环境负温与升温梯度作用下冻土强度特性试验研究

随着西部经济快速发展,冻土区工程日趋活跃,冻土灾害问题愈显突出。为了减少灾害,提高工程耐久性,必须进行冻土区地基承载力的力学特性与温度变化的关系研究。文章采用青海省果洛州海拔4 200m处冻土,在室内模拟不同环境负温与升温梯度的冻土常规三轴压缩试验,得到冻土在不同环境负温、不同升温梯度下的应力-应变曲线以及强度-温度关系曲线并进行分析。试验结果表明:低温冻土到高温冻土的破坏特征是由脆性破坏过渡到塑性破坏,其应力应变关系由广义双曲线模型变为邓肯-张模型;环境负温与升温梯度的不同,使得冻土强度折减不同;设计冻土区地基承载力时,需根据当地温度和升温梯度等变化特点修正冻土区地基承载力特征值。     

管幕冻结法钢管-冻土接触面剪切试验研究

为研究“管幕冻结法”这一新型工法中 “钢管-冻土”复合结构接触面剪切强度的影响因素及规律，基于港珠澳大桥拱北隧道工程，通过变角剪切试验方法设计不同剪切角度的试验，对温度和粗糙度2个维度进行探究，试验结果拟合出-5、-10、-15、-20、-25 ℃ 5种温度条件以及R=0.0、0.3、0.5 mm 3种粗糙度条件下的剪切面剪切强度包络线。试验结果表明： 温度对钢管-冻土接触面内摩擦角影响不大； 对接触面黏聚力，在-15 ℃之前，黏聚力近似呈线性增长，在-15 ℃达到峰值，在-20 ℃达到波谷，继而随温度的降低而增加。钢管-冻土接触面粗糙度的增加对结构面剪切强度的提高具有正向促进作用，但粗糙度过大会对接触面处的冻土体结构（如冰颗粒和土颗粒间隙等）造成一定的内部损伤，导致剪切强度下降。试验给出最优剪切强度下的温度及粗糙度取值区间。     

不同交联度环氧沥青混合料低温弯曲性能研究

环氧沥青作为一种交联的粘弹性材料,其低温力学性能受交联密度影响较大。该文介绍了其低温弯曲性能试验研究。采用交联度75.3%、71.4%、67.3%和58.4%的环氧沥青混合料,进行-20℃、-10℃、0℃、10℃温度下小梁三点弯曲性能试验。结果表明,不同交联度的环氧沥青混合料弯曲强度与模量随着温度的提高而降低,破坏变形与应变能密度随着温度的提高而增大。不同交联度的环氧沥青混合料弯曲强度、模量、破坏变形及应变能密度与温度关系基本一致,各弯曲性能参数的温度敏感区间也基本相同,交联度75.3%混合料的弯曲性能参数温度敏感区间为大于10℃,交联度71.4%和67.3%的温度敏感区间为0~10℃,交联度58.4%温度敏感区间为-10~0℃;温度敏感区间弯曲性能参数变化幅度较大,低于温度敏感区间,则弯曲性能参数变化幅度较小。环氧沥青混合料低温弯曲性能参数与温度、交联度之间具有较好相关性,可以建立混合料弯曲强度、模量、破坏变形及应变能密度与温度、交联度的关系,并用于混合料低温弯曲性能预测。     

488发动机气缸盖铝合金高温弹塑性力学性能的研究

对488发动机气缸盖使用的MS6876铝合金进行了系列温度下的力学性能试验研究。该合金拉伸变形时无明显屈服点;温度较低时有一定的应变强化倾向,温度较高时呈理想的弹塑性特征。静态拉伸时,弹性模量E、屈服强度σ_(0.2)及抗拉强度σ_b,均随温度的升高而下降。250℃以后,拉伸强度与屈服强度几乎相同,合金呈准理想弹塑性状态。在250℃以下、500℃以上,塑性很小,400℃左右有很强的变形能力。     

