关键词： 轻质土   冻融循环   质量损失   冻胀率  

摘要： 为研究轻质混合土在冻融循环作用下的物理和力学特性的变化规律,对不同EPS颗粒和水泥掺量下的轻质土试样进行冻融循环试验,在经历0、1、3、6、9次冻融循环时,对试样的体积、质量以及无侧限抗压强度进行测量。试验结果表明:随着水泥和EPS颗粒掺量的增加,轻质土的冻胀率和质量损失率会逐渐下降。通过无侧限抗压强度试验,得到了不同冻融循环次数下的轻质土应力应变曲线,结果表明轻质土的抗压强度会随着冻融循环次数的增加而降低,但当EPS颗粒掺量和水泥掺量提高后,轻质土抗压强度的损失速率明显降低。当EPS颗粒掺量达到2.5%时对改善强度损失改善效果不明显,可以认为2%EPS掺量为轻质土的“临界掺量”。基于数据建立了抗压强度和冻融次数之间的定量关系,两种函数均能反映在冻融循环后其抗压强度的劣化规律,为轻质土在严寒地区的应用提供了参考。

关键词： 酸蚀-冻融循环耦合作用   红黏土   常规三轴压缩试验   电镜扫描试验   抗剪强度  

摘要： 为研究酸性环境对冻土地区路基强度与稳定性影响,对不同酸性浓度和不同冻融循环次数的红黏土试样进行常规三轴压缩试验(CU),分析酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土力学性质损伤劣化过程,并通过扫描电子显微镜(SEM)试验识别酸蚀-冻融循环耦合作用诱发红黏土微观结构演变与损伤机理。研究结果表明:红黏土与盐酸溶液反应后,应力-应变曲线呈现应变软化型,而随冻融循环次数增加,软化特性逐渐减弱;酸性溶液侵蚀土体结构,冻融循环作用使土体结构破坏和水分迁移,二者联合作用增大土体孔隙率,从而降低土体抗剪强度,通过对变形模量与冻融循环次数的非线性拟合,表明变形模量随冻融循环次数增加呈指数型劣化规律;初次冻融循环便会对红黏土抗剪强度、变形模量与黏聚力造成大幅度影响,但在5次冻融循环后,这些力学参数下降的幅度逐渐趋于稳定;酸蚀作用会降低红黏土凝聚力和内摩擦角,相同pH值时,随冻融循环次数增加,土体凝聚力持续减弱,而内摩擦角变化规律不明显;通过电镜扫描试验的分析表明酸蚀-冻融循环耦合作用破坏红黏土微观结构和改变颗粒间联结形式,增大土体内部孔隙与裂隙,降低土体的力学承载能力,从而劣化土体力学性能。研究成果可为受酸侵蚀的寒区工程项目提供参考。

关键词： 冻融循环   玄武岩纤维   纤维网增强混凝土   弯曲性能   极限弯矩  

摘要： 采用四点弯曲加载的方式研究BTRC梁纤维网层数、Tex含量、冻融循环次数等因素对梁弯曲性能的影响。结果表明:布置纤维网可以提高梁的开裂荷载,但层数和Tex含量的增加对开裂荷载的继续提高影响很小;纤维网层数和Tex含量的增加,均能使BTRC梁的极限承载力和刚度不断提高;随冻融循环次数增加,梁的承载力不断降低,增加纤维网层数和Tex含量可以改善梁的冻融损伤情况,并通过SEM技术探究了冻融循环作用下纤维束与混凝土界面细观结构的变化,解释了冻融循环对纤维编织网增强混凝土的损伤现象。建立了单层纤维编织网的BTRC梁的极限弯矩计算模型,计算值与试验结果吻合得较好,可为相关的工程设计提供参考依据。

关键词： 梁桥   易损性   冻融循环   地震  

摘要： 基于冻融循环作用下混凝土力学性能退化规律,结合地震与冻融循环的不确定性,采用时变地震易损性分析方法对桥梁体系进行分析,提出了考虑冻融循环作用的混凝土梁桥地震易损性分析框架。研究结果表明,在冻融循环作用下,冻融桥墩截面的抗弯承载力和极限曲率随使用寿命的增加而退化,等效屈服曲率略有增加。随着冻融循环次数的增加,桥墩冻融区的力学性能不断退化,桥墩塑性铰从桥墩底部转移到冻融区。随着冻融循环次数的增加,桥墩与支座的地震易损性都表现出了先增大后减小再增大的现象。

关键词： 工程地质   冻融循环   压实黄土   单轴抗压强度   波速  

摘要： 如何评价冻融循环条件下压实黄土的力学特性是我国黄土高原挖填方工程设计中亟需解决的重要科学问题,为此,本文对冻融循环次数、含砂量、含盐量和含水率等几个关键影响因素进行研究,通过开展无侧限压缩试验,获得了压实黄土的单轴抗压强度(UCS)。同时还开展了压实黄土的波速测试,分析了不同冻融循环条件下压实黄土的剪切波波速(VS)和压缩波波速(VP)的变化规律。研究结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,黄土试样的剪切波波速和压缩波波速减小,且含砂量较低的试样的波速降低更加明显;(2)含盐量高的黄土试样在经历第1次冻融循环后波速大幅衰减,但继续冻融循环时,其强度降低幅度不大;(3)随着冻融循环次数和含水率的增加,土样破坏的形式呈现出由脆性破坏向塑性破坏过渡的趋势;(4)根据试验结果,研究建立了黄土波速与单轴抗压强度的经验关系式,研究成果为评价冻融循环作用下现场压实黄土的强度劣化提供了新思路。

