关键词： 液氮冻融循环   波速系数   循环荷载   单轴抗压强度   疲劳寿命  

摘要： 液氮注入低渗煤层致裂、增透是提高瓦斯抽采率的新技术。液氮是超低温流体,与煤作用的温度应力引起煤结构损伤和力学特性改变,进而影响煤矿安全开采。为揭示液氮冻融循环作用对煤力学特性的影响,将取自于纳林河矿的原煤,制成饱水煤样,开展液氮冻融循环和力学特性试验。通过波速测试、单轴压缩试验和循环荷载试验测试液氮作用前后煤的波速、弹性模量、单轴抗压强度、泊松比、压密应变、破坏应变和疲劳寿命的变化,分析液氮冷冻和冻融循环次数对煤力学特性的影响规律。结果表明,液氮冷冻和液氮冻融循环次数对煤力学特性有很大影响。液氮冷冻后,煤样结构损伤,力学性能劣化。液氮作用1次,煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、破坏应变、疲劳寿命分别降低了32.9%、0.2%、29.9%、35.9%和22.7%,泊松比和压密应变分别增加了18.2%和2.1%。液氮作用3次煤样波速、弹性模量、单轴抗压强度、破坏应变、疲劳寿命分别降低了44.9%、20.8%、57.8%、44.7%和42.3%,泊松比和压密应变分别增加了59.1%和16.7%。随着液氮冻融循环次数的增加,煤样结构损伤和力学性能劣化加剧。单轴抗压强度、疲劳寿命与液氮冻融循环次数呈负指数函数关系,弹性模量和压密应变与液氮冻融循环次数呈线性关系。

关键词： 道路工程   沥青路面   乳化沥青冷再生混合料   饱水状态   冻融循环   宏微观分析  

摘要： 目的研究乳化沥青冷再生混合料在冻融循环作用下宏微观损伤情况,揭示损伤规律.方法基于室内试验分析不同饱水状态下乳化沥青冷再生混合料经历不同冻融循环作用下的空隙率、高温性能和低温性能,运用扫描电镜(SEM)观测水泥乳化沥青复合胶浆微观形貌和化学元素组成.结果经历冻融循环20次,完全干燥、50%饱水和完全饱水状态下乳化沥青冷再生混合料空隙率增加幅度为3.0%、14.2%和19.5%,高温贯入强度降低幅度达20.6%、31.8%和49.1%,贯入深度增加幅度达24.5%、53.5%和80.4%,低温劈裂强度降低幅度达22.5%、44.7%和56.1%;经历冻融循环10次,乳化沥青与水泥水化产物分离,水泥乳化沥青复合胶浆晶体中碳元素质量分数降低幅度达56.4%,钙元素和硅元素质量分数增加幅度达2.50倍和2.17倍.结论冻融循环作用使乳化沥青冷再生混合料空隙率增加、高低温性能下降、复合胶浆损伤.

关键词： 冻融循环   单轴压缩   破坏断口   分形几何  

摘要： 寒区岩石的力学特征往往受到冻融循环和荷载的共同影响,冻融岩石单轴压缩破坏断口蕴含着与冻融循环和荷载有关的损伤演化信息,冻融岩石单轴压缩破坏断口研究对冻融岩石断裂破坏机理分析有重要价值。为研究冻融岩石单轴压缩破坏断口形貌特征及其与宏观力学参数之间的关联性,通过摄影观测经历不同次数冻融循环的砂岩单轴压缩破坏断口形貌,采用像素点覆盖法计算断口分维值,探究了断口分维值与宏观力学参数之间的关系。结果表明:随着冻融次数的增加,冻融砂岩的力学性能劣化,单轴抗压强度、弹性模量、断口分维值、耗散能密度逐渐减小,峰值应变增大;单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度均与断口分维值之间存在指数关系,断口分维值越大,对应的单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度越大。冻融岩石单轴压缩破坏断口分维值可作为寒区岩体断裂破坏机理分析的有效参数。