钢桥面与环氧沥青铺装界面剪切特性

为了给钢桥面铺装设计提供参考,针对钢桥面铺装工程中普遍采用的环氧沥青混凝土铺装结构,考虑了温度、法向应力等影响因素,进行了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面剪切特性的试验研究。采用钢-混凝土界面剪切试验装置(Steel-Concrete Interface Shear,SCIS),在25℃、60℃两种温度和0,0.2,0.5,0.7 MPa四级法向应力水平下测试了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面的剪切性能,获得了界面剪切破坏形态、抗剪强度、残余抗剪强度、剪应力-剪切变形曲线等试验结果,分析了温度、法向应力对界面抗剪强度的影响规律以及界面的黏结-滑移机理。基于摩尔-库仑强度理论建立了钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面在25℃和60℃两种温度条件下的抗剪强度包络线。研究结果表明:在仅考虑温度和压、剪应力的条件下,钢桥面与环氧沥青混凝土铺装界面破坏产生于防腐涂装与防水黏结层的界面区;界面抗剪强度随温度降低和法向应力水平增加而增大;残余抗剪强度受温度影响较小,主要随法向应力增加而增大;界面剪应力-剪切变形曲线具有韧性破坏特征且呈四阶段发展规律;钢桥面与铺装界面的抗剪强度包络线可采用摩尔-库仑强度理论进行建立。     

含盐冻土无侧限抗压强度的试验研究

通过不同含水量在3个不同温度下(0℃、-10℃、-18℃)的无侧限抗压强度试验,得出含盐冻土的强度与含水量、冻结温度的关系,初步讨论了盐溶液浓度对冻土强度的影响,试验结果对冻土工程的设计与施工有一定的参考价值。     

青藏公路路基下融化夹层的变化及对路基沉降的影响

为了研究青藏公路高温冻土区普通路基下部融化夹层的变化特征及其对路基沉降变形的影响,选取监测断面对路基地温与变形进行现场监测。结果表明:路基下最大融化深度出现在当年的10月份至次年的1月份,人为上限呈逐年加深的趋势。路基下最大冻深出现在当年的4—6月份,除右路肩外,左路肩和路中最大冻深呈波动中略有加深的趋势。路基下融化夹层厚度呈逐年加大的趋势,融化夹层厚度的增加主要是由人为上限的加深引起的。路基浅层温度的升高是融化夹层发育及下部多年冻土升温的主要原因。当融化夹层下部为高含冰量冻土时,融化夹层与路基沉降变形密切相关,路基易产生较大的沉降变形。当融化夹层下部为低含冰量冻土时,路基沉降变形较小。     

高原寒冷地区沥青混合料劈裂强度影响因素

针对青藏高原地区的气候特点,试验分析了油石比、温度、加载速率等对沥青混合料劈裂强度的影响。结果表明,不同温度条件下,油石比对沥青混合料劈裂强度的影响有所不同。高温时,沥青混合料劈裂强度随油石比的增大而波动变化,但影响较小;常温时,劈裂强度随油石比的增大呈抛物线形变化,出现峰值;低温时,劈裂强度随油石比的增大呈增大趋势。在相同的加载速率下,劈裂强度随温度的升高而减小。在常温及高温条件下,劈裂强度最大值及其对应的油石比均随温度的升高而减小。-10℃时的劈裂强度对加载速度的变化比较敏感。     

温度对盐渍土抗剪强度和变形特性的影响

为了明确因冻结温度和结晶差异造成的温度对盐渍土抗剪强度和变形特性的影响，以高含盐量和不同盐分类型的盐渍土为研究对象开展试验研究。首先，选用青藏高原察尔汗-格尔木高速公路沿线采集的含盐量为10%~36%的氯盐含量高、硫酸盐含量低的盐渍土土样（HC-1，HC-2）和硫酸盐含量较高而氯盐含量较低的盐渍土土样（CS）3种高含盐量盐渍土作为试验土样，对3种土样进行冻结温度试验，验证其降温至-20℃时，土体不会发生冻结。其次，在5个不同控制温度（-20℃、-10℃、0℃、10℃和20℃）下，分别进行盐渍土直剪试验以得出温度与抗剪强度参数关系函数。最后，分析温度对抗剪强度和弹性模量的影响，同时，利用数值拟合建立考虑温度影响下的盐渍土抗剪强度和切线弹性模量公式。研究结果表明：当温度由20℃降低至-10℃，3种盐渍土的抗剪强度和初始切线弹性模量均增大后趋于峰值，而随温度继续降低至-20℃后，HC-1和HC-2土样指标呈下降趋势，CS土样各参数结果却趋于稳定；不同含盐类型的盐渍土，温度对其破坏比R_f的影响也不同；在温度由20℃降至-20℃的过程中，HC土样的R_f在-10℃出现峰值，且在较低荷载（100 kPa）下，呈现出先增大后减小的特点，在较高荷载（200，300，400 kPa）下呈现出先增大后趋缓的特点；CS土样的R_f在20℃~10℃、10℃~-10℃和-10℃~-20℃降温段呈现出先增大中趋缓后减小的分段式变化特点。     

