季冻区公路路基粗粒土的冻胀敏感性及分类研究

对5种粗粒土13种不同含泥量土料在不同含水率、饱和度和密实度状态下进行了一系列封闭系统下的冻胀模拟试验。研究了各种粗粒土的η-w关系,并对其进行线性分析,揭示了粗粒土的冻胀规律。根据所建立的各种不同粗粒土的η-w经验关系式得出各种土料以及粗粒土的相应于不同冻胀等级和类别的界限含水率值,并与现有的规范进行对比,指出规范值得商榷的问题。     

土壤冻胀特性的试验研究

通过对不同含水量、不同土样的冻胀试验，得出土壤的冻胀特性与土的含水量、饱和度、塑性指数、冻结温度的关系，并进行深入地分析探讨。     

兰新铁路季节冻土冻胀特性试验分析

研究了不同试验条件下兰新铁路K411+200处季节冻土土冻胀量的特点,进行了冻胀试验并对试验结果进行了对比分析。试验结果表明:冻胀量随含水量的增加而增长,开放体系冻胀量远大于封闭体系冻胀量,但初始含水率对冻胀的影响在封闭体系下比开放体系下更敏感。     

兰新线路基土冻胀特性试验分析

为了研究兰新线路基土冻胀特性,进行了不同含水量、不同压实度的封闭系统冻胀试验和开放系统冻胀试验。试验结果表明,在封闭系统下冻胀量随含水量的增大而增长,随压实度增加而减少;开放系统冻胀量远大于封闭系统冻胀量,且与初始含水量有关;在冻结的过程中,冻土中的水分出现了重分布现象。     

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。     

季冻区公路路基中粗砂冻胀性研究

对不同含泥量的中粗砂在不同含水量、饱和度和密实度状态下进行了一系列闭式冻胀模拟试验,用数理统计方法分别研究了不同含泥量中砂和粗砂的冻胀率随含水量变化规律,将中粗砂结合在一起进行综合分析,并将试验结果与现行规范和其他文献进行比较,指出两者不同之处。     

路基冻胀影响因素数值模拟分析

温度、土质和路基含水量是影响城市道路冻胀的主要因素,研究路基冻胀的影响因素,对保持路基稳定、控制路基沉降、提高路基耐久性具有重要作用。本文针对这三种因素采用有限差分软件FLAC3D对路基的冻胀过程进行模拟。结果表明:持续缓慢的负温会引起土体冻结速率加快,冻深加大,冻胀作用增强;冻胀敏感性土是路基产生冻胀的条件之一,颗粒越小,冻胀性越强;路基冻胀与路基含水量关系密切,只有路基的初始含水量超过起始冻胀含水量时,路基冻胀才会发生,路基冻胀量随含水量增加而增大。     

动、静荷载作用下细粒土的冻胀特性实验研究

随着列车速度的不断提高,季节冻土区路基工程的冻胀问题也越来越突出。为研究细颗粒土在动荷载作用下的冻胀特性,进行了无荷载、静荷载和动荷载条件下室内开敞系统的冻胀实验,对比分析了无荷载、静荷载和动荷载条件下细粒土的冻胀变形、水分迁移速率及土中含水量的分布。实验结果表明：静荷载、列车动荷载对土的冻胀都具有一定的抑制作用,随着外荷载值的增大,该细颗粒土的冻胀率逐渐减小;且当静荷载值等于动荷载幅值的二分之一时,动、静荷载对细颗粒土冻胀的影响基本相同;土冻结过程中水分迁移速率随着冷却温度的降低而逐渐增大,而随列车动荷载值的增大而相应降低;土的冻胀特性基本不受列车动荷载频率变化的影响。     

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。     

季节冻土区高速铁路路基冻胀特性研究

总结了季节冻土区铁路路基的冻胀特点,分析了影响冻胀的主要因素,如土质、土中的含水量和温度,基于前人的研究成果,总结了路基防冻胀的措施,包括设置保温层、改良填料特性和控制水分条件。上述研究成果为避免季节性冻土区高速铁路路基冻胀病害的发生提供了重要的指导作用。     

土的冻胀机理研究

一个多世纪以来人们对有关土的冻胀机理问题进行了大量的实验和研究,提出了很多假设,取得了很大的成果。文中从土的冻胀特性入手提出了"起始冻胀力"、"冻胀-抽吸力"等新概念,并提出了冻胀力才是冻结过程中水分迁移的驱动力的新概念。     

