冻融循环下冷却温度对粉质黏土力学性质影响的试验研究

发布时间：2018-10-29 22:06

【摘要】：环境温度是土体冻结和融化过程中常见的变量。为明确冷却温度对土体冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,进行不同冷却温度和冻融次数的冻融循环试验及三轴剪切试验,并测定试样冻融循环后的水分重分布和体积变化特征。结果表明,冻胀和冻缩在冻结过程中是同时存在的,且均随冷却温度的降低而增大,两者正负变形量比例关系的不同是土体冻融循环效应多变的主要原因之一。随着冷却温度的降低,由于冻胀先于冻缩达到极限状态,体积增加量呈先增大、后减小的规律,转折点对应的是冻胀和冻缩在微小温差条件下变形附加量相对大小关系发生改变的临界温度值。破坏强度随冷却温度的变化与干密度一致,呈先减小、后增大的规律,以劣化为主。未冻水含量和水分迁移量均随冷却温度的降低而减小,因此冷却温度越低,破坏强度随冻融次数的变化范围越小,达到新的稳定状态所需的冻融次数也越少。黏聚力和内摩擦角随冷却温度和冻融次数的变化规律可以采用Logistic模型拟合与预测,以方便工程应用。
[Abstract]:Environmental temperature is a common variable in the process of soil freezing and melting. In order to clarify the influence of cooling temperature on the freeze-thaw cycle effect of soil, the freezing and thawing cycle tests and triaxial shear tests with different cooling temperatures and freeze-thaw times were carried out on silty clay of Qinghai-Xizang Plateau. The characteristics of water weight distribution and volume change after freeze-thaw cycle were also measured. The results show that frost heaving and shrinkage exist simultaneously in the freezing process and both increase with the decrease of cooling temperature. The difference of the ratio of positive and negative deformation between them is one of the main reasons for the variation of freeze-thaw cycle effect of soil. With the decrease of cooling temperature, because the frost heave reaches the limit state before freezing shrinkage, the volume increase increases first and then decreases. The turning point corresponds to the critical temperature of frost heaving and freezing shrinkage under the condition of tiny temperature difference. The change of the failure strength with cooling temperature is consistent with the dry density, which decreases first, then increases, and is dominated by deterioration. The content of unfrozen water and the amount of water migration decrease with the decrease of cooling temperature. Therefore, the lower the cooling temperature, the smaller the range of damage strength with the number of freeze-thaw times, and the less the number of freeze-thaw times needed to reach the new stable state. The variation of cohesion force and internal friction angle with cooling temperature and freeze-thaw times can be fitted and predicted by Logistic model, which is convenient for engineering application.
【作者单位】：北京交通大学土木建筑工程学院;青海省交通科学研究院多年冻土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室青海研究观测基地;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51378057,41371081) 交通运输部应用基础研究计划(重点平台)项目(2014319363200)~~
【分类号】：U412.22

【参考文献】

相关期刊论文前10条

1 ZHANG Ze;MA Wei;FENG Wenjie;XIAO Donghui;HOU Xin;;冻融过程中土壤颗粒组成的重建:研究综述（英文）[J];Pedosphere;2016年02期

2 张莲海;马巍;杨成松;;冻融循环过程中土体的孔隙水压力测试研究[J];岩土力学;2015年07期

3 谭龙;韦昌富;田慧会;周家作;魏厚振;;冻土未冻水含量的低场核磁共振试验研究[J];岩土力学;2015年06期

4 郑郧;马巍;邴慧;;冻融循环对土结构性影响的试验研究及影响机制分析[J];岩土力学;2015年05期

5 常丹;刘建坤;李旭;于钱米;;冻融循环对青藏粉砂土力学性质影响的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2014年07期

6 周志军;吕大伟;宋伟;梁涵;叶万军;;基于含水率和温度变化的冻融黄土性能试验[J];中国公路学报;2013年03期

7 王天亮;张丽玲;刘尧军;卜建清;;冻融对AS型固化剂改良土工程特性的影响[J];土木建筑与环境工程;2012年05期

8 于琳琳;徐学燕;邱明国;闫自利;李鹏飞;;冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响[J];岩土力学;2010年08期

