关键词： 重塑黄土   冻融循环   动力特性   震陷系数   微观结构  

摘要： 季节性的温度变化常常会引起位于季冻区的黄土地区受到冻融作用,对黄土结构稳定性产生影响,由于黄土本身弱胶结的结构特点,在经历反复的冻结与融化后,土体强度损伤。目前在冻融循环作用下黄土的动力特性仍需要大量学者研究。本文为了研究重塑黄土经过长期冻融循环作用条件下的动力特性、震陷变形特征以及细观机理,依托冻融循环试验、动单剪试验及扫描电镜试验,揭示重塑黄土的动应力应变、动剪切模量、阻尼比等动力学参数随冻融循环次数的影响规律,分析不同冻融循环次数下重塑黄土的震陷变形特征并探究震陷系数与振次的关系,通过微观图像分析土体微观变化特征并结合宏观动力变形阐明其机理。 (1)基于动单剪试验结果,表明冻融循环作用对重塑黄土动应力应变曲线影响显著,黄土的骨干曲线经过5次冻融循环后逐渐趋于稳定且受压缩应力影响作用较大;动剪切模量基本随着冻融循环期数的增加而减小;在低水平压缩应力下,随着冻融循环次数的增加阻尼比不断变大,最大阻尼比对应土体最大能量变化。 (2)对冻融循环下震陷系数特征分析研究得出以下试验结果:冻融循环次数的累积使得动变形增大,震陷系数变化趋势增大。震陷系数曲线随动剪应力出现先缓后陡的特征。即震陷系数曲线在不同的冻融循环次数下随着动荷载的发展,表现出初期增长缓慢的特点,表明在动荷载发展的过程中可能存在一个近似临界动应力,为震陷系数发展速度的节点。 (3)冻融循环作用下重塑黄土震陷系数随振次的增大而逐渐增大但增大过程中急缓程度不一,在冻融作用的影响下,当振次较小时,震陷系数曲线增速较快,土体残余应变快速发展。在同一振次下,冻融循环次数的增加会使震陷曲线逐渐靠上,震陷变形随着冻融循环次数的增多而不断累积变大,试样的残余应变发展越大。 (4)冻融循环作用下重塑黄土结构劣化通过分析微观结构定量参数发现,土中大量新生裂隙引起土体孔隙率改变,土体结构稳定性降低,多次冻融循环后,在长期冻融循环作用下,土体内部颗粒组成新的稳定结构。

关键词： 岩土工程   固化淤泥   干湿-冻融循环   动剪模量   阻尼比   微观结构  

摘要： 为探明镁质水泥基多相胶凝材料固化的淤泥用作路基土的可行性，对不同干湿和冻融循环及加载条件下的固化淤泥进行了动三轴和微观结构试验。从动剪切模量、阻尼比等方面研究了围压、动载荷幅值及加载频率对固化淤泥动力特性的影响，并建立了考虑干湿和冻融循环次数的动剪切模量预估模型。通过定量分析微观孔隙参数，揭示了不同干湿、冻融循环次数后固化淤泥微观结构的演变规律，并进行了微观结构参数与宏观力学性能的关联性分析。结果显示，干湿、冻融循环作用后，试样的动剪模量减小，阻尼比渐增大，且干湿循环引起的刚度衰减大于冻融循环。随着围压和加载频率的增大，固化淤泥的动剪切模量增大而阻尼比减小。干湿和冻融循环作用使固化淤泥的孔隙率增加，大孔隙数目上升，孔隙形态逐渐转变为平滑的扁角状。循环次数和加载频率对固化淤泥动力特性的影响程度大于围压和动应力幅值；微观结构形态参数对固化淤泥动力特性的影响都较为显著，其中孔隙率的影响程度最大。

关键词： 砂质黄土   冻融循环   冻结温度   含水率   抗剪强度  

摘要： 为揭示砂质黄土在冻融循环作用下的强度特性,以榆林子洲某地砂黄土为研究对象,对其进行不同初始条件的冻融循环试验,并测定土体冻融后的三轴剪切强度。结果表明:砂黄土冻融后表面出现明显的结构破坏现象;土体粘聚力随着冻融循环次数增加先减小然后有所回升,土体冻融后的粘聚力随初始含水率的增加而减小,冻结温度对不同含水率土体粘聚力的影响不同;土体内摩擦角在冻融循环作用下有所减小,总体下降量不大;土体强度下降主要受粘聚力劣化影响;高含水率极端低温冻结及低含水率较高温冻结均加速了冻融循环作用对土体强度的破坏。

关键词： 陶粒混凝土   冻融循环   强度等级   抗压强度   弹性模量  

摘要： 为了研究陶粒混凝土在冻融循环作用下的抗压性能,通过不同冻融循环作用,对不同强度等级的陶粒混凝土进行冻融试验研究。试验结果表明:陶粒混凝土的动弹性模量和抗压强度均随冻融循环次数增加而降低,且强度等级越低,降低速率越大;通过将相对动弹模量和相对抗压强度进行拟合,发现二者之间有较好的相关性,可以反应陶粒混凝土冻融损伤规律。

