含水率＜击实曲线干侧＜击实曲线湿侧,脱湿速率关系为:击实曲线湿侧＜最优含水率＜击实曲线干侧,残余含水率关系为:击实曲线干侧＜最优含水率＜击实曲线湿侧。另一方面,干密度和试验含水率一定时,在最优含水率下制备的试样湿陷变形最大,在击实曲线干侧击实比在湿侧击实更能减小压实黄土的增湿变形。     

干-湿循环条件下压实宽级配砾质土SWCC研究

采用压力膜仪法测定了压实宽级配砾质土干-湿循环后的脱湿土壤水分特征曲线,总结了压实宽级配土样随干-湿循环次数的增加其土壤水分特征曲线的变化规律。试验结果表明:第1次至第3次脱湿SWCC测定中,土样的饱和含水率随着干-湿循环次数的增加明显增大,但是增加幅度逐渐减小,经第4次脱湿后,饱和含水率下降,但仍明显大于未经干-湿循环的土样;第2次至第5次脱湿曲线与第1次脱湿曲线的交点随着干-湿循环次数的增加不断向左移动;在曲线末端,相同基质吸力下随着干-湿循环次数的增加,含水率明显减小;在基质吸力大于50 kPa时,SWCC随着干-湿循环次数的增加整体下移,但变化幅度逐渐减小。     

干湿循环作用下压实黄土三轴剪切特性试验研究

为研究干湿循环引起的压实黄土结构损伤对其应力-应变特征及三轴剪切强度的影响,对最优含水率条件下压实到干密度为1.7 g/cm~3的黄土试样进行不同路径的干湿循环试验和三轴剪切试验。结果表明:干湿循环对压实黄土的三轴剪切特性影响显著,随着干湿循环次数的增加,压实黄土的应力-应变曲线先急剧下移,再逐渐上移,最后趋于稳定;干湿循环对压实黄土三轴剪切强度具有劣化作用,存在临界干湿循环次数n_c,当干湿循环次数小于临界干湿循环次数时强度指标急剧减小,等于临界干湿循环次数时强度指标最小,大于临界干湿循环次数时强度指标逐渐增大并趋于稳定;分段函数能够较好反映三轴剪切强度指标的劣化规律和劣化过程;受干湿循环幅度影响,压实黄土存在干湿循环最劣含水率w_w,可以根据压实完成后黄土的瞬时含水率是否接近或等于最劣含水率来评价干湿循环对三轴剪切强度的劣化程度。     

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。     

基于BP神经网络的重塑黄土冻融过程渗透特性研究

冻融循环导致黄土渗透特性的变化规律十分复杂,传统单一因素评价方法难以确定冻融过程黄土渗透系数与多因素之间的量化统计关系。基于此,首先对西安Q3重塑黄土进行冻融过程三轴渗透试验,得到不同干密度、含水率、围压及冻融次数下的渗透系数;然后采用BP神经网络算法对试验数据进行学习训练,建立各因素与渗透系数间的预测模型。研究结果表明:重塑黄土渗透系数变化规律,随围压增大,其值逐渐减小,且减小幅度先快后慢;随干密度和初始含水率增大,其值先增大后减小;随冻融次数增加,其值逐渐增大,且上升幅度先急后缓。冻融过程黄土渗透系数神经网络模型预测值和试验值之间相对误差较小,表明该方法具有较好的预测精度,能够综合描述诸因素与渗透系数的量化关系。     

基于BP神经网络的重塑黄土冻融过程抗剪强度劣化特性研究

冻融循环导致黄土强度的损伤规律十分复杂,传统单一因素评价方法难以确定冻融过程黄土抗剪强度指标损伤规律与多因素之间的量化统计关系。基于此,首先针对西安Q3重塑黄土进行室内冻融试验,得到不同干密度、含水率及冻融次数下的抗剪强度指标数据;然后采用BP神经网络算法对试验数据进行学习训练,得到各因素与抗剪强度指标间的预测模型。研究发现:黄土试样黏聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势;黏聚力随含水率和干密度增加分别表现出线性衰减和增加特征且冻融后黏聚力与含水率和干密度的变化曲线近似重合;内摩擦角呈波浪形变化趋势且波动范围较小,无明显变化。冻融过程黄土黏聚力神经网络模型的预测值和试验值之间相对误差较小,表明该方法具有较好的预测精度,能够综合描述诸因素与黏聚力的量化关系。     

