冻融循环对改良粉土力学特性影响的试验研究

为研究冻融循环作用对西藏地区粉土力学性质的影响,对不同水泥掺量的改良土在同一冻结温度、不同冻融循环次数下进行水稳定性试验、无侧限抗压强度试验、冻胀融沉率试验。以期得到冻融循环后改良土的水稳定性、强度特性及冻胀融沉特性的变化规律。试验结果表明:2%水泥掺量的改良土在季冻区不能满足路基填料要求;季冻区水泥改良土作为路基土的设计中,可以以冻融5次后的强度作为水泥改良土的设计参考强度;4%掺量水泥改良土其冻胀率及融沉率均小于1%,为不冻胀、不融沉土,符合二级公路路基填料对土体冻胀融沉率的要求。     

不同冻结方式下高山草甸区路基冻胀变形研究

为了研究不同冻结方式下高山草甸区贡觉～芒康公路路基季冻土的冻胀变形特性,基于室内冻胀试验,分析了路基土在单向冻结和周围冻结条件下的冻胀变形特性。试验结果表明:两种冻结方式下,土中含水率、细颗粒含量与冻胀变形率均为正相关关系;在含水率、细颗粒含量相同的情况下,土在单向冻结情况下的冻胀率小于周围冻结的冻胀率;实际工程中设计路基土级配时,初始含水率宜控制在最佳含水率即8%左右,土中细颗粒含量宜控制在9%左右;在单向冻结情况下,土中初始含水率和细颗粒含量均对土的冻胀变形率有明显影响,初始含水率的影响更明显;在周围冻结情况下,初始含水率对土的冻胀变形率有明显影响,细颗粒含量对土冻胀变形率无明显影响。     

某公路冻害室内冻融试验分析

以国道109线某段工程为依托,通过现场地质环境调查、理论分析及室内试验等手段进行路基冻胀、融沉变形特性的研究.分析研究得到了路基土温度场、水分场和变形场的变化规律,并评价了不同条件下路基土的冻融变形程度,分析了不同细颗粒含量和含水率变化情况下土样冻胀变形规律.研究成果为地区路基冻害治理提供了依据,对路基填料的选择具有借...     

路基水盐迁移及其对路用性能的弱化影响研究

针对盐渍土地区的高速公路填料，采用自制冻融循环试验装置进行了冻融循环作用下砾类土路基水盐迁移试验，结果表明:距路基顶面20 cm以下的中上部土层为主要的“聚盐层”，此高度范围主要发生盐分迁移和“水去盐留”的蒸发聚盐过程。分析了细粒含量对砾类土路基冻融循环冻胀变形量和压实度衰减率的影响，细粒含量越高，路基冻融变形量越大，压实度衰减率越大。土样经过冻融循环后，其回弹模量和CBR显著降低，冻融循环引起的路基次生盐渍化导致其路用性能的弱化。从减少毛细水和盐分迁移、减缓路基压实度衰减和冻胀角度出发，季节性大温差极端环境下强盐渍土地区砾类土路基填料应将细粒含量控制在10%以下。     

基于灰色关联优势分析冻胀融沉影响因素研究

为研究含水率、干密度、冷端温度、荷载对冻胀融沉特性影响的程度，建立灰色关联分析模型，对南京地区浅表层淤泥质粘土冻胀融沉试验数据进行计算，分析了各种因素对冻胀系数、融沉系数影响程度。结果表明:影响冻胀系数、融沉系数依次都为含水率、冷端温度、干密度、荷载，证明采用灰色关联分析影响冻胀、融沉因素的显著程度是准确可行的， 是一种很好的分析方法。     

