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。     

齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究

黑龙江省受寒冬负温影响,容易引起渠道渗漏、地基下陷、轨道不顺等问题,这增加了工程建设难度。为解决实际问题,以齐齐哈尔地区粉质黏土为研究对象,进行封闭系统下的人工冻结试验,对冻胀试验数据进行分析,研究不同含水率、干密度、冷端温度及冻结速率条件下土体的冻结过程及冻胀率的变化规律。试验结果表明:冻胀率在含水率高、干密度大、冷端温度低、冻结速率低的条件下,土体冻胀现象更为显著,且冻胀率与4个因素相关性较好。冻胀正交分析结果表明:冷端温度对冻胀率的影响程度最弱,干密度较强,含水率的影响最为剧烈。采用SPSS统计分析软件,建立含水率、干密度和冷端温度三因素综合影响下的冻胀率多元线性回归模型,模型拟合效果好、可信度高、精度高,满足实际需求,操作简便,可用于粉质黏土的相关计算和预测。     

粉质黏土重粉质壤土基础渠道冻胀分析

总结分析了以粉质黏土重粉质壤土为基础的渠道 ,采用混凝土U形槽、混凝土预制板、塑膜土渠 3种衬砌方式的冻胀情况     

季节冻土区与多年冻土区的冻胀浅析

我国的冻土分布比较广,冻土区包括多年冻土区和季节冻土区。凡温度为负温或零温,并含有冰的各种土均称为冻土。冬季冻结、夏季全部融化的土层称为季节冻土,也称季节冻结层又称为季节作用层、活动层,其下部则为常年处于正温状态的暖土层,这种地区叫做季节冻土区。冻结状态持续2年以上的土层称为多年冻土,这样的地区称为多年冻土区。1冻土层内水分变化在多年冻土区,季节冻土层在冻结过程中,其地下水(多年冻土层上水)往往形成封闭系统,即没有外部补给水源,其水分转移是不充分的。冻结时,水分有向冻结面迁移的规律,所以其季节冻土层受双向影响,…     

季节冻土区渠道水分迁移规律及冻胀特性试验研究

为了量化渠基土体中的水分在冻融过程中的迁移及其分布规律,揭示渠基土体的微观冻胀特性,选取渠基土体不同部位的原状土样,进行冻融试验,采用CT扫描技术,监测研究渠基土样冻融过程中的水分迁移及其孔隙水分布规律,进一步探究渠基土体的微观冻胀特性。结果表明:冻融过程中土样深度16～18 cm处的含水率较高,产生了水分积聚。冻结过程中,土体的微观孔隙结构发生了明显变化,同时发生了裂缝的张开和闭合。在融化阶段,由于冻结水快速融化,土体发生融沉,最大融沉量为6.78 mm。研究成果揭示了渠基土体单向冻融过程中的水分迁移规律、孔隙水的分布状态及其冻胀微观特性,为季节冻土区输水渠道的抗冻胀设计提供了理论基础。     

季冻区渠基冻胀模拟分析

渠道作为输送农业用水的主要载体,受季冻区气候影响极易发生地表隆起、衬砌开裂脱落等冻胀破坏现象。本文以黑龙江省松干渠道为原型,采用试验与模拟相结合的手段,基于室内试验获取热力学参数、冻胀系数、力学参数等冻胀模拟关键参数,利用有限差分软件建立冬季停水渠基模型,施加温度模块模拟渠基冬季冻胀全过程,探究渠基的冻胀特性。结果表明：渠基温度与深度呈负相关,冻胀量随着时间的推移分为快速冻结阶段、缓慢冻结阶段、稳定阶段,2月份达到冻胀量最大值。     

粉质黏土次固结特性的试验研究

本文通过一维固结试验,研究了沿江地区粉质黏土的一维压缩固结特性。固结试验采用不同的分级加载路径,达到相同的最终加载量,从而得到相应的粉质黏土固结变形曲线。试验结果表明:(1)不同的分级加载会影响试样的固结变形,加载分级越多,试样的最终变形量会越小,然后从土的次生结构方面分析了其原因;(2)根据四级加载的固结曲线得出试样在分级加载时各级间的固结变形量会呈现出一定的变化规律;(3)重塑土和配制土的e-lgt曲线存在明显差异,配制土的主固结终点比重塑土难确定。最后,采用殷建华提出的非线性蠕变模型对两种重塑粉质黏土的固结曲线进行拟合,该模型较适合椒江地区的粉质黏土,进而确定了相应的模型参数值。     

东北多年冻土区粉质黏土导热性能研究

本文依据东北多年冻土区冻土试验,以正规状态法测定冻土样的导热系数,稳态法测定融土样的导热系数,通过二元线性回归分析。试验结果表明:导热系数随着含水量和干密度的增加而增加,液限和塑限是粉质黏土的导热性能突变界限,小于塑限的土体导热性能不受含水量影响,大于液限土体的导热系数趋近一个定值,粉质黏土的导热系数小于粗颗粒的导热系数,粉质黏土的黏土掺量和细砾石掺量可明显提高其导热系数。     

