关键词： 粗颗粒填料   CT值   冻融循环   初始含水率   水分迁移  

摘要： 冻融循环作用和初始含水率是影响粗颗粒填料水分迁移特征和冻胀融沉变形的两个主要因素。为明确冻融循环作用下,不同初始含水率粗颗粒填料的水分迁移特征及细观机制,采用荧光素为追踪剂,以CT细观机理观测为研究手段,开展了不同初始含水率条件下粗颗粒填料的一系列冻融循环试验,探究了温度场和冻深变化、水分迁移图像、补水量变化、最终含水率分布及CT值变化规律等。试验结果表明,冻深基本随冻融循环的次数增加不断加深,初始含水率越大,不同冻融循环作用下冻深的变化越稳定。外界补水量和液态水迁移高度与初始含水率呈负相关。CT扫描结果分析表明,经历多次冻融循环后,试样中的水分迁移导致土体孔隙结构及颗粒构造发生变化,试样的密度普遍增加,孔隙率以减小为主,进而导致土体发生相应变形。

关键词： 危岩体   冻融循环   断裂韧度   冻胀力  

摘要： 寒区危岩体常因温度起伏而受到冻融循环作用,使其力学性能劣化;而危岩体失稳破坏的实质是主控结构面的起裂和扩展问题,建立考虑断裂韧度劣化的危岩体稳定性分析方法能为寒区危岩体工程的长期稳定性评价提供理论依据。首先,根据断裂力学及冰冻结分离压力理论,考虑冻融循环作用对岩石Ⅰ型断裂韧度的劣化和结构面冻胀力,构建冻融循环作用下危岩体稳定性评价模型;其次,基于圆孔扩张理论分析冰的冻胀力作用对岩石内部微孔洞的细观劣化机制,建立冻融循环作用下抗拉强度的细观劣化模型;再次,通过理论分析Ⅰ型断裂韧度与抗拉强度、断裂过程区扩展半径的关系,得到Ⅰ型断裂韧度在冻融循环作用下的演化方程;最后,通过危岩体工程算例,分析冻融循环作用下危岩体稳定性的劣化规律,同时利用算例讨论了敏感参数对危岩体稳定性系数和冻胀力的影响规律。结果表明:危岩体在冻融环境下的稳定性与岩石的抗拉强度、弹性模量、孔隙率、岩屑流失比等因素相关;在冻融循环作用下,半径较小的孔洞产生的冻胀力更大,对危岩体稳定的劣化作用更显著;岩石的弹性模量与冻胀力呈正相关关系,岩石抗拉强度越小更易发生冻胀破坏;当岩屑流失比大于0.8时,冻融循环作用对危岩体的长期劣化作用较强,控制冻胀破坏产生的岩屑流失对寒区危岩体长期稳定至关重要。

关键词： 季冻区   冻融循环   水泥土   统计损伤   微元强度  

摘要： 季冻区公路水泥土路基在历年冻融循环作用下,常发生翻浆、冻胀现象威胁道路行驶安全。为了研究冻融循环作用下水泥土变形破坏全过程,根据弹性模量衰减规律定义冻融损伤变量,假设受荷损伤微元强度服从Weibull概率密度分布,得到受荷损伤变量,从水泥土受荷微单元和冻融微单元之间的关系出发,构建冻融、受荷总损伤变量。引入损伤修正因子,建立新的冻融循环作用下的水泥土统计损伤模型,基于试验成果和线性回归曲线拟合法,求取模型参数。开展不同冻融循环次数下的水泥土三轴压缩试验,分析损伤累积规律,利用所建模型辨识水泥土试验数据,证明所建模型的合理性和可行性。研究成果为冻融循环作用下水泥土力学行为模拟和季冻区公路路基设计、施工及养护提供一定参考。