温度对冻土强度的影响研究

为了考察温度对冻土强度的影响规律和作用机理,文章通过分析不同土质、不同含水率和不同含盐量下冻土强度随温度的变化规律,发现4倍初始温度之后,黏土、亚砂土、砂土的强度增加率随着温度的降低而依次减小,表明温度对冻结黏土强度的影响较冻结砂性土要大;含水率超过一定范围后冻土强度便趋于稳定值;在已有试验数据的基础上分析了含盐冻土强度随温度的变化规律。     

火灾高温后盾构隧道管片-加固体界面粘结性能试验研究

用复合腔体加固体加固隧道结构是一种新型的加固方法,为了掌握火灾高温后复合腔体加固盾构隧道后界面的粘结性能,开展了50~400℃高温处理后粘结剂力学性能试验和混凝土立方体试件-复合腔体界面双面剪切试验。试验结果表明:1)在较低温度条件下,温度升高能优化粘结剂的力学性能;在较高温度下,粘结剂的力学性能随着温度的升高而降低,粘结剂的力学性能在150℃温度条件下最优,在超过300℃温度条件下,力学性能几乎失效。2)高温后混凝土-复合腔体界面破坏形式分为A,B,C3种类型,混凝土-复合腔体界面的剪切刚度随着温度的升高而降低;混凝土-复合腔体界面粘结性能的最佳工作温度TP在50℃左右,完全失效温度Tf为300~400℃,在较低温度(15℃和50℃)、较高温度(100℃和200℃)和高温(250℃~Tf)条件下,影响混凝土-复合腔体界面粘结性能的主要因素分别是混凝土的剪切强度、碳纤维布-钢管界面的粘结性能和混凝土-粘结剂界面的粘结性能。     

高纬度多年冻土区漠北公路路基变形特征分析

通过漠北公路沿线各试验段不同冻土条件和工程措施下各层土体沉降变形状况,分析东北高纬度岛状多年冻土区路基沉降变形主要发生土层部位及其破坏原因。分析结果表明:路基施工完成后早期路基变形较大,主要由工后不均匀沉降变形引起,变形主要由原天然地面下季节活动层的沉降压缩变形等引起,由于运营时间较短,由多年冻土融化引起的沉降变形很小。路基沉降变形主要发生在暖季,在冷季（11月~次年6月）路基基本保持稳定,变形很小。路基整体变形状况与冻土含冰量、冻土地温有一定的关系。高温多年冻土区比低温多年冻土区变形大。     

盾构隧道管片混凝土-加固体界面高温后拉伸性能试验

借助火灾试验,对盾构隧道管片混凝土-加固体界面经历高温后的拉伸性能进行研究。试验温度等级为50、100、200、250、300℃,试验测试高温后盾构隧道管片混凝土-加固体界面的破坏形式、荷载-位移关系及温度-破坏荷载。试验结果表明:1)高温后混凝土-加固体界面拉伸破坏形式分为Ⅰ型破坏和Ⅱ型破坏2种,较低温度(20、50、100、200℃)下主要发生Ⅰ型破坏,较高温度(250℃和300℃)下主要发生Ⅱ型破坏。2)混凝土-加固体界面的抗拉刚度随温度升高而降低,在较低温度和较高温度下,影响混凝土-复合腔体界面抗拉强度的主要因素分别是混凝土的抗拉强度和混凝土-复合腔体粘结界面的抗拉刚度。     

漠北公路高纬度多年冻土区路基变形特征分析

为探讨东北高纬度岛状多年冻土区路基路面病害原因,对漠北公路沿线冻土路基不均匀沉降变形状况进行了分析。基于漠北公路沿线不同冻土条件和工程措施下各层土体沉降变形状况,探讨路基沉降变形主要发生的土层部位、路基沉降变形破坏原因等。分析结果表明:路基施工完成后早期路基变形较大,主要由工后不均匀沉降变形引起,变形部位主要发生在原天然地面下季节活动层;由于运营时间较短,由多年冻土融化引起的沉降变形很小。路基沉降变形主要发生在暖季,在冷季(11月～次年6月)路基基本保持稳定,变形很小。路基整体变形状况与冻土含冰量、冻土地温有一定的关系。高温多年冻土区比低温多年冻土区变形大。     