关键词： 河道治理   掺合料土体   冻融循环   三轴剪切   抗剪参数  

摘要： 针对河道工程中土体三轴力学特征开展分析研究,获得了冻融循环次数、糯米浆掺量分别与土体峰值偏应力为负相关,掺入糯米的浆土体峰值偏应力均高于纯土体,围压增大,可抑制糯米浆掺量对土体应力削弱效应;相同糯米浆掺量、密度的试样弹性压密点应变为一致,其中以糯米浆掺量5%为最大,达2.6%。研究了峰值偏应力随糯米浆密度为先增后减变化,相同条件下密度1.02 g/cm^3、1.06 g/cm^3时的峰值应力分别为密度1.04 g/cm^3的77.2%、87.2%;围压不仅可促进偏应力增长,且高围压作用可弥补冻融循环效应对土体物理损伤效应。分析得出掺合料土体抗剪特征参数均高于纯土体,糯米浆密度1.04 g/cm^3试样的黏聚力最大,黏聚力随冻融循环次数增加而递减,循环10次、15次相比循环5次分别降低了14.3%、23.8%;糯米浆密度、冻融循环次数对试样内摩擦角影响均较小。研究成果为水利工程中掺合料土体强度设计提供参考。

关键词： 冻融循环   石窟砂岩   宏观   细观   层理  

摘要： 为研究不同状态下石窟砂岩冻融循环过程中物理力学性质发展规律,选取完整和缺陷饱和状态、完整和缺陷自然状态、完整和缺陷干燥状态6种不同状态石窟砂岩进行试验研究,通过宏观--细观角度分析砂岩在冻融循环作用下物理力学性质损伤规律。试验结果表明:饱和含层理缺陷岩样受冻融循环质量损失最为显著,对于含层理缺陷或完整无缺陷岩样,含水状态越高,质量损失率越大;在未冻融前各组岩样的纵波波速均随着含水状态的提高而降低,随着冻融周期的增加,所有岩样的波速均有所下降;未冻融条件下完整组岩样抗压强度显著高于含层理缺陷岩样,随着冻融周期的增加,完整岩样抗压强度依然大于含层理缺陷岩样,且含水状态越高,抗压强度越低;在冻融循环作用下,细观观测中含层理组岩样的裂隙条数多于完整组岩样,含层理缺陷组岩样中出现裂隙汇交,而完整组未出现.最后含层理缺陷组岩样裂隙方向大致都平行且沿着层理方向,而完整岩样裂隙无确定方向。在冻融循环作用后,岩样均受到损伤,其中含层理的岩样最为显著。

关键词： 盐渍土   冻融循环作用   土力学   水盐迁移   盐—冻胀影响因素  

摘要： 盐土和碱土及盐化、碱化后的土壤总称为盐渍土。盐渍土含盐量较高会导致土体破坏,在道路工程中会对路基造成破坏,给道路的修建和后期维护造成极大困难。为了深入了解冻融循环条件下,影响盐渍土冻胀、盐胀的因素以及盐渍土内部水盐迁移的规律和影响因素,从冻融循环对于盐胀和冻胀影响的研究,冻融循环条件下盐渍土的水盐迁移和应用粉煤灰对盐渍土性能改良三个方面进行分述,可供盐渍土地区道路施工设计参考,在此基础上对于冻融循环条件下道路路基盐渍土特性研究进行展望。

关键词： 高铁隧道   冻融循环   瞬时应变   长期强度  

摘要： 为研究季冻区铁路隧道围岩的长期稳定性,以京沈高铁三棱山隧道工程为依托,采用TAW-2000岩石力学试验系统对该隧道围岩(砂岩)进行不同冻融循环次数下的单轴压缩蠕变试验,以揭示岩石在冻融作用后的蠕变力学特性.结果表明:随着冻融循环次数的逐渐增大,岩石瞬时变形量、蠕变变形量、蠕变总时长、破坏时的荷载水平及长期强度均逐渐减小;而最后一级荷载水平作用下的蠕变时长则随冻融循环次数无明显变化,且岩石蠕变曲线呈典型的衰减、等速、加速3阶段蠕变特性.研究结果可为季冻区隧道等地下工程提供试验依据.