冻融循环作用下黄泛区饱和含盐粉土动力性能及细观损伤演化规律

山东省黄泛区地处季节性冻土区,当地大量采用含盐粉土修筑公路路基,冻融循环作用后路基土动力性能受损,在车辆荷载作用下会发生路基翻浆病害。为研究冻融作用、盐分含量对饱和路基粉土动力性能及细观结构特征的影响,针对不同含盐量粉土开展有侧限封闭冻融试验,采用振动三轴试验测试多次冻融作用后解冻状态土样的骨架曲线、动模量和动阻尼比,同时采用核磁共振技术测试经历多次冻融循环后解冻状态饱和土样的横向驰豫时间T₂谱曲线。研究结果表明：冻融作用后动应力幅值与动应变幅值之间符合修正的Hardin-Drnevich模型,当冻融6次后骨架曲线趋于稳定;初始动模量损伤度随冻融循环次数呈双曲线型增大,氯化盐含量小于12%时,随含盐量增加初始动模量损伤度呈线性增大;阻尼比随动应变幅值增大增加明显,随盐分含量、冻融次数增加而增大;随冻融次数增多,T₂谱曲线主峰信号强度幅值减小,同时会产生横向驰豫时间长的波峰;T₂级配曲线趋于连续光滑,形态趋于相似,不均匀系数和曲率系数趋于稳定;无盐粉土T₂级配曲线的不均匀系数逐渐减小,并约稳定于5.6,曲率系数先减小后增大,并约稳定于0.986;当经历冻融6次后,随含盐量增加,T₂级配曲线不均匀系数先增大后减小,曲率系数先减小后增大。     

不同湿度膨胀土无侧限抗压强度随冻融循环的演化规律

为研究膨胀土无侧限抗压强度随初始湿度状态和冻融循环次数的变化规律及其内在机理,以棕红色弱膨胀性膨胀土为研究对象,压实系数0.9为密实度控制指标,分别配制初始含水率为20%,23%,26%的膨胀土试样,采用-15,20℃为冻结、融化边界温度,将制备好的试样放入冻融循环试验箱进行冻融循环作用。利用全自动三轴仪对经过不同冻融循环次数后的膨胀土试样进行无侧限抗压强度试验。结果表明:压实度为0.9的膨胀土应力应变曲线存在由最优含水率条件下的"软化型"向高含水率状态下的"硬化型"转变趋势;随冻融循环次数的增加,土体应力应变关系曲线呈梯度性向应变横轴靠拢收缩;膨胀土无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加而迅速衰减,且衰减幅度随着初始含水率的增加而增大;经过10次冻融循环后膨胀土的剩余无侧限抗压强度分别仅为其未冻融土体强度的55%(w=20%)～31%(w=26%)。     

冻融循环作用下压实粉土的剪切强度性能试验研究

为了探究冻融及含水率对压实粉土抗剪性能的影响,以郑州粉土为研究对象,在不同制样含水率下,对不同冻融循环次数作用下的路基压实粉土进行直接剪切试验。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,抗剪强度及黏聚力呈先降低后趋于稳定态势,其中以首次冻融循环的降幅最为明显;土的内摩擦角随着冻融循环次数的增加出现小幅下降。冻融循环过程中,随着含水率的增大,土的抗剪强度及黏聚力劣化幅度增加,内摩擦角的衰减幅度受含水率的影响不明显。工程建设中,应合理设置路基防排水设施,减少冻融循环作用对土体力学性能的影响。     

水泥稳定碱渣改性土冻融性质与劣化机理

为明晰水泥稳定碱渣改性土在季冻区应用可行性,研究了位于毛细水浸润线上、下层位水泥稳定碱渣改性土抵抗冻融循环的性能。设置干侧、湿侧2种不同的冻融循环条件,分别进行0～8次冻融循环试验。探究了水泥稳定碱渣改性土体积、质量和表观现象在冻融循环试验过程中的变化,以及不同冻融循环次数后其抗压强度和含水率的演变,并结合SEM电镜结果分析其冻融劣化机理。研究结果表明：干侧冻融试样体积表现为“冻缩融胀”,整体体积变化小;质量总体呈下降趋势,整体质量变化小;强度逐渐下降,8次循环后抗压强度损失率为81.6%;水分向试样内部迁移,中心处含水率升高0.72%;表观劣化较弱。湿侧冻融试样体积表现为“冻胀融缩”,8次循环后膨胀5.45%;质量总体损失较大,8次循环后损失2.87%;试样强度逐渐下降并趋向稳定,抗压强度损失率最终保持在65%;水分向试样外侧迁移,中心处含水率下降2.57%;表观裂隙和剥落情况明显。湿侧冻融试样劣化程度大于干侧试样。水泥稳定碱渣改性土较好的抗冻融性能来源于其较强的密实特性,黏土填充碱渣的空间骨架,水泥水化物进一步加强土体颗粒的联结。在冻融循环作用下,试样中水分迁移和固/液两相往复转化...     