关键词： 古青砖   冻融循环   单轴压缩   微观结构  

摘要： 青砖砌体作为古建筑墙体的主要材料,其结构疏松多孔,容易吸收环境中的水分达到饱水条件,消融的雪水加上长久的正负温循环作用使其结构极易产生冻融损伤。本文对饱水青砖进行不同次数的冻融循环试验,将冻融后的试件进行单轴压缩以及扫描电镜试验,从宏观和微观两个角度探究冻融循环作用对饱水青砖砌体力学性能和损伤劣化的影响规律。结果表明:饱水青砖材料在冻融过程中出现冻裂、缺棱掉角、片状剥落等损伤破坏模式,内部结构由密实连结状态逐步转为疏松颗粒分布状态。砖材的损伤值、质量损失率和强度损失率均随着冻融循环次数的增加呈非线性上升趋势,其动弹性模量、相对动弹性模量和峰值强度均随着冻融循环次数的增加而减小,根据试验数据可以构建出冻融作用下青砖的损伤演化方程,为古城墙砖材料在饱水状态下的力学性能研究提供理论参考。

关键词： 岩石力学   冻融循环   注浆固结体   浆-岩界面层   核磁共振  

摘要： 为研究冻融循环作用下注浆裂隙岩体的微观孔隙演化规律及其剪切力学响应,选用普通水泥(P型)、超细水泥(C型)及环氧树脂(H型)3种注浆固结体试样,进行冻融循环、核磁共振(NMR)及剪切试验,分析冻融循环过程中浆-岩界面层表观、微观孔隙结构变化特征及其剪切力学特性,研究宏微观多尺度注浆固结体破坏机制。结果表明:(1)随冻融循环次数增加3类试样均出现不同程度颗粒剥落、脱落及开裂现象,P型浆-岩界面层冻融劣化程度最为严重,其次为C型,H型表现最好;(2)3类试样浆-岩界面层核磁共振T;谱曲线演化趋势相近,且随冻融循环次数增加呈右移趋势,初始孔隙大小表现为P型>C型>H型,在冻融循环过程中,孔隙孔径表现出由微孔向介孔、介孔向大孔演化的特征。(3)浆-岩界面层的冻融劣化主要由内部水分在循环温度作用下的固液相变及迁移引起的,且注浆材料的不同对浆-岩界面层冻融劣化程度有较大影响。(4)3类试样整体剪切应力-应变曲线趋势接近,但剪切强度(τ;)和剪切刚度(K;)大小分别为H型试样最大,其次为C型,最小为P型,且3类试样τ;和K;均随冻融循环次数增加而降低。(5)注浆固结体的T;谱谱面积和剪切强度具有函数关系,以此为基础,得到不同冻融循环次数下基于微观孔隙演化规律的浆-岩界面层剪切破坏机制,即剪应力作用下,浆-岩界面层内部孔隙在尖端起裂并与相邻孔隙连接成微裂隙面,微裂隙面沿浆-岩界面层扩展形成宏观裂纹,最终导致注浆固结体沿浆-岩界面层的剪切破坏。研究结果为评价季冻区裂隙岩体注浆效果、提高岩体工程稳定性提供理论依据。

