原状土人工冻结试验研究

完成了侧向人工冻结条件下,正弦和恒温两种冻结温度、开放和封闭条件下对含水率为23.5%和28%的原状粉质粘土的人工冻结试验。结果表明,含水率23.5%和28%原状土试样的温度场的整体发展趋势相同;自上而下人工恒温冻结试样的冻结锋面的推移要快于正弦冻结试样,在相同冻结温度模式下开放体系下恒温冻结试样冻胀量的增长非常迅速,正弦冻结试样冻胀量的发展较为缓慢。     

变温幅度和间歇时间对土体冻胀影响的试验研究

选取冻胀敏感性粉质黏土,利用人工冻土一维冻胀试验系统进行不同变温幅度和间歇时间作用下的后间歇冻结试验,以试样冻深达到稳定阶段为初始时刻分析冻结锋面、冻胀量及温度梯度变化曲线,得到冷端变温幅度和间歇时间对土体冻胀的影响规律.结果表明:不同变温幅度作用下的冻结锋面、冻胀量曲线呈周期性变化,变化周期为240 min,与间歇时...     

人工冻结冻胀速率试验研究(英文)

研究了不同实验条件下原状和扰动粉黏土人工冻胀速率的发展特点,并对试验结果进行了对比分析。同时还分析、总结了各种试验因素对人工冻胀速率的影响。针对粉黏土冻胀速率的研究,共进行了12组人工冻结试验,试验中所采用的各种影响因素如下:两种人工冻结冷端温度模式--正弦变化冻结温度和恒定冻结温度,三个不同人工冻结方向--竖向冻结、侧向冻结以及复合冻结(竖向-侧向冻结),不同含水率--23.5%、28%和32%,不同水分补给条件--开放体系和封闭体系。试验结果表明:季节冻土层的存在将减少或是抑制由人工冻结所引起的二次冻胀的发展。研究结果将为人工冻结实际工程,特别是在季节冻土区的人工冻结工程提供重要的理论指导。     

堆石坝垫层材料的冻胀性能

为研究寒冷地区堆石坝垫层材料的冻胀性能,对不同粉粘粒含量(质量分数)、不同含水率(质量分数)的堆石坝垫层材料进行了不同冻结温度、不同冻结速率的冻胀试验.结果表明:冻结温度越低,垫层材料的冻胀量越小,在冻结温度为-3~-7℃时,冻胀量变化最为显著;垫层材料冻胀量随粉粘粒含量和含水率的增大而增大,随冻结速率的增大而减小,且减小趋势近似线性;在相同粉粘粒含量下,高含水率试样冻胀发展迅速,且发展过程较长.含水率9.0%粉粘粒含量12%或含水率7.5%和9.0%粉粘粒含量15%的垫层材料冻胀级别均为弱冻胀,因此建议工程中选用粉粘粒含量小于12%且含水量小于9.0%的材料作为堆石坝垫层材料.     

某矿井筒检查孔人工冻土冻胀性能的试验研究

在矿井建设中,人工冻结法施工技术被广泛应用,但冻结施工中土体冻胀所带来的危害也不能忽视。本文通过对取自淮南某矿不同深度的细砂土和黏土试样进行人工冻结的冻胀性能试验,得出了这两种试样的冻胀特性以及冻胀力和冻胀率与时间的关系。     

天然强氯盐渍土盐--冻胀性试验研究

以罗布泊盐渍土为研究对象,通过室内试验对其盐一冻胀性进行了研究,盐渍土的盐-冻胀性试验在冻融循环条件下进行,试验结果表明,罗布泊强氯盐渍土的累加盐-冻胀率随冻融次数的增加而逐渐增大;相同干密度时含水率为最优含水率的土样,其累加盐-冻胀率最大;相同含水率不同干密度的土样,其盐-冻胀率相差不大;含水率的变化对盐渍土的盐一冻胀率影响较大。     

上海人工冻结软黏土抗压抗拉强度试验研究

对3种典型的上海饱和冻结软黏土进行单轴无侧限抗压强度试验,通过对试验数据的分析,得出饱和冻结软黏土的单轴抗压强度受温度、应变速率、含水率及干密度等因素的影响规律:①抗压强度随应变速率的增加以幂函数的形式增大;②抗压强度随温度的降低线性增加;③在相同的应变速率及温度条件下,含水率越大,冻结软黏土的抗压强度越大;干密度越大,抗压强度越小。并得出抗压强度与温度、应变速率关系的幂函数模型参数。通过恒温下冻土间接拉伸试验,分析了保持轴压的大小及加载速率的大小对抗拉强度的影响,得出试样所受轴压和围压对抗拉强度起到一个弱化作用的结论,并分析了原因。对抗拉强度与加载速率进行线性回归,得出了模型参数。通过分析图表得出了抗拉强度随加载速率增加而增加,轴压保持越高抗拉强度增长速率越小的结论。     