关键词： 冻融循环   偏心受压   承载力性能   抗压强度  

摘要： 本文通过冻融循环试验,观测不同冻融程度下构件状态,分析质量、动弹性模量、抗压强度、抗拉强度变化规律。通过钢筋混凝土柱偏心受压静载试验,分析不同冻融循环程度、偏心距下构件破坏形态、挠度、开裂及极限荷载变化规律,分析大偏心、小偏心受压构件承载力规范公式计算的适用性。结果表明:构件剥蚀程度随着冻融次数逐步加深,质量、动弹性模量、抗压强度、抗拉强度均随着循环次数增加非线性减少;偏心距不大于36mm时构件柱为小偏心脆性破坏,偏心距大于36mm时为大偏心延性破坏;构件柱挠度随着冻融循环程度以及偏心距增大而增大;开裂荷载、极限荷载随冻融循环程度增加呈降低趋势;极限荷载规范理论值与实测值对比表明,规范公式适用于冻融后偏心受压柱承载力计算。

关键词： 盐渍土   水盐迁移   温度   土壤改良   冻胀   盐胀   抗剪强度   变形  

摘要： 盐渍土在冻融循环作用下会发生水盐迁移,造成土体结构破坏及强度损伤,给工程建设造成危害。为深入认识和总结盐渍土水盐迁移规律、影响、治理措施等研究成果,分别对盐渍土室内试验、现场试验、土体病害机理及改良措施等的现状、结果、问题进行了简要回顾和总结,讨论了土体含水量、含盐量、盐分种类、荷载、温度、干密度等对水盐迁移的影响及影响程度,重点介绍了基于自然环境下的水盐迁移试验所取得的水盐迁移运动分布特征、土层温度场变化特征方面等研究成果,并指出水、热、盐、力四场耦合因素下的试验研究是未来盐渍土研究的方向。冻融循环作用下的盐渍土的水盐迁移作用会导致土体盐-冻胀现象,进而引起盐渍土物理力学性质变化,而相关研究表明充分运用地基加固、固化剂加固和温度控制等措施隔绝水盐运移通道、减小温度对土体的干扰可以实现对盐渍土的治理和改良。

关键词： 道路工程   含盐粉土   试验研究   动弹性模量   骨干曲线   冻融循环   核磁共振  

摘要： 山东省黄泛区地处季节性冻土区,当地大量采用含盐粉土修筑公路路基,冻融循环作用后路基土动力性能受损,在车辆荷载作用下会发生路基翻浆病害。为研究冻融作用、盐分含量对饱和路基粉土动力性能及细观结构特征的影响,针对不同含盐量粉土开展有侧限封闭冻融试验,采用振动三轴试验测试多次冻融作用后解冻状态土样的骨架曲线、动模量和动阻尼比,同时采用核磁共振技术测试经历多次冻融循环后解冻状态饱和土样的横向驰豫时间T2谱曲线。研究结果表明:冻融作用后动应力幅值与动应变幅值之间符合修正的Hardin-Drnevich模型,当冻融6次后骨架曲线趋于稳定;初始动模量损伤度随冻融循环次数呈双曲线型增大,氯化盐含量小于12%时,随含盐量增加初始动模量损伤度呈线性增大;阻尼比随动应变幅值增大增加明显,随盐分含量、冻融次数增加而增大;随冻融次数增多,T2谱曲线主峰信号强度幅值减小,同时会产生横向驰豫时间长的波峰;T2级配曲线趋于连续光滑,形态趋于相似,不均匀系数和曲率系数趋于稳定;无盐粉土T2级配曲线的不均匀系数逐渐减小,并约稳定于5.6,曲率系数先减小后增大,并约稳定于0.986;当经历冻融6次后,随含盐量增加,T2级配曲线不均匀系数先增大后减小,曲率系数先减小后增大。