寒冷地区客运专线路基冻胀变形观测方案研究

为解决寒冷地区铁路路基本体冻胀后引起轨道几何形态指标超限问题,从评估气温、路基填料含水量对路基冻胀的影响,了解路基本体内水分的迁移、不同深度范围土体冻胀的过程和冻胀量等方面着手,提出了寒冷地区客运专线路基防冻胀变形观测方法,解决了路基防冻胀变形设计无参考依据的难题。     

裂隙岩体冻融损伤研究进展与思考

 裂隙岩体具有不同于土体的结构和强度特征,现有冻土理论不能解决低温岩体裂隙冻胀开裂、扩展演化问题,冻融过程中水分迁移机制、冻胀力的量值与萌生消散机制以及裂隙冻融扩展演化机制等是研究裂隙岩体冻融损伤的关键问题。对裂隙岩体中的水分迁移机制研究应立足于微观尺度,从分凝冰理论入手,关注于未冻水膜的迁移机制。低温裂隙岩体冻融损伤程度受到裂隙中冻胀力大小控制,而冻胀力大小和裂隙冻融扩展机制与裂隙的空间位置形态、未冻水含量、冻结温度以及岩石的物理力学性质等因素有关。几十年来,对岩体冻融裂隙扩展的研究主要集中在理论模型探究、室内裂隙岩体冻融试验和现场监测分析3个方面,取得了丰硕的成果,但目前关于冻岩的研究还远未成熟,要深入揭示裂隙岩体冻融损伤演化机制,还应借助于室内试验从裂隙岩体冻融水分迁移机制入手,以探究冻胀力量值的求解方法为初步目标,进而结合岩体裂隙扩展准则研究冻胀力对岩体裂隙网络发展的影响。     

渠道衬砌抗冻胀问题研究

研究了渠道衬砌体冻胀破坏的机理，提出削减和抵抗相结合的抗冻胀思路：探讨了冻结力及冻胀力的计算方法：并由此推算出衬砌体抗冻胀应采用的混凝七强度标号和砌体横截面各部位相应的厚度尺寸，拟定出渠道衬砌抗冻胀破坏的合理断面；提出了解决渠道衬砌体抗冻胀问题的具体措施，并在陕西省渭南市石堡川水库干支渠道抗冻胀设计中应用，取得很好效果。既解决了工程抗冻胀问题，节省工程维修费用，又大大地提高了灌溉渠道输水效率，节约水资源。     

青海地区季节性冻土冻胀机理

分析了青海地区季节性冻土的冻胀机理,并通过研究毛细理论、Miller第二冻胀理论和分凝冻胀理论,得出冻胀的影响因素,分析表明,季节性冻土冻胀形成的主要因素是负温,提高地表温度将有助于从根源上解决路基冻胀病害的发生。     

由地基土冻胀引起某建筑物梁板开裂的成因分析及处理

对跨年度施工的某高层建筑物因地基土冻胀引起梁板开裂的成因进行了分析 ,提出了处理措施 ,总结出为防止地基土冻胀对该类结构造成的危害应在结构设计及施工中注意的问题     

石灰土冻胀特性试验研究

为考察石灰土在冻结状态下的物理力学性质 ,对不同石灰含量的石灰土的冻胀特性进行了试验研究。试验结果表明 ,石灰土的孔隙度和导水系数随着石灰含量的增加不断减小 ,而黏聚力则不断增加。在这种情况下 ,石灰土的冻胀率随着石灰含量的增加呈现显著减小的趋势。综合其它有关因素 ,从防止冻胀的角度来看 ,石灰含量的最优值约为 12 %～ 15 %左右     

冻融循环条件下土的融沉性质试验研究

多年冻土地区路基病害主要由冻土土体在季节变化条件下的冻融循环造成的。因此,本文结合青藏铁路清水河、北麓河试验段土质条件,通过室内试验探讨和研究了不同土质在不同含水率、密实度、荷载条件下,反复冻融过程中的融沉特性。并探讨了循环融沉系数与融沉系数的关系及表达式,为进一步深化对融沉特性的认识提供了参考。     

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。