重塑粘质黄土冻胀敏感性试验分析

以沈哈高速铁路沿线具有代表性的粘质黄土为研究对象,在室内冻胀试验条件下,研究了非饱和含水量、冷端温度、冻结速率、补水条件以及冻融循环对土体冻胀特性的影响。试验表明,在封闭系统下,非饱和土体冻胀系数随含水量增大而增大,且最终趋于一个稳定数值;封闭系统下,随着冷端温度的降低,含水量较大土样的冻胀系数逐渐减小,含水量较小土样的冻胀系数逐渐增大;开放系统下,土样冻胀系数随冻结速率的减小逐渐增大,且增幅越来越大;外界补水条件下,土体冻胀量增加显著,但随含水量的增大,其影响逐渐减弱;干密度较小土样的冻胀总变形随冻融循环次数的增加呈指数递减的趋势,干密度较大土样则呈指数增加的趋势。     

蒲石河电站面板堆石坝垫层料冻胀试验

研究级配、粉粘粒含量、含水率、上覆荷载对冻结过程中冻胀量、冻胀速率的影响,以保证冬季面板堆石坝工程的安全。以蒲石河地区的经验冻结速率为条件控制冻结,采用自上而下的冻结模式,冻结速率控制为20 mm/d。当级配石料粉粘粒含量小于12%时,基本为无冻胀或弱冻胀,冻胀量随粉粘粒含量增加呈线性增长;粉粘粒含量相同时不同级配改变了含水量与冻胀量之间的线性关系的梯度。反向压力与冻胀力相平衡,限制了冻胀时的体积膨胀,工程中宜采用7.5%含水率和12%的粉粘粒含量的级配石料,使用密度为59 g/cm3的混凝土面板可以抑制冻害的发生。     

天然硫酸盐渍土盐-冻胀性试验研究

以天然硫酸盐渍土为研究对象,对天然硫酸盐渍土进行了室内研究,试验在冻融循环条件下进行,试验结果显示,天然硫酸盐渍土的盐-冻胀量随着冻融循环次数及含水率的增加而增大;相同含水率时,盐-冻胀量随干密度的增加盐-冻胀率相差并不大,含水率更能影响土样的盐-冻胀性;硫酸盐渍土在第3次冻融循环时表现出最大的盐-冻胀增量。     

模拟真实环境下纤维加筋土的冻胀量变化规律

为了研究掺加纤维对纤维加筋土冻胀量的影响,以砂质粉土为研究对象,设计正交试验,模拟了半无限体表面冷源作用下单向冻结,同时设定相同的温度使降温速率相同,进行冻胀实验,试验结果表明:各因素对冻胀量的影响大小为:含水率纤维掺量纤维长度;纤维长度为9 mm,纤维掺量为2‰时,是提高纤维土抗剪能力的最佳值,纤维能提高冻融条件下土的抗剪能力。     

兰州地区黄土冻胀特性和水平冻胀力试验研究

为研究不同含水率黄土在一维冻结条件下温度场、冻胀量和水平冻胀力的变化特征规律及冻胀力与冻结温度之间的动态关系,选取兰州地区黄土进行了封闭系统下的一维冻胀试验。研究结果表明:土体的降温过程分为3个阶段,降温冻结初期各深度土体的温度下降速率较快;土体温度下降到0 ℃时降温曲线出现转折点,土层各深度降温速率曲线出现近乎平行于横坐标的平稳段;冻结后期各深度土体的温度下降速率较慢。冻胀量变化曲线按照变化趋势分为3个阶段: 轻微冻缩阶段,快速发展阶段,拟稳定阶段,不同含水率的土体经历各阶段的时间有所不同。冻胀量随着土体含水率的增加而增大,本试验中含水率14%和20%的土体最终冻胀量分别为3.52 mm和 8.23 mm。在相同土质和温度条件下冻胀力发展的起始温度相同,约为0.60 ℃,含水率不同的土体出现最大水平冻胀力的温度不同。最大水平冻胀力沿土体深度先增大后减小,最大值出现在相对深度0.6~0.8处。     