粉质黏土边坡稳定性分析研究

粉质黏土广泛分部于我国西北地区,这种土遇水极易发生软化崩解,在该种土质中修建水利工程存在边坡稳定性问题,因此有必要开展相关分析研究。采用刚体极限平衡法,对西北某地粉质黏土边坡进行稳定性分析,同时应用FLAC3D数值模型分析了暴雨工况下边坡变形情况。研究表明,在正常情况下,该边坡稳定性较高。但在暴雨工况下,粉质黏土遇水后抗剪强度减小,边坡稳定性降低,有滑坡危险,并针对该情况给出了合理的加固措施。     

淤泥质粉质黏土基础处理

在淤泥质粉质黏土基坑基础处理研究中需要综合各方面的制约条件而采取适宜的施工方案。如何有效掌握设备性能、适用条件以及单位产量的能耗大小、最优组合各种工艺,提高综合经济效益一直是困扰工程技术人员的重要难题。基于此,以湖北宜城水利工程泵站施工为研究背景,对淤泥质粉质黏土基坑基础处理进行研究,找出一套人员、设备与施工工艺最优组合模式,以期为后续类似淤泥质粉质黏土基坑基础处理的施工提供经验。     

季节冻土区梯形混凝土衬砌渠道冻胀预测研究

依据热传导和质量迁移理论,建立渠基冻土温度场、水分场和应力场耦合数学模型,分析了影响季节冻土区渠基土体冻结的核心因素温度和水分运移量,提出以冻结期渠基土体温度和水分迁移量为变量,建立渠基土体冻深和冻胀量预测模型。借助于季节性冻融条件下梯形混凝土衬砌渠道原型观测成果,观测了冻结期渠基以下5 cm处土体温度以及水分迁移量,研究了季节冻融渠基温度和水分运移及其诱发的冻深发展和冻胀变形的变化。经检验,预测曲线与实测曲线基本一致,且满足误差要求,用冻结期土体温度和水分迁移量来预测冻深、冻胀的方法准确可行。     

季冻区公路路基低液限粉质黏土动强度指标的影响因素研究

在季节性冻土区,公路路基土动强度特性的影响因素较为复杂。以探究冻融循环作用对季冻区公路路基强度和变形特性的影响为目的,通过冻融循环作用下的室内动三轴试验,得到动强度指标随冻融循环次数、压实度和振动频率的变化规律,并采用正交试验设计方法进行显著性分析,探究各影响因素的影响程度。结果表明:随着冻融循环次数的增加,动内摩擦角呈现出一定的衰减趋势,但动黏聚力下降明显;随着压实度的增加,动内摩擦角约增加10%左右,动黏聚力值基本呈线性上升趋势,约升高1倍左右;随着振动频率的增加,动内摩擦角无明显变化,其值在31°～35°范围内波动,动黏聚力值呈上升趋势,且经历冻融循环后,上升幅度减小;各因素及其交互作用对动黏聚力的影响从大到小依次为压实度B,冻融循环次数A,交互作用A×B,振动频率C,交互作用B×C,交互作用A×C。研究成果对季冻区公路路基冻胀和融沉的防治,以及公路的服役性能和维护具有参考价值。     

地铁行车荷载作用下粉质黏土累积孔压特性研究

利用室内动三轴试验仪器，探索在地铁行车荷载作用下隧道周围粉质黏土累积孔压发展规律，并分析围压、固结比、动应力幅值、频率以及振动次数等因素对累积孔压的影响，研究成果为城市地下轨道交通工程设计、施工及运营期间的安全稳定评价提供参考。试验结果表明:在相同试验条件下，累积孔压随围压增大而减小，随固结比增大而减小，随动应力幅值增大而增大，随频率增大而减小，随振动次数增大而增大；在低围压试验条件下，累积孔压随动应力幅值的增加而增大的幅值较高围压条件下要明显；累积孔压的增长速率随着振动次数的增加而逐渐降低。     

交通荷载作用下焦作地区饱和粉质黏土变形特性及影响因素分析

为研究焦作地区长期交通荷载作用下典型饱和粉质黏土变形特性,利用动三轴试验方法对原状粉质黏土进行单样逐级和多样恒定幅值动力加载试验,从应变-振动次数变化曲线、动应力-应变滞回曲线2个方面重点分析了动应力、围压、固结方式以及振动频率对土体变形的影响。结果表明:焦作地区典型粉质黏土动应变随振动次数变化模式主要分为稳定型和破坏型,很少出现临界型;单样逐级加载会使土体强度增大,结构产生破坏所需的动应力幅值升高,平行多样恒定幅值加载中试样破坏前后可能存在一个明显的临界动应力值,动应力超过临界值后,试样变形急剧增长,低振动次数内便产生破坏;围压、固结比增大都会使土体强度升高,产生的可恢复弹性变形减小;振动频率对土体变形的影响可能存在一个临界频率值,在这个值前后土体变形都会增大。研究成果对保证研究区交通设施的安全运营具有重要意义。     

