Na 2 SO 4 盐渍原状黄土冻融过程劣化特性试验研究

发布时间：2022-02-18 03:17

　　选取西安Q₃原状黄土,人工制备不同Na₂SO₄含量的盐渍原状黄土试样。通过冻融作用下的三轴剪切及CT扫描试验,研究了Na₂SO₄盐渍原状黄土冻融过程劣化规律及微细观结构损伤演化机制。结果表明:冻融作用对应力–应变曲线的类型及特征无明显影响,均表现为应变硬化型。破坏偏应力随冻融次数增加逐渐减小,但衰减速率逐渐减小,表现出减速劣化特征;冻融条件下破坏偏应力随着含盐量增加逐渐减小,且表现出线性或加速劣化特征。黏聚力呈现与破坏偏应力相似的劣化特征;内摩擦角变化幅值较小且无明显规律。冻融与盐蚀劣化因子的比值随冻融次数增加逐渐增大但增速逐渐减小,随含盐量增大逐渐减小且衰减速率逐渐减小。CT数ME值呈现与破坏偏应力和黏聚力相似的劣化规律;构建了CT细观损伤变量演化方程,可较好预测试样冻融过程细观结构损伤演化规律。宏细观损伤变量表现出一致的变化规律,表明CT细观结构损伤变量准确揭示了宏观三轴剪切强度指标的劣化机理。 

【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

试样含水率及含盐量分布

图2所示为陕北榆林和延安地区近十年月平均最低气温变化曲线。从图中可以看出，环境温度变化区间在-20℃～20℃之间，因此以当地最低气温（约-20℃）为冻结温度，最高气温（约20℃）为融化温度，进行冻融循环试验。试验方案如下：为保证试样充分冻融，低温-20℃条件下冻结12 h，高温20℃条件下融化12 h，即一个冻融循环为24 h；冻融循环次数N分别为0,1,2,5,10。2.2 三轴剪切试验

图3所示为试样应力–应变曲线变化规律。从图中可以看出，冻融循环过程对黄土试样应力–应变曲线的类型及特征无明显影响，冻融循环前后均表现为应变硬化型。此外，相同冻融循环次数条件下，含盐量变化对应力–应变曲线的变化特征亦无显著影响，亦均表现为“硬化型”的变化趋势。为深入揭示冻融条件下Na2SO4盐渍原状黄土强度劣化特性，取轴向应变为15%时的偏应力作为破坏偏应力亦即试样的强度值，如图4所示。从图中可以看出，冻融循环对强度产生明显的劣化效应，破坏偏应力随着冻融循环次数增加逐渐减小，但降低速率逐渐减小，表现出显著的减速劣化特征；冻融条件下Na2SO4含量亦对强度产生显著的盐蚀劣化效应，破坏偏应力随着含盐量增加逐渐减小，且呈现显著的线性或加速劣化特征。

【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土边坡盐蚀剥落病害特征调查及其水盐迁移规律研究[J]. 许健,郑翔,王掌权.  工程地质学报. 2018(03)
[2]冻融环境下黄土体结构损伤的尺度效应[J]. 叶万军,李长清,杨更社,刘忠祥,彭瑞奇.  岩土力学. 2018(07)
[3]砾类亚硫酸盐渍土盐胀率的简化预测模型[J]. 张莎莎,王永威,杨晓华,王龙,张伟伟,张晓琳.  中国公路学报. 2015(11)
[4]不同含水率下黄土冻融循环对湿陷性影响探讨[J]. 谷琪,王家鼎,司冬冬,许元珺,陈朋,李彬.  岩土工程学报. 2016(07)
[5]冻融循环作用对黄土强度影响的试验研究[J]. 胡再强,刘寅,李宏儒.  水利学报. 2014(S2)
[6]综合考虑盐胀和冻胀时硫酸盐渍土体积变化关系式的建立[J]. 牛玺荣,高江平.  岩土工程学报. 2015(04)
[7]硫酸盐渍土的力学和细观特性试验研究[J]. 张伟,陈正汉,黄雪峰,方祥位,姚志华.  建筑科学. 2012(01)
[8]盐渍土工程与力学性质研究进展[J]. 高江平,王永刚.  力学与实践. 2011(04)
[9]宁南黄河灌区硫酸盐盐渍土盐胀规律及特性研究[J]. 黄雪峰,邱爽,付正锋,哈双,张建华,李佳.  四川建筑科学研究. 2010(06)
[10]膨胀土和黄土的细观结构及其演化规律研究[J]. 陈正汉,方祥位,朱元青,秦冰,魏学温,姚志华.  岩土力学. 2009(01)



本文编号：3630376