关键词： 黄土   冻融循环   电子显微镜   微观结构   几何结构  

摘要： 冻融循环作用可通过影响寒区土体结构致使基础设施发生破坏,而导致工程失稳宏观现象的根源来自于冻融作用改变了土体的微观结构。为探索冻融作用下土体微观结构变化规律,将富平黄土作为研究对象,分别对其进行0、4、6、8、10、50、100次冻融循环下的电镜扫描观测试验,得到对应次数下的微观照片,对其从颗粒形态、连结方式、排列形式对孔隙的影响三方面进行分析,并且将微观照片中出现的颗粒接触方式以几何模型的方式进行归类,研究几何模型随冻融循环次数增加后的变化规律。结果表明:随着冻融循环次数的增加,土颗粒大小朝着均一性的方向发展,平均粒径呈先减小后增大趋势;颗粒的连结形式从面胶结为主逐渐演变为点接触为主最终再回归为面胶结为主;土体在0~6次冻融循环时孔隙率呈下降趋势,6~8次冻融循环时孔隙率快速上升,之后随着冻融循环次数的增加孔隙率逐渐减小;粒状粒子几何模型变化规律从棱边接触逐渐过渡为粒面接触,扁平状粒子几何模型变化规律从初始粒面接触为主逐渐演变为棱边接触为主,最终再演变为粒面接触。

关键词： 冻融循环   高速公路   路基填土   动力学   动三轴试验  

摘要： 以位于季冻区内的河北省张承高速路基填土为研究对象,在设计满足实际工况下的冻融循环的试验基础上,采用室内动三轴试验,分析不同影响因素包括冻融循环次数、压实度、围压及振动频率下各项动力学参数的变化情况,应用多元非线性回归的线性化分析方法,建立动黏聚力与最大动弹性模量的回归公式,识别路基填土在冻融循环作用后的动载作用下的动力学特性变化规律,为解决季冻区高速公路路基填土冻融病害提供相关数据和理论支持。

关键词： 冻融循环   污泥固化   三维力学特性   应力-应变关系   破坏准则  

摘要： 为了研究城市污泥固化土在经过不同冻融循环次数后的强度和变形特性,通过真三轴试验,对CJYT-1型固化剂固化的污泥土进行了试验研究。得到了在经过冻融循环次数N=0、1、3、5、8、10后的应力-应变关系曲线及强度和变形特性,并分析研究污泥固化土的中主应力比b及冻融循环次数N对土体强度参数的影响。试验结果表明:冻融循环试验中,污泥固化土的无侧限抗压强度及密度都随冻融循环次数的增加而逐渐减小,在8次循环后变化减缓趋于稳定;黏聚力c’b代及内摩擦角φ’b都表现为随b增大而增大,与b=0相比,b=1时c’1、φ’1/增长率最大分别可达16.77%和12.3%;随着冻融循环次数N的增加,土体的破坏强度逐渐减小,破坏应力比Mb总体呈减小的趋势,试样剪胀现象变化不明显,黏聚力c’b代和内摩擦角φ’b随着冻融循环次数N的增大而减小。基于Lade-Duncan及Matsuoka-Nakai两个常用破坏准则,结合污泥固化土真三轴试验数据,提出并验证了适用于污泥固化土的破坏准则,并根据该准则的φ’b-b关系曲线分析了b值对其的影响。对比提出的破坏准则、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai破坏准则,试验结果更趋近于新提出的破坏准则。

关键词： 冻融循环   孔隙水压力   上覆荷载   冻胀应力  

摘要： 受季节性气候变化和昼夜交替的影响,处于寒区的地表浅层土体不可避免地会发生冻融循环作用。冻结过程引起土体的膨胀变形,融化过程引起土体的压缩沉降变形。同时冻融交替变化会诱发渠基土的结构与物理力学性质发生显著改变,从而危害工程设施的服役性。土体所处的应力环境是影响冻融过程中土体变形发展的关键因素。为了研究不同上覆荷载条件下冻融循环过程对寒区渠基土变形与冻胀应力发展特性的影响,开展了一系列冻融循环试验。结果表明:在上覆荷载为10k Pa时,冻融循环会使土体产生膨胀变形;当上覆荷载为50k Pa或100k Pa时,冻融循环会使土体产生非常明显的固结沉降,且上覆荷载越大,沉降量也会越大。随着冻融循环次数的增加,土体在其所处的应力环境下逐渐形成相对稳定的固结结构,单次冻融过程中产生的冻胀量与融化固结量趋于相等,即冻融稳定系数趋于1。在不同上覆荷载条件下固结稳定后,保持试样两端约束的位移不变,发现土体冻融过程中产生的最大竖向冻胀应力随冻融循环次数的增加不断衰减,且冻胀应力的发展与孔隙水压力的变化具有一致性。因此,通过对恒定上覆荷载条件下冻融过程中正冻与正融界面附近孔隙水压力分布的研究,可揭示冻融过程中土体变形发展的内应力机理。