铁路路基粗粒土填料压缩变形特性试验研究

在路基工程中,压实系数、含水率是两个重要影响因素。提高压实系数可改善水稳定性。控制压实系数和含水率是保证路基稳固的关键。结合兰新铁路第二双线建设所采用的粗粒土作为路基填料,做了大量的室内压缩变形特性试验以及分析研究,得出粗粒土的压缩变形特性在不同因素下的影响规律。研究结果表明:提高压实系数,可获得良好的压实效果;增加加载次数可显著增强路基的稳定性,降低路基的变形;为了减小水对路基压缩变形特性的影响,铁路路基应有良好的表面防止雨水入渗、完善的周围排水系统,并重视防洪工作。     

季冻区路基土抗剪强度指标变化规律研究

对试验路路基土进行室内不同条件下的快剪试验,分析含水率、压实度和冻融循环次数对3种不同类型土体抗剪强度指标的影响。结果表明:冻融循环作用能够使土体粘聚力降低,内摩擦角增大,其中粉质粘土的粘聚力受冻融作用影响最大,且各类土内摩擦角值在冻融作用下的增幅不大,经过6次冻融循环后,各类土体的抗剪强度指标趋于稳定;随着压实度的增加,各类土粘聚力和内摩擦角值都有不同程度的增加,且压实度对砂性土粘聚力和低液限粘土内摩擦角的影响最为明显;随着含水率的增加,土体粘聚力和内摩擦角都会降低,且粉质粘土的粘聚力和内摩擦角受含水率的影响最大。     

严寒地区高速铁路路基级配碎石冻胀试验研究

通过一系列的室内冻胀试验,研究了严寒地区高速铁路路基级配碎石的在冬季的冻胀特点及不同条件下的冻胀规律。系统分析了细粒含量、含水率及孔隙率对级配碎石冻胀的影响。结果表明:级配碎石的冻胀率随着含水率和细粒含量的增加而增大,且冻胀率的增长率逐渐减小。而随着级配碎石孔隙率逐渐增加,其冻胀率逐渐减小。研究成果为预测高速铁路无砟轨道线路在寒冷地区的冬季可能出现的冻胀及治理差异沉降或控制冻胀量提供一定的参考意义。     

冻融循环对阳曲隧道黄土强度影响对比试验研究

为了研究冻融环境对黄土强度的影响,以山西阳曲1号公路隧道不同含水量的黄土为研究对象,设计冻融循环次数和含水量变化的对比试验,通过进行冻融前后的直接剪切试验,获得含水量不同的黄土经过不同次数冻融循环后的强度变动规律。结果表明： 原状土样和重塑土样在含水量变大的过程中,抗剪强度与黏聚力均在减小,内摩擦角基本保持稳定,但原状土样的抗剪强度与黏聚力始终高于同含水量的重塑土样。在含水量较高的情况下进行冻融试验,发现黄土干密度变化非常明显,此现象表明影响黄土冻胀劣化的主要因素是含水率的大小,黄土中水分含量越大劣化征象越显著。     

冻土路基温度场、变形场和应力场的耦合分析

基于提出的正冻土三场耦合的理论框架以及所开发的全面考虑正冻土骨架、冰、水三相介质水、热、力与变形的真正耦合作用的分析系统3G2001,对214国道花石峡试验路基实测的地温变化和路基路面变形进行了对比分析验证;根据路面冻胀融沉过程曲线,将冻土路基的变形过程分为4个阶段,即剧烈冻胀阶段、冻胀持续稳定阶段、剧烈融沉阶段和融沉持续稳定阶段,揭示了冻土路基冻胀融沉的热力学内在机制。对比结果显示:分析所得的路基温度场与实测值变化规律一致,其量化相差在10%~20%以内;分析所得耦合变形随时间的变化与实测值相一致,路中的分析变形值与实测值相差也在允许范围内。     