关键词： 冻融循环   植被混凝土   团聚结构   淋溶流失率  

摘要： 植被混凝土生态修复技术是当前国内用于裸露陡边坡植被恢复的典型技术之一,具备肥力持续供给能力是植被混凝土有别于其他建筑材料的基本属性。冻融循环作用下物理结构剧变导致养分固持能力减弱是限制植被混凝土在高寒地区应用的关键因素,但养分固持能力变化的深层原因尚不清楚。通过控制性试验,以初始含水率和冻融循环频次为变量,测定了植被混凝土水稳性团聚体粒径分布、团聚特征参数、主要养分含量及其淋溶流失率的变化规律。结果表明:随初始含水率提高,植被混凝土中水稳性微团聚体向大团聚体转化,尤其以≥1~2mm粒组增幅最多,团聚特征参数变化也反映出团聚体稳定性随之提高;冻融循环导致水稳性团聚体平均粒径不断减小,但会随冻融频次增长逐步趋于稳定。初始含水率的提高促使各养分含量略有增加;冻融循环作用下有机质、铵态氮、有效磷、速效钾含量仍有增长,但硝态氮含量不断降低。同时,冻融循环还会导致各养分淋溶流失率不断增大,最大增幅可超过90%,并随冻融频次增长趋于稳定。这说明冻融循环对养分固持能力的影响会逐步减弱,而且侧面反映出团聚结构与养分固持能力间存在紧密联系。Pearson相关性分析进一步表明,团聚特征参数与各养分淋溶流失率均达到显著相关水平,综合考虑显著性水平与相关性系数绝对值,认为团聚特征参数中几何平均直径与各养分淋失率相关程度最高,最适合用于表征植被混凝土的养分固持能力。上述研究结果证实,冻融循环作用下团聚效应减弱是导致植被混凝土养分固持能力降低的深层原因。

关键词： 铁路路基   强度特性   RST混合土   冻融循环  

摘要： 对冻融循环作用后的橡胶颗粒混合土(RST混合土)进行无侧限抗压强度试验,分析强度影响规律。结果表明,在28d养护龄期,虽然掺入橡胶颗粒的RST混合土抗压强度相对水泥土会降低,但是其抗冻融性能比水泥土强;冻融循环5次后,随着水泥掺量的增大,掺有橡胶颗粒的试件强度的提高率明显强于未掺入橡胶颗粒的试件;冻融循环5次后,橡胶颗粒的掺入从一定程度上减缓了由于含水量的不同而导致的RST混合土强度的降低速率。

关键词： 再生骨料   混凝土界面   抗剪强度   冻融循环  

摘要： 在水利工程除险加固施工中,新老混凝土结合面往往是工程质量的薄弱部位,提高结合面的质量具有重要工程意义和价值。文章通过室内试验的方式,探讨了冻融循环下再生骨料混凝土新旧界面抗剪性能的影响因素和变化规律,并提出了具体的施工建议,对再生骨料混凝土在水利工程建设中的应用具有一定的指导和支持作用。

关键词： 水泥土   冻融循环   无侧限抗压强度   劈裂抗拉强度   纵波波速  

摘要： 为研究冻融循环对水泥土力学性能与声学特性的影响,对水泥土进行 0、10、30、60、90、120 次冻融循环,并在每次冻融循环后按照规范要求进行无侧限抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验以及超声波检测试验,建立冻融循环与劈裂抗拉强度、强度与纵波波速关系式。试验研究结果表明:冻融循环周期在 0~120 次时,水泥粉质黏土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度以及纵波波速均呈现逐渐降低的趋势,且试样的脆性破坏特性愈加明显;水泥粉质黏土的强度与纵波波速之间存在较好的线性关系,其强度越低,对应纵波波速越小;冻融循环使得水泥粉质黏土内部水分凝结成冰,体积膨胀,产生较多的微裂纹,融化后裂纹进一步扩展,强度因此降低。

关键词： 冻融循环   心墙土料   力学特性   双硬化本构模型  

摘要： 在高海拔寒冷地区,冬季施工时气温变化导致的冻融循环会引起大坝砾石土心墙料的力学特性变化。本文以高海拔地区砾石土心墙料为研究对象,研究了冻融循环作用下三轴固结不排水时砾石心墙土料的力学特性。冻融循环的设定冻结温度为-15℃,融化温度为20℃,冻融过程中无水补给,冻结过程和融化过程各为12 h,设置了0、1、5、10、20共五组冻融循环次数,围压分别为50 kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa。试验结果表明试样均表现为应变硬化和体缩特性,且冻融循环作用使得砾石土的抗剪强度不断增强,且1次冻融循环后增加,10次冻融循环后趋于稳定。最后,把冻融循环对砾石土力学特性的影响考虑到双硬化本构模型的参数中,验证结果表明不同冻融次数下偏差应力和孔压的计算值与试验值均吻合较好。