冻结作用下复合填料水分迁移与冻胀特性研究

在补水条件下,对4种聚苯乙烯(EPS)颗粒掺量的复合填料试样施加3种冷端温度(-5,-10,-15℃)冻结,开展水分迁移及冻胀特性测试与分析.研究了冻结作用下复合填料温度分布特征、水分迁移规律和冻胀变形特性,基于温度场和水分场的相关性分析了复合填料抗冻胀破坏机理.结果表明,一定程度地增加EPS颗粒含量,会使复合填料冻结温度与热阻提高,温度传导、冻结锋面移动速率以及冻结深度递减,已冻区含水率增量变小,冻结锋面和未冻区含水率增量变大,冻胀量减少,有助于缓解冻胀破坏.TIF颗粒掺量为0.5%～1.0%(质量分数)时,复合填料抗冻胀性能较好.抗冻胀机制与EPS颗粒的隔热、阻水和吸纳作用有关.     

非饱和重塑黄土的三轴试验研究

采用压力板仪和非饱和土三轴仪,针对兰州和平镇的非饱和重塑黄土进行了压力板试验和一系列的控制吸力的三轴试验,研究结果表明：相同含水率条件下,干密度小的土样吸力较大;相同吸力条件下,干密度小的土样含水率较高;低吸力范围内含水率变化较大;不同吸力和不同干密度的试样均呈应变软化;干密度对凝聚力和有效摩擦角两个参数有不同程度的影...     

淮南弱膨胀土融沉特性研究

采用自行研制的冻胀融沉试验系统,对淮南弱膨胀土进行不同荷载、含盐率等条件下的融沉实验。结果表明：荷载对融沉量的影响巨大,在一定范围内,当外部荷载越大时,土体的融沉量就越大;融沉系数与含水率呈正相关,与冻结温度呈负相关;融沉系数随着干密度的增加先减小后增大的,且存在一个临界干密度对应着土体的最小融沉系数;当土体添加了硫酸盐后,由于盐胀的发生,融沉系数反而随着含盐量的增加而增加。研究结果可为富含弱膨胀土地区人工冻结法设计提供参考。     

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。     

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...     

非饱和土水汽迁移与相变：两类“锅盖效应”的试验研究

“锅盖效应”定义为：不透水覆盖层下土体含水率大幅提高甚至饱和。最新的理论研究将“锅盖效应”分为两类,第一类由非饱和土内水气冷凝引起,第二类是冻结条件下由气态水迁移引起。为试验验证两类“锅盖效应”,研究其内在机理,利用新研制的非饱和冻土水汽迁移试验仪,对不同初始含水率的试样开展不同温度条件的水汽迁移试验。试验结果表明：冻结和未冻结两种状态均能使钙质砂试样顶部含水率增加,但冻结状态下的增加幅度显著。冻结状态下,含水率峰值位置与冻结锋面大致相同,且初始含水率越大,试样顶部和冻结锋面处的含水率增加越显著,降温速率越小,气态水迁移越显著;初始含水率增加也能使未冻结状态下的钙质砂试样顶部含水率增加,并且温度梯度对气态水迁移有一定的抑制作用,温度梯度越小,抑制作用越明显。试验结果很好地验证了两类“锅盖效应”的理论。     

非饱和红土强度特性的试验研究

试样取自南昌非饱和红土层,室内配制了64组非饱和击实试样分别进行直接剪切试验,以研究非饱和红土含水率、干密度对抗剪强度影响规律.试验结果表明,含水率、干密度对抗剪强度及c和∮影响不呈简单的线性关系.相同干密度下,抗剪强度随着含水率的增大而减小;而在相同的含水率下,粘聚力c随着干密度的增大而增大,内摩擦角∮与干密度的关系较复杂.     

原状土冻融过程中水分迁移试验研究

为了量化原状土中水分在冻融过程中的迁移,试验采取在其他试验条件相同的条件下,改变初始含水率或温度模式的方法,研究了单个因素对水分迁移的影响。经冻结并融化到设定位置后,从试验中观察到试样未融化部分存在有横向和竖向的裂缝现象、明显的冻融分界线、水分积聚层和融化锋面并不在同一个层面内、土中水的冻结温度各不相同、冻结后含冰不均匀现象等结果,进而对冻融过程中进行温度场分析以及冻融前后含水率的变化分析,用具体试验数据得出如下结论:控制不同顶板温度时,不同含水率的试样中各点处温度的变化趋势基本相同;在顶板控温相同的情况下,初始含水率大的试样,水分迁移量大,水分积聚多;不同冻结温度和融化温度对试样中水分的迁移影响非常明显,顶板冻结时温度越高,水分积聚层位置处的含水率越大,水分积聚越多等。