武广客运专线衡阳段路基A,B组填料试验研究

通过颗粒分析、击实试验、中德对比分析试验及土工大三轴剪切试验等,研究武广客运专线路基A,B组填料路基填筑质量控制指标及其强度特性,并考虑填料中细粒土含量的影响。研究结果表明:路基以压实系数作为密实度控制指标是最合理的;衡阳段路基密实度控制指标:基床底层压实系数应取0.95,路基本体压实系数应取0.93;路基施工中碾压荷载应控制在一定范围内,细粒土的含量为6%其路基填筑质量更好。研究成果在该段路基施工中应用,取得了比较理想的效果。     

季冻区路基土回弹模量影响因素分析

通过对黑龙江省内3条试验路段进行路基含水率调查,并选取黏性土、粉质土和砂性土3种有代表性的路基土,采用承载板法对所选土样进行室内回弹模量试验,分析其和含水率、压实度及冻融循环次数之间的关系.结果表明:3条试验路段路基平均含水率均大于最佳含水率;3种土样的回弹模量对含水率变化的敏感性非常大,都随含水率的升高而降低;土样回弹模量随压实度的降低而降低;冻融作用对土样回弹模量有衰减作用,但6次冻融之后,回弹模量值趋于稳定;3种变量对砂性土回弹模量的影响较黏性土和粉性土小.基于以上结论,建议对在用道路的排水设施及时进行检测及养护;在季冻区路面结构设计时,建议选取6次冻融之后的回弹模量作为路基强度设计值.     

兰新铁路路基土冻胀特性试验研究

通过不同含水率、压实度和外部荷载的封闭系统冻胀试验,研究了兰新铁路路基土冻胀特性。试验结果表明,在封闭系统下土体是否冻胀与初始含水率有关;冻胀率随含水率的增大而增大,随压实度的增大而减小,外部荷载对冻胀有抑制作用;基于试验分析提出了适用于兰新铁路的冻害防治措施是排水和隔水。     

季节性冻土区路基土动态剪切模量的试验研究

利用一系列的共振柱试验考察了季节性冻土地区路基土的动态剪切模量在不同的冻融循环次数和含水率下的演化规律。分析结果认为,冻融循环次数和含水率与路基土的G/Gmax、1/G以及Gmax的关系可分别用指数函数和开口朝下的抛物线函数描述,据此提出了一个可综合考虑上述两种影响因素的经验公式用来预测路基土的Gmax。该经验公式可为季节性冻土地区路基设计提供有益参考。     

兰新高速铁路戈壁土路基填料压实特性研究

通过兰新高速铁路第二双线路基试验段戈壁土现场填筑试验及室内土工试验,研究了戈壁土的颗粒组成、颗粒级配、粗颗粒含量P5、细颗粒含量、含水率控制对压实效果的影响。结果表明,对于高速铁路路基填料,其不均匀系数:基床以下路堤Cu≥15、基床底层Cu≥20为宜;随着填料中粗料含量P5的增大,填料的干密度增大,当粗料含量在70%左右时达最大;含水率大小对粗粒土的压实效果的影响,主要由填料中细粒含量(d≤0.075mm)的多少而定。     

季冻区路基土的能量损伤演化模型研究

依托辽宁阜新某公路路基土样,进行冻融循环试验及三轴压缩试验,分析不同含水率、围压、冻融次数下的弹性能变化规律;基于能量衰减定律,建立能量损伤演化模型,探索季冻区路基土的损伤规律。结果表明：含水率较高时试件应变与弹性能正相关,弹性能随冻融次数和含水率的增加而平顺,含水率较小时弹性能迅速升高出现峰值,然后逐渐减小最后趋于平稳;在围压加持下,随着应变的增加弹性能整体呈现先增大至峰值点后减小并趋于稳定的变化趋势,曲线相同应变位置的弹性能值随围压的增大而增大;能量损伤演化模型曲线与试验曲线吻合度较高,为季冻区冻土路基灾害防治提供了理论依据。