关键词： 冻土   压电智能骨料   冻融循环   动力响应  

摘要： 考虑桩-土的相互作用,在冻融循环作用下,土体的力学性质必然发生变化,构件的动力响应特性也会随之发生变化。为研究瞬态激励下冻融循环作用对桩-土耦合刚度的影响,设计和制作混凝土试验桩模拟基桩,通过压电陶瓷的正压电效应,利用压电智能骨料作为传感器测定冻融循环过程中瞬态激励下结构的波动响应,并对比分析两种不同土体含水率下压电信号的特性和能量大小,提供一种基于压电智能骨料的结构动力响应实时监测方法。试验结果表明,在冷冻过程中,瞬态激励下各测点时域波形幅值减小,而融化过程中,各点的时域波形幅值增大,且土体含水率越高,时域波形幅值变化越大;多次冻融循环后,瞬态激励下的桩-土耦合刚度变小。在不同含水率时,离瞬态激励点最近的两块压电陶瓷(piezoelectric ceramics,PZT)的能量指数平均差别分别为30%、25%,在含水率为6%时,平均每一次冻融循环会使桩-土耦合刚度减小约6%,而在含水率为12%时,平均每一次冻融循环会使桩-土耦合刚度减小约10%。12%的含水率相比6%的含水率,其对桩-土耦合刚度的影响大约高68%。

关键词： 冻融循环   玄武岩纤维   混凝土   编织网   粘结性能  

摘要： 通过对冻融循环后玄武岩纤维编织网增强混凝土(BTRC)标准试件进行拉拔试验,研究冻融循环次数和纤维tex值对玄武岩纤维编织网与混凝土粘结性能的影响。试验结果表明:在冻融循环条件下,BTRC的拉拔破坏为滑移破坏;随着冻融循环次数的增加,纤维束与基体之间的极限拉拔力逐渐降低,冻融循环对BTRC的粘结性能影响明显。基于以上研究,建立了冻融循环后玄武岩纤维束与混凝土的粘结强度理论计算公式。

关键词： 堆石料   冻融循环作用   渗透系数   试验研究  

摘要： 冻土区土石坝在上覆压力下,冻融循环作用对其渗透特性影响较大。依托西南区一心墙堆石坝料场,开展冻融循环下不同上覆荷载的模型渗透试验。研究结果表明:当上覆压力保持不变时,堆石料的渗透性随冻融循环次数的增加而增大,且在冻融循环次数较小时其影响更为显著。当冻融循环次数一定时,堆石料的渗透系数与上覆压力呈幂函数降低的变化趋势。

关键词： 冻胀率   融沉系数   冻融循环   室内试验   预测模型  

摘要： 以青藏高原东部共(和)—玉(树)高速公路玛多段地基的含砂粉土为研究对象,对含砂粉土在多因素(含水率、压实度、荷载)作用下的冻胀率及融沉系数的变化特征展开研究。在封闭系统条件下开展了三向冻融试验,总结了土样冻胀率及融沉系数的变化规律;结合麦夸特法及全局优化法进行了优化计算,建立了预测稳定冻胀率和稳定融沉系数的计算模型。研究结果表明:冻胀率和融沉系数随荷载的增加、压实度的降低、含水量的增加而增加,随冻融次数的增加先增大后减小最后趋于稳定;建立的稳定冻胀率和稳定融沉系数预测模型有较好的拟合效果,因此可用此模型对含砂粉土的稳定冻胀率和稳定融沉系数开展预报。

关键词： 土工试验   淤泥黏土   冻融循环   单轴抗压   单轴蠕变  

摘要： 为研究冻结温度及冻融循环次数对冻结作用下黏土强度的影响,对福州富水地层黏土进行不同温度和不同冻融循环次数下的力学试验,研究其单轴瞬时抗压强度及蠕变规律。结果表明,随着冻结温度的降低,冻土单轴抗压强度逐渐增大,增加幅度逐渐减小,最大达6.56 MPa;随着冻融循环次数的增加,冻土单轴抗压强度逐渐减小,且减少幅度也逐渐减小,最小达1.30 MPa;加载应力水平较低时,冻土的蠕变速率较小,主要为衰减阶段及稳定阶段,加载应力水平较高时,冻土的蠕变速率较大,出现加速蠕变阶段;多次冻融循环后,对单轴抗压强度及蠕变曲线形状影响逐渐减小;未做冻融循环试样在较高蠕变系数时土体基本发生塑性变化,曲线呈硬化型,多次冻融循环后或在较低蠕变系数时,曲线呈软化型。

