冻融对压实黄土工程地质特性影响的试验研究

季节冻土区黄土路基经常遭受强烈的冻融循环作用,使得路基土体的水分重新分布、密度发生变化,严重的会导致路基发生较大变形而破坏,造成一定的经济损失和安全隐患。通过补水条件下的压实黄土冻融循环试验,研究冻融循环作用对压实黄土的水分分布、变形和干密度等工程地质特性的影响。试验结果表明:反复的冻融循环作用使得土样含水率增加,从底板到顶板土样含水率逐渐递增,且含水率增加幅度随冻融次数的增加而增加;土样在冻融循环初期冻胀变形大于融沉变形,总体变形显著增加,经过一定冻融循环次数后土样总体变形趋于稳定,冻融循环后期土样出现较小的沉降变形;冻融循环使得土样的干密度逐渐减小,冻融循环次数越多,其干密度减小幅度越大。研究成果对压实黄土路基病害形成机理及防治措施研究具有重要的科学意义。     

主应力方向和中主应力系数对冻结黏土性状的影响

为研究复杂应力路径下冻土的力学特性,利用冻土空心圆柱仪对饱和冻结黏土开展了定向剪切试验,重点研究了大主应力方向和中主应力系数对饱和冻结黏土应力应变性状的影响.试验结果表明:定向剪切路径下饱和冻结黏土应力-应变曲线基本呈现应变硬化特征,且广义剪应力-应变曲线受扭剪分量的主导.不同大主应力方向下冻结黏土应力-应变曲线水平存在一定差异,当中主应力系数b为0.5和1时广义剪应力-应变曲线水平随着大主应力方向角α的增加而降低.中主应力系数b对冻结黏土扭剪分量的应力应变性状影响相对较小,而对轴向分量与广义剪应力应变性状影响显著.     

不同冻土条件下渠道地基热状况模拟研究

多年冻土区水利工程的建设和运营会对下伏多年冻土产生显著热影响,且不同冻土条件下影响程度明显不同。以高海拔多年冻土区某渠道工程为背景,在考虑冻融土体内水分迁移、冰水相变及土体未冻水含量与温度非线性关系基础上,构建了冻融土体水-热耦合数学模型。利用该模型,开展了气候变暖背景下,渠道多年冻土地基热状况长期演化规律模拟预测,并考虑多年冻土年平均地温（TMAGT）和体积含冰量（iv）的影响。结果表明,当多年冻土含冰量为少冰（iv≤10%）时,渠道垂向和横向热侵蚀显著,运营50年后渠道下部和岸坡下30 m范围已无多年冻土。当T MAGT为-0.5℃时,自岸坡向外约10 m范围内下部多年冻土已退化,而当T MAGT为-1.0和-1.5℃时,岸坡下部仍有多年冻土分布。随着含冰量的增加,多年冻土热惰性显著增加。当多年冻土含冰量由少冰（iv≤10%）增加至多冰（10%相似文献   

青藏高原湖泊引流疏导工程多年冻土立体监测方法

近年来,受气候暖湿化过程影响,青藏高原湖泊数量及面积增加趋势明显,发生了系列湖岸溃决事件.为防止此类水患威胁到人民生命财产安全和重大工程设施,可通过人工引流疏导工程将外溢湖水有序、可控引流至下游安全区域.然而,在多年冻土区实施引流疏导工程,势必显著改变区域多年冻土水、热状况空间分布,影响区域生态环境的同时严重破坏了水工...     

冻结黄土的单轴试验及其本构模型研究

冻土的强度及变形行为受加载速率及环境温度效应的影响。以冻结兰州黄土为对象,开展了一系列不同温度及加载速率下的常规单轴压缩、变速率压缩及加卸载蠕变回弹试验。基于常规单轴压缩试验结果,考虑了加载速率对变形行为的影响;通过变速率压缩试验,引入了一个与加载速率相关的率敏感性系数,构建一个新的考虑率效应的冻土强度关系式,解决了由试样离散性而对率效应试验研究带来的不利影响;运用加卸载蠕变回弹试验实现了对冻土变形中弹性、塑性变形的解耦,并获得了率无关弹性模量。以此为基础,在一定的温度、加载速率范围内建立了考虑率效应及温度效应的冻结黄土单轴唯像本构模型。通过试验验证,该模型能较好地模拟冻结黄土在不同温度和不同加载速率条件下的应力应变行为。     

冻融作用对压实黄土结构影响的微观定量研究

通过补水条件下的冻融循环试验,对经历不同冻融次数的压实黄土土样进行电镜扫描图像的定量分析,同时进行土样宏观物理性质的测试,探讨微观结构与宏观性质之间的关系,揭示冻融循环对压实黄土结构影响的过程与机理。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,土样内部冰晶的生长及冷生结构的形成导致土样中孔隙体积增加,土颗粒受到挤压并形成新的土骨架结构。大中孔隙个数及其所占孔隙总面积百分比显著增加,由 2 次冻融循环后的 78% 增加至 31 次冻融循环后的 90% 。同时,土样中出现一些由大中孔隙组成的、对黄土湿陷性起控制作用的架空孔隙。宏观物理性质测试表明,随着冻融循环次数的增加,土样含水率显著增加并出现重分布,而干密度则先减小而后基本保持不变。 31 次冻融循环后,土样上下层含水率相比于初始值增加分别超过 140% , 50% ,而干密度则由初始的 1.86 g/cm³ 减小为 1.55 g /cm³ ,减幅为 17% 。微观结构和宏观性质的改变均表明了冻融作用对于压实黄土结构的弱化作用。     

基于矿物溶解理论的砂岩化学损伤动态模型

酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液的pH值、阳离子浓度、岩样的质量及其纵波波速,并通过矿物溶解理论与化学动力学原理,建立反映整个腐蚀过程的砂岩化学损伤动态模型。研究结果表明：酸性环境下砂岩的损伤主要由长石和方解石的溶解所致,矿物溶解反应分为界面吸附、界面交换、解吸附三个步骤,且步骤最慢者对整个反应起控制作用。矿物溶解速率与H⁺浓度的n次幂成正比,且0相似文献