关键词： 冻融循环   黄土   水泥   铁路路基   最佳掺量  

摘要： 采用对比试验方法,对原状黄土、重塑黄土以及不同水泥掺量下改良黄土的冻融循环力学特性进行了研究,结果表明:重塑黄土的抗压强度略低于原状黄土,掺入水泥后,黄土的强度大大提升,并随着水泥掺量的增加而逐渐增大,抗压强度随冻融循环次数的增加而呈幂函数降低;原状黄土的粘聚力最小、内摩擦角最大,随着水泥掺量的增加,黄土的粘聚力和内摩擦角均逐渐增大,抗剪参数随着冻融循环次数的增加呈先减小后逐渐稳定的变化特征;压缩系数随冻融循环次数的增加而增大,随水泥掺量的增加而减小;结构强度随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,随着水泥掺量的增加而逐渐增大;综合各项性能,建议改良黄土的水泥最佳掺量为8%。

关键词： 冻融循环   强度   孔隙率   改良灰土   图像处理  

摘要： 石灰土作为路基填料代替宕渣是一种较为经济的方案,但灰土初始强度低、硬化速率慢、碳化时间长,不利于快速施工,需要进行改良研究。利用偏高岭土与石灰发生火山灰反应的原理改良灰土,通过单轴压缩试验和三轴压缩试验,分析改良灰土冻融循环条件下力学参数变化规律,利用图像处理技术提取改良灰土图像表面孔隙,建立孔隙率与强度的关系,并通过研究龄期、石灰含量和含水率变化规律,分析偏高岭土改良灰土的机制。结果表明:偏高岭土能够有效提高灰土材料反应速率,改善灰土力学特性;偏高岭土在一定程度上能够恢复冻融循环导致的灰土力学性能损失,降低冰晶体产生的孔隙;灰土强度达到最优后,其强度随着石灰的增加而降低,而经偏高岭土改良后其强度将继续增加;火山灰反应比灰土碳化过程消耗更多的水分,有效提高了灰土的抗冻性能。

关键词： 黄土   木质素磺酸钙   冻融循环   抗剪强度   微观机理  

摘要： 木质素磺酸钙作为一种绿色环保的改良材料,近年来被应用于土体加固领域。为探究木质素磺酸钙对黄土的固化效果,通过开展侧限浸水压缩试验、冻融循环试验、不固结不排水三轴剪切试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,分析冻融循环次数、掺量和围压对木质素磺酸钙改良黄土力学性质和微观机理的影响规律。研究结果表明:掺入木质素磺酸钙,可有效消除黄土的湿陷性。此外,改良黄土的应力-应变曲线随木质素磺酸钙掺量的增加向一般硬化型转变,而随着冻融循环次数的增加,应力-应变曲线向弱硬化型转变。改良黄土的破坏强度随木质素磺酸钙掺量的增加呈先增大后减小的趋势,木质素磺酸钙掺量为1%时破坏强度最高,各掺量改良黄土随冻融循环次数的增加先减小后趋于稳定,同时抗剪强度指标呈现下降的趋势。通过扫描电镜试验和X射线衍射试验,发现改良黄土内部有胶结物生成并填充了土颗粒间的孔隙,使土体密实度提高,进而提高土体强度;而冻融作用导致土颗粒的接触方式由面-面接触向点-点、点-面接触过渡。此外,木质素磺酸钙改良黄土中未发现有新的矿物成分生成,且冻融作用未造成土体矿物成分的消解。

关键词： 冻融循环   长期强度   冻结砂土   粒组   分形维数  

摘要： 在季节冻土区施工时,冷暖交替所产生的冻融循环作用是寒区工程破坏的主要原因之一,还原土体受冻融作用时的性质和状态尤为重要。制备了不同冻融循环次数的砂土试样,使用球形模板压入仪测试冻结砂土的长期强度,利用分形理论以及显著性分析的方法研究了不同冻融循环次数下两种冻结砂土的粒组与长期强度的变化规律。结果表明:对于细砂(FS),分形维数DB与长期强度变化呈极显著正相关,其中≥0.15~0.20 mm和≥0.25~0.40 mm粒组与长期强度的拟合优度较好,为FS的优势粒级;对于中砂(MS),分形维数DB与长期强度呈微正相关,变化呈“竖向N”趋势波动,其中≥0.30~0.40 mm和≥0.40 mm粒组与长期强度的拟合优度较好,为MS的优势粒级;其他粒组含量与长期强度变化并无明显关联。冻融作用改变了土体中粗、细颗粒粒组的含量配比。同时,随着整体粒径区间的增大,优势粒级也随之增大,表现为冻结砂土的长期强度会随着某些粒级含量的增加呈现先降低后升高的趋势。研究结果可为受冻融作用地区长期强度的测定提供理论参考。

关键词： 冰碛土   冻融循环   剪切特性   剪胀性   剪切带   黏聚力劣化  

摘要： 西藏东南地区冰碛土堆积体广泛分布,冻融作用严重影响冰碛土堆积体稳定性。对西藏东南及川滇地区200组冰碛土粒径级配进行对比分析,并通过室内直剪试验研究了不同含水量和冻融循环作用下冰碛土剪切力学特性,结合试样体积变化及水分迁移规律分析黏聚力劣化机制。结果表明:(1)冰碛土粒径范围较广,相比川滇地区,西藏东南冰碛土细粒含量更多;(2)冻融循环后,黏聚力c呈负指数型函数降低,内摩擦角φ波动幅度-6.47%~+5.46%;(3)含水量越高、冻融循环次数越多、垂直应力越大的试样剪胀性越弱,剪缩性越强;冻融循环条件下,含水量越高的试样剪切带厚度变化范围越大;(4)冻融6次后,冰碛土体积无显著增长,水分迁移呈规律性,与黏聚力在冻融6次后劣化减缓相一致。