关键词： 高性能混凝土   氯盐侵蚀   冻融循环   耐久性  

摘要： 为研究海洋环境下高性能混凝土桥梁的耐久性,基于混凝土室内快速冻融试验,对高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性试验,分析混凝土在不同水胶比、粉煤灰掺量和含气量时的质量损失率和相对动弹性模量;并根据试验分析结果建立氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的高性能混凝土质量预测衰减模型.结果表明:水胶比对高性能混凝土的抗盐冻性能影响显著,混凝土抗盐冻性能随着水胶比增大而降低,建议水胶比不宜大于0.45;粉煤灰的加入会降低混凝土的抗盐冻性能,掺量较高时其抗盐冻性能难以达到满足要求,粉煤灰掺量不宜高于30%;随着含气量增加,混凝土抗盐冻性能呈现先提升后降低的变化规律,建议有考虑抗盐冻要求的混凝土其含气量在4.5%~5.5%内选取.

关键词： 黄河源区   冻融循环作用   根-土复合体   黏聚力   滨河高寒草甸  

摘要： 河岸带土体的抗剪性能直接影响河岸稳定性,冻融作用对高寒草甸土体的结构和抗剪力学特性的影响直接关系到黄河源区河岸的崩退频率和横向迁移。为探究冻融作用下,黄河源区曲流河岸带含根土体抗剪强度指标的变化规律及其产生机制,通过室内重塑土冻融直剪试验,开展不同含根量和冻融循环次数对土体抗剪强度指标的影响研究。结果表明:(1)植物根系能显著增强土体黏聚力,且随根系含量增加,黏聚力增幅可达2.7%~77.9%;内摩擦角随含根量变化不明显;(2)冻融循环具有削弱土体黏聚力的作用,尤其冻融循环初期。3次冻融循环条件下,黏聚力下降最大,下降幅度达19.0%;随着冻融循环次数增加,其变化基本趋于稳定,内摩擦角则随冻融循环次数增加呈现略微增大的趋势;冻融作用对含根土体抗剪强度指标的影响较素土小,在同等冻融次数条件下,含根试样黏聚力降低幅度较素土试样小。(3)草甸植物根系能够在一定程度阻隔土体温差变化,减缓土体黏聚力下降幅度,且随含根量增加而增强,含根量达到11%时,其对土体黏聚力的削弱作用较素土小4.2%~27.7%。因此,黄河源区河岸带应加强保护滨河草甸植被,最大限度发挥根系增强河岸稳定性作用,保护河流生态。

关键词： 土壤压实   结构恢复   冻融循环   人工孔隙   土壤温度  

摘要： 农机压实土壤的问题很难避免,而农田压实土壤的结构恢复至关重要,冻融循环是恢复压实土壤的有效方法。为了研究冻融循环+大孔隙对恢复压实土壤的作用,通过室内试验重塑压实土壤及人工孔隙措施模拟大孔隙,在不同土壤含水率条件下设计不同的冻融循环次数,利用温度传感器监测土壤温度波动,同时对比冻融循环前后压实土壤孔隙与团聚体参数的变化。结果表明,冻融循环过程中,有人工孔隙压实土壤在高、低两种含水率条件下,分别在第3次和第2次冻融循环时开始大幅温度波动,相同含水率条件下无人工孔隙的压实土壤温度大幅波动则出现在第7次和第4次冻融循环,经历多次冻融循环后,有人工孔隙压实土壤的团聚体平均尺度、结构系数等参数均优于无人工孔隙的压实土壤。人工孔隙可通过调节土壤温度波动改变冻融循环在土壤中的作用强度,加速压实土壤结构恢复进程,冻融循环+大孔隙策略是改善土壤孔隙及团聚体结构的有效措施。

关键词： 改性黄土   聚丙烯纤维   冻融循环   回归模型  

摘要： 为了探究聚丙烯纤维和水泥共同改良黄土性能,通过无侧限抗压试验以及冻融循环试验,分析水泥掺量,聚丙烯纤维掺量与长度以及冻融循环次数对改性黄土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:改性黄土的无侧限抗压强度随着水泥掺量增多而提高,加入纤维则进一步提高其抗压强度.纤维的掺量和长度的增大会使改性黄土的无侧限抗压强度先提高后降低,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,最优长度为9 mm.水泥改性黄土经历15次冻融循环后,纤维增强水泥改性黄土经历10次冻融循环后强度损伤趋于平缓,变化幅度在3%左右.采用Lasso回归模型计算水泥-聚丙烯纤维改性黄土无侧限抗压强度回归预测模型,预测模型与试验结果吻合较好.

关键词： 季节性冻土   冻融循环   抗剪强度   直剪试验  

摘要： 为研究季节性冻土抗剪强度,对不同冻融循环次数、垂直压力及初始含水率条件下的土体进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后峰值剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,土体黏聚力会逐渐下降,土体内摩擦角在冻融循环作用下总体呈小幅度上升趋势,试验粉质黏土的内摩擦角在20°~30°波动,并且随着含水率的增加(18%~26%),抗剪强度、黏聚力和摩擦角均呈下降趋势。