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。     

张掖大满灌区混凝土渠道冻胀特征试验研究

针对张掖大满灌区混凝土衬砌渠道阴坡冻胀破坏现状,选择代表性冻胀破坏渠段作为研究对象,定期监测渠道阴坡面地温、渠基土壤含水率及典型渠段渠道冻胀变形量。结果表明,在冻融交替过程中地温与气温的变化规律一致,项目观测期内表层5 cm处的地温变幅最大为18℃,随着土层深度增加地温变幅逐渐减小,且地温总体随着外界温度上升而上升,地温变化较气温存在一定的滞后性;土壤含水率随土壤深度的增加而增加,表层20 cm处含水率在3.06%~7.1%之间变化,整体表现含水率最低,变幅4.04%;最下层100 cm处含水率在17.25%~20.69%之间,变幅3.44%。渠道冻胀量随着气温持续降低,混凝土板冻胀隆起变形也会不断增大,最大变形发生在24号板,变形量为1.71 cm;随着气温逐渐升高,各冻胀板不同程度回落,回落量最大板为24号板,回落量为1.458 cm。     

新疆某灌区U型渠水平冻胀力变化试验研究

针对新疆某灌区多年冻土区渠道易发生冻胀破坏的问题,采用温度及应力传感器,设计实验研究了2017年10月～2018年5月,U型渠在不同埋深及土壤含水量下渠道冻胀力的变化特点。结果表明:U型渠的水平冻胀力变化与温度的变化相一致,随温度的降低其水平冻胀力逐渐增加,最大冻胀力出现在2月15日即温度最低的月份;纵断面上其冻胀力表现出先增加后减小的趋势,最大冻胀力出现在U型槽1/2～1/3位置处;在不同土壤埋深下,其冻胀力最大值随着埋深的增加逐渐向下移动,而不同含水量下,其冻胀力最大值出现的深度基本不变,位于渠道中部。     

含水率和温度影响下的高原土体力学特性试验研究

利用自主研制的土体冻融循环剪切试验仪,开展了温度和含水率影响下的青藏高原土体力学特性正交试验,从压缩特性、冻结和冻胀、剪切特性3个方面对土体进行分析。结果表明:土样压缩过程的法向位移随含水率的增大而增加,压缩量与法向应力关系可用双曲线模型进行描述。不同含水率的土体从0 ℃降至?12 ℃过程中均产生了土体冻结现象,含水率12%的土体发生冻胀时的温度集中在?3~?2 ℃范围内。温度越低,土体的应力软化特性越明显,且峰值剪切应力和残余剪切应力越大,土体在最佳含水率附近时峰值剪切应力最大。?12 ℃土体的法向位移变化规律在不同试验条件下均表现出剪胀特性,而12 ℃和0 ℃土体随着含水率的增加由胀缩特性并逐渐变化至完全以剪缩特性为主。内摩擦角随含水率和温度的增大而减小,黏聚力随温度的升高而减小,在最佳含水率附近最大。     

高温冻土力学特性试验研究

高温冻土在我国广泛分布,土的冻胀性是引起渠道等灌溉系统破坏的重要原因。通过现场取样制备高温冻土样品,开展力学特性测试,分析其单轴抗压强度、抗剪强度和冻胀性随温度的变化规律。研究结果表明:温度越低,高温冻土进入塑性状态后的峰值应力和峰值点应变就越大,且峰值后的应变软化现象越明显;高温冻土的内聚力和内摩擦角均与温度成"指数递增式"减小关系;当含水率小于10%时,高温冻土基本不发生冻胀,而当含水率大于10%时,高温冻土冻胀率与其含水率成"指数递增式"增长关系,与温度成"指数递增式"减小关系。     

高聚物材料改性下输水渠道渠基土冻胀试验研究

为研究头屯河水库枢纽下游渠基土改良冻胀效果,采用自研冻结试验装置,开展了改良渠基土的冻胀试验,探讨了高聚物改性剂、含水率两因素对冻胀特性影响。试验结果表明,高聚物含量不同,会在初始冻胀等阶段,影响冻结速率表现,高聚物含量愈多,冻胀量愈小,同时随冻结时间梯次变化,增幅愈低,但高聚物含量4～6层后,试样冻胀量受抑制减弱。含水率不改变试样冻胀时程特征,但会影响冻结速率,含水率愈高,冻结速率以及冻胀量均愈大,且含水率超过18%后,冻胀量表现更为显著。峰值温度梯度与高聚物含量具有二次函数关系,以高聚物3层时,峰值温度梯度为最小值;含水率递增,会促进峰值温度梯度与高聚物含量间变化敏感度。从冻胀时程特征以及温度梯度来看,高聚物3层时,改良渠基土的抗冻胀效果最优。     

