冻融作用下地基土水分迁移试验研究

为研究季节性冻融区地基土水分迁移的规律,对不同初始含水量以及温度梯度作用下的重塑土进行了冻融试验,试验结果表明:随着初始含水量的增加,土样水分迁移更加明显;温度梯度越大,土样冻结速率越大,水分聚集层越靠近暖端。     

宁波轨道交通人工冻土物理力学特性试验研究

为了给宁波轨道交通人工冻结提供设计、施工参数,对宁波海相沉积人工软土开展了冻胀融沉、抗剪强度和单轴抗压强度试验研究,获得了江厦桥东—天一广场区间人工冻结工程主要地层在开放条件和封闭条件下的冻胀率和融沉率以及冻土的抗剪强度指标及极限抗压强度值。结果表明：开放条件下各土层的冻胀融沉较封闭条件下大,且随含水量的增加而增大;冻...     

人工冻结法地基处理及应用研究

本文介绍了冻结法进行地基处理的原理和特点，对于该技术中存在的如未冻水含量对冻结土强度的影响。冻结与解冻速度，冻胀融沉，冻融土的物理力学性质等问题进行了研究并给予了解答。可以通过增加负温来降低未冻水的含量以满足冻土的强度要求；通过控制冻结与解冻速度等措施，可以降低冻胀量与融沉量以及避免融陷的危险发生，采用注浆法可对冻融土体进行加固，提高其承载力。     

冻结速率对Q2黄土性状影响的试验研究

 对不同含水量洛川Q2黄土开展不同冻结速率条件下土样结构细观分析及室内直剪试验。结果表明：(1) 含水量较低时,随着冻结速率的提高,土样低密度区统计频率有所增加,中密度区统计频率几乎无变化,高密度区统计频率稍有减小,冻结速率对土样各密度区影响不大;黄土样含水量较高时,冻结速率对低密度区影响较大,对高密度区影响较小,含水量越大,这种影响也越大。(2) 冻结速率较慢时,水分冻胀作用对黄土的性状影响不明显。当冻结速率较快时,黄土体内的水分来不及迁移到冻结锋面就冻结,在黄土体内冻胀;当冻结冰的体积大于其在黄土体内的自由膨胀空间体积时,黄土体体积稍有增加,黄土密度和黏聚力减小;含水量越大,体积增加越大,土体密度及黏聚力减小程度也越大。冻胀力使得黄土内大孔隙所占的比例有所下降,土颗粒间的接触点增多,从而使得土体内摩擦角增大。冻结速率越快,含水量越大,土体内摩擦角的增加量也越大。     

吉林西部季冻区冻融过程对黏性土分散性的影响

在季节性冻土区,温度的周期性变化会引起土体冻结和融化。在土体冻结过程中,土中的水分发生迁移,水中的盐分也发生变化,对土体的性质产生一定影响,土的分散性发生变化。选取吉林西部镇赉地区黏性土,利用室内试验模拟土体在冻融作用下的水分迁移过程,结合分散性鉴定试验,对冻结前后土样的含水量、含盐量、土粒的微观结构以及分散性的对比研究,分析季节性冻土区水分迁移对黏土分散性产生影响的主要因素。研究表明,研究区土样属分散性盐渍土,在冻结过程中土中水分及盐分向上迁移,土的结构变得更松散,冻融作用后土的分散性显著增强。     

辽西地区风积土冻融特性与冻融过程结构性演变规律试验研究

 介绍新型冻融试验装置及其应用情况,并利用该试验装置对辽西地区典型风积试样在不同温度梯度、荷载和水分补给条件下进行冻融试验,从而揭示风积土冻胀与融沉规律。试验结果表明：随着温度梯度的增大,最大冻胀量和融沉值有不同程度的减小;无论在封闭系统还是在开敞系统中,外力的存在都对冻胀起到抑制作用,融沉值也会随着荷载的增大而减小;外界水分的补给会使最终冻胀量和融沉值都显著增加。风积土在冻融作用下产生冻胀融沉变形,宏观力学性质和微观结构也发生相应的变化,主要是由于土的结构性得以改变,也就是冻融作用破坏了土颗粒间的连接力,同时使土颗粒得以重新排列。将冰率作为结构性参数,针对不同水分场和应力场对辽西地区风积土冻融过程结构性演变规律进行研究。     

冻融循环对不同固化铅污染土抗剪指标的影响

冻融循环对不同固化重金属铅污染土工程特性的劣化效应不尽相同。该文分别使用水泥、石灰、粉煤灰对人工制备的铅污染土进行固化修复,对修复土样进行反复冻融后,通过直剪试验测得了各土样的抗剪指标。使用计算机绘图分析所得抗剪指标,得到了冻融循环对固化铅污染土抗剪强度的劣化规律。试验结果表明,三类固化剂能大幅提高固化铅污染土的抗剪指标,但提高程度有所不同;冻融循环作用会劣化固化铅污染土的抗剪指标,其劣化作用也因修复土样种类不同而有较大差别。     

