冻融作用下低液限黏土抗剪性能研究

为了研究季节性冻土区不同边界条件下低液限黏土冻融作用后抗剪强度指标变化规律,对不同干密度、不同含水率的低液限黏土进行了不同冻结冷端温度、不同冻融循环次数的冻融试验和冻融后的等应变直剪试验。试验结果表明：低液限黏土经冻融作用后黏聚力降低,内摩擦角增大,5～7次冻融循环后,抗剪强度指标基本不变;冻结冷端温度越低,冻融作用对黏聚力和内摩擦角的影响越小,无论是冻融土体还是非冻融土体,随着干密度的增加,黏聚力和内摩擦角均增大,随着含水率的增大,黏聚力和内摩擦角均减少。建立的BP神经网络模型能准确预测土体冻融后的抗剪强度指标,为季节冻土区边坡设计抗剪强度取值提供合理的数据支撑。     

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。     

生石灰添加对北方粉质盐碱渠基土冻胀融沉改良研究

为控制和改善由于北方寒区冻融过程所导致的渠道基土的冻胀变形等现象,丰富盐碱渠基土改良相关工程的理论和经验.研究采用室内试验的方式,选择能对生石灰改良渠基土冻胀融沉特征产生影响的生石灰掺量、冷端温度以及含水率3个因素,在不同梯度水平条件下进行单因素冻融试验,通过探讨各因素对生石灰改良粉质粘土冻胀率和融沉系数的影响规律,确...     

北疆渠道基土盐-冻胀特性的试验研究

干旱缺水已逐渐成为制约我国农业发展的主要因素,西北寒冷地区输水渠道由于渠基土的盐胀和冻胀造成了严重的渠水渗漏损失。为研究渠基土的盐-冻胀变形特性,本文选取北疆输水灌渠典型土体进行了不同干密度、不同Na_2SO_4含量和不同含水率条件下的盐-冻胀变形试验。结果表明:随着干密度的升高,土体盐-冻胀率先增大后减小,在某一干密度下盐-冻胀率最大。随着土体Na_2SO_4含量和含水率的升高,土体盐-冻胀率逐渐增大,土体盐-冻胀率与Na_2SO_4含量之间呈现二次多项式关系,与含水率之间呈现线性关系。与干密度相比,Na_2SO_4含量和含水率对土体盐-冻胀率的影响较大。     

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。     

季节冻土区粉质粘土冻胀特性试验研究

文章基于季节冻土区土体冻胀理论研究的需求,针对广利灌区粉质粘土,通过制备重塑土样进行室内冻胀敏感性的试验研究,获得了研究土质的冻胀对冻结温度、含水率、干密度的响应特征,对研究季节冻土区灌区渠道冻胀相关理论及防治措施提供了经验支持。     

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。     

亚硫酸盐渍土各冻融周期盐-冻胀规律试验研究

为研究罗布泊地区天然亚硫酸盐渍土盐-冻胀各冻融循环周期内的变化规律及影响因素,采用控制初始含水率和干密度的方法进行冻融循环试验。试验结果表明:亚硫酸盐渍土各周期的盐-冻胀率为先增后减的二次函数状,在冻融循环作用下盐溶液浓度降低,土体内部结构达到临界点,4周期后各周期的盐-冻胀率开始降低;前4周期的盐-冻胀率呈先减速后加速,且随含水率的增大表现明显,土体结构性损伤是盐-冻胀增长加速的主要原因;随初始干密度的增大,盐-冻胀作用在改变土体的孔隙和结构时所需的能量增加,试验中各周期的盐-冻胀率表现出波动性的变化。研究结果表明:亚硫酸盐渍土各冻融周期的盐-冻胀率与土体在各周期所呈现的结构状态有密切关系。     

白砂岩土的冻胀率试验研究

通过白砂岩土的冻胀率试验,分析了土体冻胀率与含水率、饱和度、以及干密度之间的变化规律,供讨论和参考。     

基于冻融循环试验的季节性冻土区边坡稳定性分析

内蒙古包头地区属于典型的季节性冻土区,冻胀和融沉是冻土危害产生的主要原因,也是人们面临的重大难题。通过建立非饱和粉砂土黏聚力、内摩擦角与冻融循环参数之间的定量关系,探索冻融循环对粉砂土抗剪强度的影响规律。通过对不同含水率、不同干密度的土样进行不同次数的冻融循环分析并总结其变化规律,研究发现:不同干密度、不同含水率的土样,黏聚力都会随着冻融次数的增加不断减小;内摩擦角会随着冻融次数的增加逐渐趋于稳定,波动的幅度在5°之内;抗剪强度的变化趋势受黏聚力的影响较大。最后,用岩土工程软件进行有限元分析,利用折减系数法计算边坡的安全系数,以此为包头地区季节性冻土的研究提供更好的理论基础。     

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。     

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。     

季节冻土区含砂低液限黏土冻融过程试验研究

为研究季节冻土区含砂低液限黏土在不同埋深地下水补给时的单向冻融过程,采用由箱体、制冷/热系统和地下水补给系统等构成的冻融系统装置,对大尺寸土体模型进行单向冻融试验。试验结果表明:在冻融过程中,各土层平面的温度、含水率与冻融量均分布不均匀,且三者之间相互影响;在地下水补给下,土体的冻胀量大于融沉量,且融沉时长小于冻胀时长;不同埋深地下水对冻融的影响主要表现在对土体冻前初始含水率的影响,进而影响温度梯度和冻结锋面的变化,进一步影响未冻水的迁移、冻胀量和融沉量等发展,因此,冻融作用为温度场、水分场和位移场等复杂的多场耦合作用的结果。     

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...     

冻融循环作用下盐渍土病害机理及改良技术综述

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。     

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。     

高寒地区水工混凝土防护修复技术与应用

高寒地区水工混凝土建筑物处于超大温差、极端低温、强辐射、大风、干燥等复杂条件,混凝土结构容易产生以冻融破坏为代表的劣化病害,防护修复技术是常用的劣化防治措施之一。通过有限元方法对冻融循环作用下水工建筑材料劣化过程及影响规律进行了模拟计算。结果显示,在周期变温荷载作用下,孔隙水结冰产生的冻胀应力是导致混凝土耐久性降低的主要因素。除了改善混凝土本体抗冻性外,还应采用表面防渗处理,如表面涂层防护,以控制混凝土内部含水量和冻胀应力,提高抗冻融能力。介绍了高寒地区水工建筑物防护修复材料的选择原则、种类特点和施工工艺,总结了防护修复技术在高寒地区的典型工程应用,为高寒地区水利水电工程维护提供了一定的参考借鉴,并从材料性能、配套设备、工艺拓展、标准制定4个方面进行了展望。