季节性冻土区路基土体冻胀影响因素灰色关联分析

以整治青藏铁路环青海湖段季节性冻土区路基冻害为背景,通过现场采集典型分布的粉质黏土,考虑温度、含水率、含盐量(质量分数)、压实度四个因素,进行室内冻胀正交试验,测试了不同温度环境下路基土体的冻胀率,进行正交试验的极差分析和方差分析,建立灰色关联度分析模型,分析各因素对冻胀影响的主次关系。结果表明,正交试验分析和灰色关联度分析所得规律一致,影响冻胀因素由主到次依次为温度、含盐量、含水率和压实度,因素之间的交互作用影响较小可以忽略;温度和含盐量对冻胀影响非常显著,含水率对冻胀有显著影响,压实度和其他3个因素之间的交互作用对冻胀没有显著影响。     

板缝结构对U形衬砌渠道冻胀响应的原位监测

为探索季冻区防渗衬砌渠道混凝土板缝对冻胀变形的影响,选取宁夏引黄灌区青铜峡市沙湖村高标准农田建设项目区混凝土衬砌渠道作为试验点,在同一条渠道相近渠段上对传统多拼式U形混凝土衬砌渠道的板缝结构和经过加固处理消除板缝影响的无板缝结构进行原位监测试验,并分析处理一个完整冻融周期内两种结构的冻胀量、法向冻胀力的监测数据。结果表明:在土壤温度和土壤含水率相近情况下,消除板缝影响的无板缝U形混凝土衬砌结构冻胀量均小于传统多拼式U形混凝土衬砌结构的,且前者的法向冻胀力分布更均匀。     

环氧灌浆料在石英砂界面的吸附特性研究

为探究环氧灌浆料在石英砂界面的吸附特性,利用石英砂制作填砂模型,以吸附量为指标,着重考察注浆压力、含水率、温度等对环氧灌浆料在石英砂界面吸附特性的影响。试验结果表明:环氧灌浆料在石英砂界面的吸附量随着注浆压力(p＜0.7 MPa时)的升高先增大,而后当注浆压力超过一定值(p＞0.8 MPa)时浆液吸附量随注浆压力升高而逐渐减少;由于环氧树脂和水分子的竞争性吸附关系,浆液吸附量随石英砂含水率的提高而减少,最终达到稳定值;由于浆液吸附受分子活性及浆液黏度的双重影响,浆液吸附量随温度的升高逐渐减少。研究结果可为灌浆工程中注浆压力控制、温度控制及浆液改性等方面提供借鉴。     

高寒地区河道堤防土体材料冻融特性影响因素及冻融强度试验研究

针对某高寒地区内陆河堤防工程土体材料,借助土体渗透测试仪与GDS三轴试验机,设计开展冻融试验与三轴强度测试试验,获得了土体冻融特性与冻融强度特征。研究表明冻融试验中温度随时间变化为“U”型,孔隙系统状态对温度传递影响较弱,在封闭或开放系统中土层冻胀高度均为45cm;开放系统中,冻胀高度以下土层含水量相比封闭式系统有所增大,高度105cm处增大幅度约为16.7%。分析得出低温温度影响土层冻胀高度线,温度-28℃下位于60cm,升温时间亦有所滞后;初始含水量增大,冻胀高度线不变,但冻胀高度线以上土层温度下降持续时长延长。含水量、低温槽冻结温度均与峰值应力呈正相关,其他参数相同下含水量12%峰值偏应力相比含水量8%增长了9.5%,冻结温度-10℃峰值偏应力相比-3℃增大了80.4%,冻结温度增大会促进土体变形趋于脆性特征;含水量增大,会提高抗剪参数值。论文为高寒地区堤防工程中土体材料的冻融特性及强度特征研究提供一定参考。     

考虑冻结力分布特征的两拼式渠道冻胀力学模型

确定混凝土衬砌渠道土与板间冻结力分布形式,建立冻胀力学模型,是定量研究渠道冻胀破坏的关键环节。通过对渠道冻胀机理、破坏特征和抗拉冻结强度影响因素的分析,结合宁夏引黄灌区混凝土衬砌渠道原位监测试验数据特点,将渠基土与衬砌板间的法向冻结力假设为由渠道顶部至渠底呈三角形分布的荷载,同时对任意截面切向冻结力进行分段求解,建立了两拼式U形混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型。结果表明:建立的两拼式U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型不仅能计算出弧板内力、最大弯矩作用点,而且可以计算出渠道所受最大法向冻胀力和最大法向冻结力;对比原位监测值以及已有力学模型计算值发现,根据假设的法向、切向冻结力分布所建立的力学模型计算弧板内力值更小,法向冻胀力、最大弯矩对应截面与原位监测数据更吻合。     