初始含水率对膨胀性古土壤力学性能的影响

作为一种特殊土,膨胀性土的力学及膨胀特性与水分变化关系密切,对工程项目危害较大。为了明确含水率变化时膨胀性土的劣化程度及膨胀力释放规律,依托早胜三号隧道工程,对不同初始含水率的原状试样分别进行了直剪、无荷膨胀率、膨胀力试验。结果表明甘肃庆阳地区深埋膨胀性古土壤具有如下特征:初始含水率与抗剪强度指标符合指数函数规律且呈负相关,黏聚力对水分变化更敏感;不同初始含水率时膨胀率随时间变化曲线均可分为快速上升、缓慢上升、平稳阶段;当土样含水率超过18%后,膨胀力基本完全释放,不再随含水率发生变化;受扰动影响,相同含水率时重塑土表现出远高于原状土的膨胀力,最大达到原状土4倍。     

冻土水热耦合方程及数值模拟研究

路基冻胀融沉是多年冻土区路基的主要病害。冻胀融沉病害与土体水分迁移以及温度变化密切相关,而冻土温度变化和水分迁移又会相互影响。基于非饱和土渗流和热传导理论,建立冻土水热耦合问题的联合求解微分方程;然后采用COMSOL Multi-physics软件进行二次开发,实现冻土温度场和水分场全耦合数值模拟;进而将数值模拟结果与土柱冻结和融化实验的结果进行对比,验证水热耦合数值模拟模型的有效性;最后以青海省玛多县地区路基为例,研究多年冻土路基中温度场与水分场的分布和变化规律。     

饱和粉土冻胀过程试验研究及数值模拟

 为了研究温度梯度、冻结速率、土样高度和竖向压力对冻胀的综合影响,在不同试验条件下对饱和粉土进行了一系列一维土柱冻胀试验,试验中测量土样温度、竖向压力、冻胀量和补水量。试验结果表明：在温度场处于准稳态时,冻胀速率与温度梯度成正比例增长关系,冻胀速率随着竖向压力增大而线性减小;定义比冻结速率为冻结速率与土样高度之比,当温度场处于瞬态时,冻胀速率随比冻结速率成幂函数增长,增长率随着比冻结速率增大而减小。提出了综合考虑温度梯度、冻结速率、竖向压力和土样高度的冻胀计算公式,在此基础上推导了考虑水分迁移的冻土热扩散方程,提出了模拟冻胀和温度变化的数值模拟方法,通过一个数值算例计算了冻结过程中的温度和冻胀量变化,并与实测结果对比验证了该方法的可靠性。     

干湿循环效应对南宁外环膨胀土抗剪强度的影响

针对膨胀土边坡滑坍多呈浅层破坏的现状,选取南宁外环膨胀土原状样与重塑样开展对比试验,精心设计试验方案,改进常规直剪试样制备条件和试验方法,使模拟土体季节性干缩湿胀过程更接近实际,探究了2种土样经历多次干湿循环作用后抗剪强度的衰减规律。结果表明：试样制备中有上覆荷载作用,实测土样经历同样干湿循环次数后的强度衰减幅度比无荷条件下的小,再次验证荷载对抑制强度衰减作用明显；不管原状还是重塑样经干湿循环后的强度衰减主要是c值大幅降低,其值虽也减小但降幅都不大；此外,计入边坡浅层破坏时滑面的低应力条件开展试验并分析测试结果,得到做边坡浅层稳定性分析时合理的抗剪强度参数,研究结果可供工程设计参考。     

冻融循环导致洛川黄土边坡剥落病害产生机制的试验研究

 冻融循环作用导致洛川黄土边坡剥落病害的发生。作为对比,在洛川剥落边坡及铜川未剥落边坡分别采样,模拟自然坡面冻融过程,在开放不补水条件下,开展冻融循环试验,测定在冻融循环作用下土样表面的变化特征及土样高度、干密度、含水率、黏聚力及内摩擦角的变化情况。试验结果表明：洛川土样在初始几次冻融过程中,土样体积稍有增大,含水率变化较大,冻结过程中冰晶冻胀力破坏土体结构,融化时结构不可恢复,反复冻融导致土体强度弱化。冻融循环10次左右后,土体物理力学状态趋于稳定。融化时,在水的软化作用和冰的促化效应下,沿着水冰交界面易产生剥落病害;铜川土样在冻结过程中,在冻结缘处产生负孔隙水压力,土体密度增大,体积减小,强度增大;融化时,有效应力减小,总应力不变,融沉量大于冻胀量,土体黏聚力略有增强,不易产生剥落。     

成都地区膨胀岩土原位剪切试验研究

以成都望江锦园膨胀岩土体为试验对象,根据压剪实验及一次水平剪切试验得出该地区膨胀土的抗剪强度指标以及抗剪强度变化特征.试验结果表明,在相同法向压力作用下,受雨水影响小的深层土壤抗剪强度比表层土体高,深层膨胀土的抗剪强度指标均比浅层膨胀土大,这说明控制土体的含水量对于实际工程的稳定性具有重要的意义.     