关键词： 冻融循环   纤维混凝土   界面过渡区   粉煤灰   相关性  

摘要： 为探究冻融循环作用对纤维混凝土界面过渡区特征的影响,分别测试了0~300次冻融循环作用下混凝土抗压强度、界面区厚度及硬度值,结果表明随冻融循环作用次数增加,纤维混凝土抗压强度及界面区硬度值下降、界面区厚度增加,冻融循环次数超过150次时界面区性能衰变更为明显;同时对不同粉煤灰掺量的纤维混凝土冻融循环后的界面区性能进行测试,发现粉煤灰能有效降低由于冻融循环造成的界面区性能劣化,粉煤灰掺量为15%时纤维混凝土界面区硬度最高、厚度最小。

关键词： 冷拌冷铺沥青混合料   抗水损害性能   冻融循环试验   浸水车辙试验  

摘要： 为对冷拌冷铺沥青混合料的路用性能进行研究,文章以冻融循环试验以及浸水车辙试验的方式分别对两种沥青混合料进行研究,并通过试验结果分析影响冷拌冷铺沥青混合料抗水损害性能的因素。

关键词： 微硅粉   水泥土   冻融循环   抗压强度  

摘要： 为提高微硅粉在工程中的利用率,文章研究了微硅粉掺量对水泥土性能的影响。通过冻融循环下无侧限抗压强度试验结果表明:水泥土中掺入微硅粉不仅能有效提高其强度,其在冻融循环下的强度增强更加明显。上述研究不仅为提高水泥的抗压强度提供了可行方案,还为微硅粉水泥土在季节冻土地区的应用提供一定的技术支持。

关键词： 玄武岩纤维   矿渣粉   粉煤灰混凝土   损伤量   力学性能   微观结构   气孔结构参数   灰熵关联度  

摘要： 对玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土(BF-SP-FAC)进行了单轴抗压试验、劈裂抗拉试验、冻融循环试验、气孔结构测试试验和SEM分析。研究了不同冻融次数下BF-SP-FAC冻融损伤量、抗压强度、抗拉强度的变化,分析了气孔结构参数(含气量、气孔比表面积、气泡间距系数和气泡平均弦长)与BF-SP-FAC抗压强度、抗拉强度、冻融损伤量的关系,运用灰关联熵分析法讨论了BF-SP-FAC气孔结构参数对抗压强度、抗拉强度、冻融损伤量影响的主次关系。结果表明:相同冻融次数下,与其他纤维掺量相比,玄武岩纤维掺量为0.18vol%时,BF-SP-FAC抗冻性能较好,抗压强度和抗拉强度最高;在相同玄武岩纤维掺量下,随含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长的增大,BF-SP-FAC抗压强度和抗拉强度减小,而冻融损伤量增大;随气孔比表面积的增加,BF-SP-FAC抗压强度和抗拉强度增大,而冻融损伤量减小。气孔比表面积是影响BF-SPFAC强度的最主要因素,而气泡平均弦长是影响BF-SP-FAC冻融损伤量的主要因素,最小灰熵关联度分别为0.998和0.993。气孔结构参数与强度、冻融损伤关系的建立,可预估混凝土的强度与冻融损伤。

关键词： 冻融循环   含黏粒粉砂   循环三轴试验   动剪切模量   阻尼比  

摘要： 为研究寒区饱和含黏粒粉砂的动力学特性,对松花江河漫滩饱和含黏粒粉砂土进行循环三轴试验,分析冻融循环、动应力幅值、有效围压、荷载频率等环境因素对饱和粉砂土动剪切模量与阻尼比的影响。结果表明:冻融循环对饱和粉砂土动剪切模量与阻尼比影响显著,表现为在不同冻融次数区间内两者不单一变化;未冻融饱和粉砂土动剪切模量随动应力幅值、有效围压、荷载频率的增大而增大,而阻尼比随动应力幅值、有效围压、荷载频率的增大而减小。并进一步提出了可预测该种土不同工况下动剪切模量与阻尼比的经验公式。研究成果可以为粉砂土在路基工程中的稳定性与安全性设计提供参考。

关键词： 水泥改良土   冻融循环   龄期   强度变形特性  

摘要： 为了探究水泥改良砂土在冻融条件下的力学特性,选取北方季冻区常见的砂土为研究对象,通过无侧限抗压强度实验和冻融循环实验,分析了水泥掺量、龄期和冻融循环次数对水泥改良砂土强度及抗冻性能的影响.结果表明:随着水泥掺量的增加,水泥改良砂土的无侧限抗压强度有所提高;水泥掺量越大,水泥改良砂土在高龄期下的强度增长率越高;随着循环次数的增加,水泥改良砂土的质量损失率呈先增加后减小的趋势;随着循环次数的增加,水泥改良砂土的抗压强度呈曲线趋势减小,并且在到达一定循环次数后其强度基本保持不变;冻融循环会使水泥改良砂土的峰值应力不断减小,但其到达峰值应力时的应变基本没有变化;综合考虑各项指标,建议采用14%~17%的水泥掺量进行季冻区路基的设计和施工。