我国渠道冻胀防治综述

渠道冻胀及其防治问题是我国北方渠道防渗技术中的一个重要问题，近十余年来随着渠道防渗技术的发展，对这一问题的研究愈加深入。本文总结了近年来关于渠道冻胀基本规律的研究成果及渠道冻胀防治的各种措施，指出目前研究工作中的一些不足与今后应进一步开展研究的若于问题。     

贝壳垃圾透水植生混凝土抗冻性能研究

为研究我国北方沿海不同贝壳垃圾透水混凝土的抗冻性能,选取秦皇岛海域生长的贝壳,对其制备的透水植生混凝土进行了研究。采用慢冻法,以质量损失率、强度等评价指标,结合扫描电镜(SEM)、背散射电子成像(BSE)等微观试验,分别研究了厨余牡蛎垃圾、工厂牡蛎垃圾、厨余扇贝垃圾、工厂扇贝垃圾所制备透水混凝土的冻融耐久性。结果表明:工厂垃圾相对厨余垃圾具有更好的抗冻融性能和强度;掺入硅灰可降低碱度,显著提高抗压强度,但对抗冻融性能的提高有限,经微观分析与多因素比对,确定硅灰掺量为5%;扇贝垃圾制备的透水混凝土,其抗冻融耐久性优于牡蛎垃圾透水混凝土,扇贝壳微观致密的表层结构为其抗冻性能提供了积极作用。     

U形断面抗冻胀能力优越性分析

我国北方冻害地区的渠道防渗工程由于冻害使其寿命缩短、效益降低、甚至造成滑塌等事故,损失严重。本文从分析土的冻胀机理着手,重点从力学角度认识U形断面的结构特点,并通过大量试验和实际应用表明U形断面在抵抗冻胀力方面优于其他断面形式。     

稻壳混凝土抗冻性能研究

依据"快冻法",研究了粉煤灰掺量、稻壳掺量和水灰比对稻壳混凝土抗冻性的影响.结果表明:稻壳掺量为10%和8.6%、粉煤灰掺量为17%～20%时稻壳混凝士具有良好抗冻性;随水灰比的增大,抗冻性能变差;水灰比在0.4～0.43范围内时其抗冻性能最好,此外影响稻壳混凝土抗冻性的影响因素顺序为稻壳掺量>粉煤灰掺量>水灰比.     

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。     

放水河渡槽混凝土冻胀裂缝处理技术

混凝土结构裂缝不仅影响建筑物美观,尤其是影响建筑物承载力和使用寿命。混凝土产生结构裂缝原因很多。处理措施也多种多样。冻胀裂缝属于结构裂缝中的一种。通过对放水河渡槽次梁冻胀裂缝部位进行挂网,用高一个强度等级的混凝土进行修补,对主梁冻胀裂缝进行化学灌浆．并在垂直裂缝方向粘贴碳纤维布进行补强加固,并采用槽身充水试验检测。实验数据充分证明了主、次梁的整体性得到了恢复,结构的耐久性得到了保证,渡槽可以正常使用。     

水工建筑物的冻害防治

东北地区季节冻土会引起土中应力发生变化，从而产生冻胀作用，致使大量水利工程设施遭受到不同程度的变形破坏，其危害性已远远超过了其它任何原因所造成的工程破坏。了解各类建筑物受冻害的特征、原因，采取积极有效的防治措施：利用各种保温材料；吸取国内外先进防冻技术；施工中加强抗冻质量控制；设计上利用科学的理论；方案优先选取抗冻性好的结构，同时不断总结以往的防治冻害经验并全部付诸实施。     

聚苯乙烯泡沫塑料板在渠道防冻胀中的应用

冻害是影响渠道防渗工程寿命的主要因素 ,为防治冻害 ,常采用砂砾石料进行基土置换 ,但存在置换层较厚 ,夯填质量不易保证 ,在砂砾料紧缺地区 ,工程造价高等缺点 ;聚苯乙烯泡沫塑料板作为一种新型的保温防冻材料 ,具有厚度小 ,自重轻 ,防冻性能好等优点 ,具有较高的实用推广价值