关键词： 冻融循环   玄武岩纤维   水泥改良风积沙   核磁共振   T2谱   孔径分布   孔隙率  

摘要： 新疆和若铁路沿线属于季冻区,路基基床表层采用玄武岩纤维加筋水泥改良风积沙填筑时,运营期间会长期受冻融循环的影响。为了研究冻融循环作用对玄武岩纤维加筋水泥改良风积沙微观结构的影响,对其进行0,4,7,10,14和18次冻融循环条件下的核磁共振试验,单次冻融循环的冻结和融化时间均为12 h,冻结温度和融化温度分别为−20℃和20℃。研究结果表明:T_(2)时间分布于0.1~10000 ms之间,随着冻融循环次数增加,纤维水泥改良风积沙的T_(2)谱向右移动,达到14次冻融循环后,T_(2)谱的变化不明显;纤维水泥改良风积沙的小孔和中孔的比例随冻融循环次数的增加而降低,而大孔的比例逐渐提高,14次冻融循环后,孔径分布趋于稳定;纤维水泥改良风积沙的孔隙率和最可几孔径随冻融循环次数呈双曲线增长。本文成果解释了冻融循环作用对纤维水泥改良风积沙力学性能影响的微观机理,对沙漠季冻区铁路路基基床的设计与施工具有参考价值。

关键词： 水泥土   抗压强度   冻融循环   冻融次数   疲劳次数   幅值荷载   回归方程  

摘要： 为了研究水泥土在实际应用中经冻融循环和疲劳荷载作用后的力学特性,该文通过室内无侧限抗压试验,分析了水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数及幅值荷载的变化规律。试验结果表明:水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数、幅值荷载的增加均逐步降低;冻融次数及幅值荷载对水泥土抗压强度影响最为显著;构建了水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数、幅值荷载变化的回归方程及抗压强度随其中两因素变化的三维曲面图。

关键词： 冻融循环   力学特性   能量演化   破碎   分形维数  

摘要： 为研究冻融循环作用对岩石力学特性的影响,对砂岩试件依次进行冻融循环处理、单轴压缩实验以及筛分实验,分析不同冻融循环次数下砂岩试件加载过程中的能量演化、分配规律以及破坏后碎屑尺度分布的分形特征,并讨论冻融循环作用的影响效应。结果表明:随着冻融循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模量均呈指数衰减的趋势,峰值应力点对应的耗散应变能及其与总能量比值表现出类似的变化规律。这些试件破坏后的碎屑尺度分布具有分形特征,分形维数在2.50~2.61之间。数据拟合进一步表明冻融循环作用下耗散应变能与分形维数之间呈显著的线性正相关关系,这是因为冻融循环次数越大使得砂岩试件的抗压强度越小,破坏所需的耗散应变能越小,试件破碎程度越不严重,导致相应的分形维数越小。

关键词： 冻融循环   细粒砂岩   巴西劈裂   声发射   抗拉损伤  

摘要： 在煤矿井巷冻结法施工工程中,地下工程结构的破坏常始于受拉区域,因此开展冻融岩石的抗拉强度劣化机理研究有一定意义。对不同冻融循环作用下的砂岩进行巴西劈裂实时声发射监测,从细观层次探讨了冻融作用对砂岩劈裂损伤过程的影响。结果表明:冻融作用引起砂岩物理性质改变,抗拉强度降低;冻融砂岩劈裂损伤在时间域具有连续演进的特征,损伤发育速度在关键时刻有突变,可通过振铃计数峰值进行定性评判;在冻融循环5次前后,损伤发育速度突变,表现为声发射事件频率与能量值突增;随着冻融循环次数的增加,声发射累计能量出现时间提前,持续时长缩短,岩样提前进入弹性变形阶段,呈现由脆性破坏向延性破坏转换的趋势;高能声发射事件多发于损伤快速扩展期,可作为损伤传导和加剧的重要参照;振铃计数和累计能量同步大幅度激增至更高数量级是冻融砂岩破坏失稳时间域的前兆信息;声发射b值先降后升,表明砂岩破坏模式由内部大裂隙破坏转变为持续小裂隙破坏。依据损伤力学理论,基于累计振铃计数所建立的损伤变量能较好反映冻融砂岩抗拉损伤演化过程各阶段及损伤特征。