关键词： 冻融循环   秸秆还田   无机氮   氮矿化速率  

摘要： 为探究冻融作用下添加秸秆对农田土壤氮动态的影响,采用室内模拟试验研究了冻融循环、添加秸秆、土壤湿度以及三者间的交叉作用对土壤有效氮含量和氮矿化速率的影响。结果表明,冻融能显著增加土壤铵氮和无机氮含量,增幅分别为98%和33%,但对硝氮含量影响不显著;冻融作用下,相较未加秸秆的对照,添加秸秆后土壤铵氮含量显著减少了62%,而硝氮含量变化不显著;不同水分处理下,60%和100%水分处理下的铵氮含量和氨化速率显著高于20%的水分处理,而其硝氮含量和硝化速率则显著低于20%的水分处理,60%和100%的水分处理间各指标差异不显著;冻融循环次数显著影响土壤氮动态指标,其中,在第1次冻融循环后,土壤氨化和净氮矿化速率最高,此后显著降低,在第4次冻融循环后,趋于稳定;不同处理下,硝化速率随着冻融循环次数的增加呈现出不同的变化趋势。方差分离结果表明,添加秸秆与水分处理对无机氮含量的方差解释量较大,分别为35.1%和21.2%;冻融循环次数对氨化和净氮矿化的方差解释量较大,分别为56.0%和43.5%;三因素间的交叉作用对土壤硝化作用的方差解释量最大。冻融循环作用对农田土壤氮矿化过程有着重要影响,且影响程度受秸秆添加和土壤水分含量的影响。

关键词： 超低温   断裂韧度   冻融循环   花岗岩   三点弯曲  

摘要： 为了研究超低温条件下冻融循环作用对花岗岩I型断裂韧度的影响,本文采用半圆弯曲(semicircular bending,SCB)试样,选取不同的冻融次数(1、2和3次),对天然状态下的花岗岩进行-160℃超低温冻融循环处理,并对冻融循环后的花岗岩进行三点弯曲试验,分析了-160℃冻融循环对花岗岩I型裂缝尖端局部破坏特征、断裂韧度以及微观结构的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,花岗岩I型裂缝尖端局部化损伤不断加剧,断裂韧度不断降低,岩石内部微裂纹和孔隙数目增多,裂隙长度增加,孔径增大。最后,对比分析了低温与超低温条件下岩石冻胀力和断裂韧度的变化。与低温条件相比,超低温冻融产生的冻胀力更大,当断裂韧度下降幅度近似一致时,岩石在低温下需要冻融循环的次数更多。研究结果可为超低温环境下液化天然气(LNG)的地下存储提供相应的理论参考。

关键词： 冻融循环   硫酸盐侵蚀   纳米SiO_(2)   质量   抗压强度   劈裂抗拉强度   相对动弹性模量   SEM微观  

摘要： 针对西北地区盐渍土环境中混凝土长期受冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用而遭受严重破坏的问题,制备纳米SiO_(2)掺量分别为0 kg/m^(3)、2 kg/m^(3)、4 kg/m^(3)、6 kg/m^(3)、8 kg/m^(3)的混凝土试件,测试试件在冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下的质量、抗压强度、劈裂抗拉强度、相对动弹性模量等研究。结果表明:随着冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用的进行,试件的力学性能逐渐弱化,混凝土内部的损伤越来越严重;质量先增大后迅速降低,抗压强度、劈裂抗拉强度和相对动弹性模量逐渐降低,损失率逐渐提升;综合上述4种指标的数据分析得出,当纳米SiO_(2)掺量为4.0 kg/m^(3)时,各项性能表现最佳。最后借助SEM微观扫描对冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用混凝土损伤机理进行分析。

关键词： 花岗岩   含水率   冻融循环   单轴抗压强度   强度损伤  

摘要： 寒区边坡的岩体在冻融循环作用下,力学性能不断劣化,威胁工程边坡的稳定性。本文以G318线巴塘段内某花岗岩岩质高边坡为研究对象,开展了不同含水率花岗岩经不同冻融次数后的单轴压缩试验,分析了含水率及冻融循环次数对花岗岩强度的损伤特征。结果表明:花岗岩单轴抗压强度随含水率及冻融循环次数的增加均呈非线性衰减;基于含水率及冻融次数建立的花岗岩抗压强度预测模型有较高的准确性;花岗岩冻融损伤因子与含水率和冻融循环次数为非线性正相关关系。该成果可为寒区花岗岩边坡的稳定性及相关岩石力学性质的研究提供参考。

关键词： 花岗岩石粉   水工混凝土   渗透试验   冻融循环试验  

摘要： 为了研究花岗岩石粉细度和掺量对水工混凝土抗冻、防渗能力的影响,对加入了不同细度、不同比例花岗岩石粉的水工混凝土开展了渗透试验和冻融循环试验,探究花岗岩石粉细度和含量对其抗冻防渗能力的影响,结果表明:不同细度下,水工混凝土试样的渗透系数与掺量之间关系都表现为出先逐渐减小,随后快速增大的趋势,存在一个最优的防渗配合比;对于不同细度的水工混凝土,在不同的掺量下其抗渗、抗冻能力有所差异,但与0掺量的对照组相比,两种能力都有大幅度地提升,这也表明只有添加比例合适的花岗岩石粉,才可以在最大程度上提高水工混凝土的防渗、抗冻能力。