公路地基砾砂冻土在融冻过程中的抗剪强度试验研究

对西藏某拟建公路地基的砾砂冻土开展了4种融冻环境状态下的大型直剪试验,分析了水平位移、竖直位移、体积的变化规律,获取了临界状态和峰值状态下的内摩擦角,探讨了抗剪强度与融冻循环的关系。研究结果表明:随着法向应力的升高,冻土试样的剪切变形行为逐渐由应变软化向应变硬化转换;总体上该砾砂土的温度越高,抗剪强度越低;对于临界状态内摩擦角,状态排序为:C1C2C3C4,而对于峰值状态内摩擦角,状态排序为:C1C3C2C4;在冬季对地基进行压实施工后,应及时保温以减小气候变化对地基温度的影响,并尽量避免在夏季高温时进行地基上部路堤填筑。     

基于SCB的片麻岩-复合改性沥青混合料断裂性能研究

为研究片麻岩-复合改性沥青混合料的断裂特性,文章采用马歇尔试验进行了片麻岩-复合改性沥青混合料配合比设计,并制备半圆弯曲试验试件,利用不同温度条件下半圆弯曲试验的破坏荷载和位移,计算评价沥青混合料抗裂性能的指标.结果表明:与-15℃时的最大弯曲力相比,-10℃和0℃分别降低了23.5％、24.2％;断裂能随温度的升高而...     

石灰岩骨料砂率及温度对抢修砼性能影响研究

为了解决桥面破坏时能在短时间内进行快速修复的难题,通过一系列室内试验,研究了石灰岩骨料砂率及温度对抢修砼性能的影响规律。结果表明,当最优砂率为0.39时,砼塌落度最大,1、7、28d早期强度及后期强度均较好;随着温度的升高,砼的初、终凝时间逐渐缩短,其强度呈现先高后低的趋势,室外温度高于30℃后其强度明显下降。     

青藏铁路高温冻土动力学参数试验研究

通过对不同围压、频率、温度和含水量冻土体的测试结果分析得出,动荷载下冻土体的弹性模量受温度影响最大,随温度升高而降低,随围压波动起伏,随振动频率增大而增大。冻土体的动阻尼比随频率的增加或温度的降低而减小。应变速率在土体变形初始比较大,而后逐渐趋于稳定。     

基于变形分析的多年冻土地区路基高度效应研究

青藏公路病害调查资料表明:热融沉陷是多年冻土区主要的路基病害之一,提高公路路基高度可以有效地控制路基变形,防止融沉病害.针对这一工程问题,提出了“冻土路基高度效应”的概念,描述因路基高度变化而引发的冻土路基变形、破坏等规律.基于冻土路基热弹塑性融沉计算模型,得到了不同温度条件下,路基变形随路基高度的变化规律,与实测数据相比,计算模型合理可行.计算结果表明:冻土路基的变形主要受控于多年冻土层的融沉变形;“路基高度效应”对于冻土路基变形影响较大;高温多年冻土区的路基融沉变形十分可观,其变形速率尤其值得关注.     

胶粉改性沥青稳定碎石的低温力学性能研究

基于沥青稳定碎石层位的受力形式,采用弯曲破坏力学模式对其进行加载破坏试验,分析胶粉改性沥青稳定碎石的极限弯曲破坏应变和极限弯曲破坏强度随温度的变化规律,从胶粉颗粒与沥青界面协同受力角度分析其作用机理。结果表明:与普通沥青稳定碎石相比,温度在-5℃~-20℃区间,胶粉颗粒材料的应用可以显著提高沥青稳定碎石材料的极限弯曲破坏应变,其极限弯曲破坏强度在不同的温度节点有不同程度的提高;温度低于-20℃,胶粉颗粒与沥青界面协同作用效果增强,胶粉改性沥青稳定碎石的极限弯曲破坏强度和极限弯曲破坏应变的温变曲线均出现二次峰值点,二次峰值点的出现导致胶粉改性沥青稳定碎石抗裂性能出现了显著的提升。