用压实土做防冻胀地基的探讨

<正> 一、概述通过基础传给基土的附加应力不许大于地基耐压力,这是天然土质地基稳定计算中必须遵循的条件之一.因为地基耐压力数值是用原状土测得的,所以凡用天然土做地基都特别强调维持原状土.但从冻胀角度分析,这种原状土却很可能是易冻胀土.尤其在季节冻土区的冻融层内,土体经历多年反复冻融,孔隙率一般都较大;在下渗、蒸发等水量循环过程中形成水分迁移通道.毛细作用较强,故一般说来,其冻胀量或融沉量都比较大.     

地铁双线隧道水平冻结位移场的模型试验

 针对地铁双线隧道水平冻结工程,基于相似理论,建立一套完整的物理模型试验系统。在保证冻结壁强度相似前提下,重点对双线隧道冻结暗挖过程中的冻胀和融沉位移场进行试验研究。试验结果表明,冻结壁的交圈时间与土层冻胀位移规律有着密切联系,先行冻结的上行线隧道由于水分迁移现象较强,使得土层冻胀位移相对较大。试验对比分析冻结壁2种不同解冻方式,发现冻结壁强制解冻条件下土层融沉现象较弱,强制解冻条件下近地表土层融沉位移仅为自然解冻条件下近地表土层融沉位移的47%,说明采用强制解冻方式可减小土层融沉。     

膨胀土抗剪强度与含水量的相互关系

通过标准湿砂法和滴水法试验,研究了膨胀土抗剪强度参数随含水量的变化关系,提出膨胀土随含水量变化的抗剪强度公式,给出膨胀土的强度参数,并对抗剪强度参数随含水量变化的机制进行分析.     

冻融过程中未冻水含量对非饱和粉土抗剪强度的影响

对含水率为18.3%的非饱和粉土进行了冻融过程中不同温度下的直剪试验,用核磁共振测定了冻融过程中孔隙水的相变过程,并分析了未冻水、孔隙冰对其力学性质的影响机制。试验结果表明:(1)非饱和粉土冻结可分为过冷段(-1.15℃)、快速冻结阶段(-1.15℃～-2℃)和稳定冻结阶段(-2℃),快速冻结阶段76%的孔隙水冻结,而稳定冻结阶段未冻水含量只减少7%;(2)冻融过程中黏聚力随温度发生显著变化,内摩擦角变化幅度很小;(3)冻结过程中抗剪强度的变化主要发生在稳定冻结阶段,快速冻结阶段黏聚力仅增大38.5%,内摩擦角基本无变化,而稳定冻结阶段黏聚力增大123.5%,内摩擦角降低12%。得到以下结论:(1)快速冻结阶段黏聚力增大主要是由于孔隙水冻结导致基质吸力增大,毛细黏聚作用增强;稳定冻结阶段黏聚力增大主要是由于冰对土颗粒胶结强度增大;(2)含冰量变化不大时,冻土抗剪强度主要受冰对土颗粒胶结强度的控制,而此胶结强度决定于未冻水膜的厚度;(3)稳定冻结阶段内摩擦角降低主要由孔隙中水冰相变发生体积膨胀时对土颗粒骨架的作用力导致。     

冻融循环对土体压缩参数及冻胀、融沉性影响研究

多年冻土区结构常常发生冻胀、融沉,这也导致了基础的破坏。本文的目的是为了评估冻土路基中,冻融循环对土体压缩参数及影响冻胀、融沉性的主要因素。从土样上表面周期性冻结、融化,经多次冻融循环,得到清水河、北麓河两种典型土样的冻胀、融沉系数。研究显示:多次冻融循环后,压缩系数增大。     

季节冻土区非饱和膨胀土水–热–变形耦合冻胀模型

中国季节冻土区发育大面积深厚残坡积膨胀土,其特有的“冻胀融沉”“膨胀收缩”特性诱发诸多工程病害问题。针对季节冻土区非饱和膨胀土的冻胀变形机制问题,以延吉膨胀土为研究对象,开展了膨胀土冻胀特性试验研究,证明了膨胀土吸水膨胀特性对其冻胀特性有显著影响,据此提出了考虑相变动力区的非饱和膨胀土冻结-胀缩牵连机制。基于冻土多场耦合分析方法、结晶动力学理论,建立了非饱和膨胀土水-热-变形耦合冻胀模型FH＿ex＿Model,并予以验证。该模型能够反演出非饱和膨胀土冻胀过程中的冻胀变形分量和膨胀变形分量。此外,根据上述研究,建议在膨胀土工程场地中应当重视初冻期冻结作用诱发的高膨胀变形,同时稳定冻深以下区域的场地变形不容忽视。     

降雨条件下膨胀土基坑边坡稳定性分析

应用非饱和土一维降雨入渗模型模拟膨胀土基坑边坡在降雨入渗条件下的水分运移规律。通过试验研究了合肥膨胀土抗剪强度随含水量变化的关系。在此基础上,研究了考虑降雨入渗影响的膨胀土基坑边坡稳定性问题。研究表明,随降雨历时的增加边坡的安全系数逐渐变小,边坡最危险滑动面有向浅层发展的趋势。对于膨胀土边坡的浅层滑动面,采用折线滑动面比圆弧滑动面更接近于实际情况。