季冻区铰链式护坡结构冻胀变形分析

铰链式护坡是一种连锁预制高强度混凝土铺面,广泛应用在天然河道、明渠、河沟的边坡或者底部,其可以看作是一组型号相同的预制混凝土块组成的柔性矩阵。铰链式护坡分为中间开孔形和中间封闭型两种,整个系统稳定性高,可靠性好。从国内外研究现状出发,针对新疆阿克苏地区冻土特点,以西岸输水总干渠为对象,对其进行工程现场观测和调查。实验测量了现场气温、冻深、冻胀融沉量等,基于测量数据分析铰链式护坡在冻土区的冻胀变形情况,希望为今后季冻区铰链式护坡冻胀变形研究提供帮助。     

长期循环荷载作用下粉质黏土动力特性及相关模型修正

循环荷载长期作用特征直接影响着粉质黏土的动力变形特性及土体结构的稳定性。运用SDT-10型动三轴仪对饱和粉质黏土进行高达20 000次的循环振动,分别控制固结围压、动应力比和振动频率,研究不同荷载条件下粉质黏土的塑性应变、残余孔压特性。研究结果表明:3项荷载条件都对土体的累计塑性变形和残余孔压有至关重要的影响。累计塑性应变在动力荷载持续作用下不断累积,曲线呈现出S型和J型,运用改进的种群增长模型以及改进的指数模型分别能很好拟合累计塑性应变随振动次数的发展规律,随围压、动应力比的增长呈正相关变化,随频率的增加呈反比下降。残余孔压比在正弦波的振动下不断增大,运用改进Seed孔压模型能在一定程度上模拟残余孔压变化规律,随动应力比、频率的增加而增大,随围压的增加而减小。研究成果深化了动力条件下黏土变形特性的认识,为循环荷载长期作用下土体的强度衰减和变形预测提供借鉴和参考。     

饱和粉质黏土振动液化影响因素分析

液化是地震灾害的首要原因之一,地震引起的地基失事约有50%是液化造成的。为了解饱和粉质黏土的液化影响因素及关系,文章结合某公路工程对试样进行不同频率、振幅、干密度情形下的动三轴试验,结果表明孔隙水压力的上升符合快速增长、稳定增长、结构破坏、液化四个阶段,干密度越大,频率越高,振幅越小,土体越不易液化。     

钢渣改良粉质黏土小应变动力特性试验研究

结合废钢渣的理化性质及其作用效果,采用废钢渣代替传统的水泥进行粉质黏土地基的动力 特性改良。利用共振柱试验,探讨钢渣粉质黏土混合料的动剪模量 Ｇ和阻尼比 Ｄ在固定围压 σ0 和养 护龄期条件下,随不同配合比下的变化特点。利用 Ｋｏｎｄｎｅｒ模型经验公式,将动剪模量归一化 Ｇ／Ｇｍａｘ, 并和阻尼比分别与动剪应变进行拟合。分析钢渣含量与最大动剪模量 Ｇｍａｘ和最大阻尼比 Ｄｍａｘ的变化规 律,并与水泥粉质黏土混合料进行分析对比。试验研究表明,配合比对两种混合土体的动剪模量和阻尼 比的影响最为显著;随着掺料含量的增大,动剪模量和阻尼比均呈现出先增大后减小的变化趋势;结果 显示,30％的钢渣掺量可代替 15％及以下掺量的水泥用于粉质黏土地基加固。试验成果明确了钢渣应 用于粉质黏土地基处理的可行性,具有实际的工程意义。     

冶勒水电站坝基超固结粉质黏土物理力学特性

冶勒水电站大坝坝基由超过400 m厚的粉质黏土和卵砾石层组成,研究其土体物理力学特性对工程设计和施工具有重要意义。通过物性试验、静力和动力试验对坝基粉质黏土进行物理力学特性研究,结果表明:土体级配良好,属低液限、超固结、低压缩性粉质黏土,先期固结压力为4.5~6.0 MPa,压缩模量为35.7~152.3 MPa,变形模量为35.00~80.74 MPa;摩擦角为33.70°~35.94°,黏聚力为0.12~0.21 MPa,抗剪强度指标高;动剪切模量为568 MPa,动弹性模量为1 686 MPa,动强度参数随振动次数的增加略有降低,但降幅较小。最终提出了一种特殊土体——超固结粉质黏土的物理力学参数指标。