关键词： 路面工程   沥青混凝土   高黏高弹   冻融循环   动态模量   2S2P1D模型  

摘要： 长期冻融循环损伤作用严重影响高黏高弹沥青混凝土服役安全性与耐久性,依据动力学性能研究其冻融损伤特性、损伤机理及发展规律具有重要现实意义。为此,采用宏细观方法从动力学性能衰减角度研究高黏高弹沥青混凝土的冻融循环损伤问题,通过室内冻融循环试验、动态力学行为分析、沥青流变和黏附性测试及内部细观结构观察明确了其性能衰减规律和冻融损伤机制,优化了性能评价指标和损伤演变模型。研究结果表明:2S2P1D模型的拟合优度在0.98以上,能够较好地反映冻融循环损伤对动态力学性能的影响规律。沥青硬化效应和沥青-集料交互作用劣化的相互竞争机制使得高黏高弹沥青混凝土冻融损伤表现复杂,但冻融损伤后能够在常见缩减频率[10^(-3) Hz,10^(3) Hz]中频(中温)区交通荷载和气候环境下保持较好的动态力学性能。高黏高弹沥青混凝土动态力学性能在高频(低温)和低频(高温)区表现出“保持-加速-平衡”的冻融损伤趋势,高频(低温)、低频(高温)极限模量比能够反映内部结构冻融损伤特征,据此建立的损伤演变模型能够较准确地反映内部材料结构劣化规律(判定系数R2>0.95)。研究结果可为高黏高弹沥青混凝土抗冻融性能优化设计与服役耐久性验证提供参考。

关键词： 重塑黄土   冻融循环   三轴试验   冻结温度   破坏强度  

摘要： 为了研究不同冻结温度下冻融循环效应对重塑黄土的力学性能影响规律,以青海海东地区Q_(3)黄土为对象,首先选择冻结温度(-3,-6,-9,-12,-15,-18,-21℃)和冻融循环次数(0,1,3,5,7,9,11,13,15次)为变量进行一系列冻融循环试验。随后将经历过冻融循环作用的重塑黄土进行不排水不固结的三轴试验。研究结果表明:不同冻结温度对经历冻融循环作用后土样的物理力学性质产生了显著的影响作用。重塑黄土在经历不同次数冻融循环作用后其破坏强度整体来说有所下降,并且破坏强度随着冻结温度的不断降低呈现出先减小后增大的变化规律,在-12℃时破坏强度达到最低值。虽然土样冻结后的总体积有所增大,但冻胀变形和收缩变形在土样冻结过程中同时存在,而且随着冻结温度的不断降低,由冻结引起冻胀量先于冷缩量到达极限状态,因此土样体积增量随冻结温度的降低表现为先增后减的变化规律,其破坏强度相应的呈现出与体积增量相反的变化规律。此外,随着冻融循环次数的不断增加,土样破坏强度的变化规律呈现出先减小最后逐渐趋于稳定。同时,冻结环境温度越低,土样破坏强度趋于稳定状态所需冻融循环作用次数越少。抗剪强度指标表现为与破坏强度一致的冻融循环效应,其中内摩擦角对冻结温度变化的响应程度大于黏聚力的影响程度。

关键词： 冻融循环   化学腐蚀   三轴压缩   力学特性   砂岩  

摘要： 为研究季冻区岩土工程中化学腐蚀与冻融循环协同作用对岩土工程的共同作用效果,需要同时考虑水化学腐蚀环境、冻融循环条件和三轴应力状态3种因素的影响。以不同浓度的H_(2)SO_(4)、NaOH或Na_(2)SO_(4)溶液模拟水化学腐蚀环境,以冻融循环条件来模拟气候环境,采用水化学溶液pH值(pH=3、5、7、9、11)和冻融循环次数N(N=10/20/30/40/50次)为主要控制参数,开展化学腐蚀-冻融循环协同作用后砂岩试样的三轴压缩试验。岩样的破坏模式均表现为剪切滑移破坏,应力-应变曲线均可分为压实挤压阶段、弹性增长阶段、屈服阶段和破坏阶段4个发展变化阶段。通过对比不同工况下岩样的物理力学参数,分析化学腐蚀-冻融循环协同下岩样力学特性的劣化规律。研究表明:随着冻融次数的增加,应力-应变曲线中的峰值应力、峰值应变和和模量均减小,岩样的损伤劣化程度增大,屈服阶段的屈服平台和塑性变化特征变弱;强酸性溶液对岩样的损伤劣化最大,峰值应力、峰值应变和模量均明显最小;强碱性溶液对岩样的损伤劣化最小,化学反应析出的沉淀物附着于岩样表面及孔隙、裂隙壁面,抑制了岩样的进一步损伤劣化;围压对岩样三轴力学特性的影响最为显著,随着围压增大,应力-应变曲线中的峰值应力、峰值应变和模量均明显增大,屈服阶段的屈服平台和塑性变化特征变强。研究结果可为寒区岩土工程的建设提供理论依据。