Ｓｅｔｔｌｅ3Ｄ软件在黄土公路路基变形分析中的应用

公路填筑过程路基沉降和工后沉降,将直接影响公路建设质量和后期的维护费用。为了探明黄土路基的变形机理,运用Ｓｅｔｔｌｅ3Ｄ软件,模拟天然和降雨情况下,对黄土路基不同填筑阶段的沉降进行数值分析,以便获得黄土公路路基填筑时期的变形规律。研究结果表明:沉降整体呈“浴缸”状,路基中心位置沉降量最大,沿中心线向两边沉降逐渐减小;沉降量随着深度的增加而减小,持力层表面的沉降量最大。各填筑阶段之间的沉降量呈非线性减小并最终趋于稳定;同一阶段下原状黄土的沉降量大于压实黄土的沉降量。降雨能够明显增加原状黄土路基的沉降量,而对压实黄土沉降量的增大效果不明显,因此施工过程中控制路基压实质量和采取合理的路基防水排水措施显得非常重要。     

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。     

干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

针对不同干密度的重塑非饱和黄土,利用GCTS压力仪研究非饱和黄土在干湿循环条件下的土－水特征曲线,选用van Genuchten模型拟合体积含水量与基质吸力的关系,结合Childs & Collis-Geroge模型预测黄土的非饱和渗透系数,进而分析干湿循环作用及干密度对非饱和渗透系数的影响。研究结果表明：试验地区非饱和黄土的土－水特征曲线拟合相关度高达0.97以上,有良好的适用性;黄土的非饱和渗透系数与干湿循环次数及干密度之间均符合指数函数关系;相同基质吸力条件下,干密度大的黄土非饱和渗透系数大,基质吸力较小时,干密度为1.74 g/cm³的黄土比干密度为1.56 g/cm³的黄土非饱和渗透系数大10²数量级;当干密度保持不变时,随着干湿循环次数的增加,渗透系数逐渐增大,其增幅随体积含水量的增大而增大,随基质吸力的增大而减小;当非饱和黄土试样的体积含水量接近残余含水量时,土体的渗透系数趋于稳定。     

冻融循环对植被混凝土养分及其固持能力的影响

由于植被混凝土基材在高寒地区应用效果较差且研究成果不多,为此开展了冻融循环试验,研究了植被混凝土基材三大类营养元素含量变化对冻融循环频次的响应,并对冻融循环后的基材进行淋溶试验,探究了冻融循环对基材养分固持能力的影响。利用Matlab软件对4种速效养分的淋失率进行主成分分析,对冻融循环后的基材养分淋失情况进行综合性评价。结果表明:冻融循环对植被混凝土基材养分含量及流失情况影响较大;随着冻融循环次数的增加,基材全氮含量先上升后下降,氨态氮、有效磷、有效钾含量逐渐上升,硝态氮含量逐渐下降;冻融循环作用提高了3种营养元素的淋出率,增加了基材养分淋溶流失的风险,降低了基材对速效养分的固持能力,这与主成分分析的结果相同。     

冻结温度对冻融黄土力学特性的影响规律研究

黄土地区存在冻融灾害,冻融循环、冻结温度和冻结速率的研究对于冻融灾害工程预防有着重要的意义。在封闭环境下不同含水率土样分别进行0,-5,-10,-15,-20 ℃的冻结,随后15 ℃融化后测定黄土力学特性的变化规律,试验研究了试样经历不同最低冻结温度的单次冻融循环后的无侧限抗压强度、抗剪强度及压缩性等力学特性的变化规律。试验结果表明:在历经不同冻结温度的冻融作用后,不同含水率黄土的无侧限抗压强度均减小,冻结温度越低,无侧限抗压强度下降就越快;不同含水率土样的黏聚力也呈现出随冻结温度的降低而下降的趋势,黄土内摩擦角先减小后增加,变化幅度处于0°~2°;含水率为14%和26%黄土的压缩系数在-20 ℃冻结后的增幅都呈现>0.1 MPa^-1的增量,其余低温条件下的浮动变化很小,而含水率为18%和22%黄土的压缩系数随着冻结温度的下降而呈现出较均匀的波动变化,相邻负温情况下的波动值≤±0.1 MPa^-1。     

压实花岗岩残积土的崩解特性试验研究

以深圳市花岗岩残积土为研究对象,考虑氧化铁含量、含水率及干密度影响,对压实花岗岩残积土进行崩解试验研究。结果表明:压实花岗岩残积土遇水快速崩解,崩解过程中崩解物以小颗粒-碎屑-泥状形式逐渐剥离于土样,直至完全崩解。土的崩解过程主要受氧化铁含量影响,物理状态对其影响程度较小。土的崩解速率随时间的变化规律主要呈先迅速增大后快速减小、迅速增大后保持稳定和出现多个峰值3种模式;最大崩解速率随其氧化铁含量的增加而逐渐增大,随土样含水率和干密度的增大而减小;土样的完全崩解时间受其含水率的影响程度与其干密度有关,土样干密度较小时,其完全崩解时间变化范围较小,而当干密度>1.50 g/cm³时完全崩解时间随含水率的增大呈增大趋势;相同含水率时,土样的完全崩解时间随干密度的增大逐渐增大。