9 齐吉琳;马巍;;冻土的力学性质及研究现状[J];岩土力学;2010年01期

10 彭丽云;刘建坤;田亚护;;粉质粘土的冻胀特性研究[J];水文地质工程地质;2009年06期

【共引文献】

相关期刊论文前10条

1 孙亚丹;马贵阳;;长输管道∏形补偿器的应力场分析[J];当代化工;2017年07期

2 崔宏环;程卫星;裴国陆;崔乃夫;;单向冻融条件对粉质粘土的力学性质影响及微观机理探究[J];建筑科学;2017年07期

3 胡田飞;刘建坤;刘大伟;;冻结环境温度对粉质黏土冻融循环效应影响的试验（英文）[J];长安大学学报(自然科学版);2017年04期

4 马田田;韦昌富;夏晓龙;陈盼;;NaCl溶液对土体冻结特征影响的试验研究[J];岩土力学;2017年07期

5 Qing Zhi Wang;Jian Kun Liu;Jian Hong Fang;An Hua Xu;;Direct shear tests of coarse-grained fillings from high-speed railway subgrade in cold regions[J];Sciences in Cold and Arid Regions;2017年03期

6 Hong Huan Cui;Yu Tao Ma;Jian Kun Liu;Zhi Yang Wang;;Experimental study of the dynamic behavior of high-grade highway-subgrade soil in a seasonally frozen area[J];Sciences in Cold and Arid Regions;2017年03期

7 林波;张锋;冯德成;马宏岩;冯鑫;;冻融循环作用后饱和黏土的应变速率效应试验研究[J];岩土力学;2017年07期

8 汪恩良;姜海强;张栋;刘风波;;冻融作用对土体物理力学性质影响研究进展[J];东北农业大学学报;2017年05期

9 李剑;潘鹏;崔自治;郝佳兴;;冬灌区粉砂的反复冻融效应[J];科学技术与工程;2017年14期

10 董晓强;陈瑞锋;;冻融循环作用下土体特性研究进展[J];太原理工大学学报;2017年03期

【二级参考文献】

相关期刊论文前10条

1 Ze Zhang;Vadim V.Pendin;WenJie Feng;ZhongQiong Zhang;;The influence of freeze-thaw cycles on the granulometric composition of Moscow morainic clay[J];Sciences in Cold and Arid Regions;2015年03期

2 LI Gui-Yuan;FAN Hao-Ming;;Effect of Freeze-Thaw on Water Stability of Aggregates in a Black Soil of Northeast China[J];Pedosphere;2014年02期

3 张莲海;马巍;杨成松;董晟;;土在冻结及融化过程中的热力学研究现状与展望[J];冰川冻土;2013年06期

4 张泽;马巍;齐吉琳;;冻融循环作用下土体结构演化规律及其工程性质改变机理[J];吉林大学学报(地球科学版);2013年06期

5 王泉;马巍;张泽;赵淑萍;李国玉;毛云程;;冻融循环对黄土二次湿陷特性的影响研究[J];冰川冻土;2013年02期

6 徐宗恒;徐则民;孟庆会;张家明;;黏土矿物及粉粒对昔格达组粉质黏土可塑性的影响[J];工业建筑;2012年08期

7 张世民;李双洋;;青藏粉质黏土冻融循环试验研究[J];冰川冻土;2012年03期

8 王林;张爽;彭少波;;冻融循环条件下武汉红土物理力学性质试验研究[J];安全与环境工程;2012年03期

9 方丽莉;齐吉琳;马巍;;冻融作用对土结构性的影响及其导致的强度变化[J];冰川冻土;2012年02期

10 李顺群;高凌霞;柴寿喜;;冻土力学性质影响因素的显著性和交互作用研究[J];岩土力学;2012年04期

【相似文献】

相关期刊论文前10条

1 商怀帅;尹全贤;宋玉普;覃丽坤;;冻融循环后普通混凝土变形特性的试验研究[J];人民长江;2006年04期

2 余红发;孙伟;李美丹;;混凝土在化学腐蚀和冻融循环共同作用下的强度变化[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2006年04期

3 覃丽坤;宋玉普;姚家伟;;普通混凝土在冻融循环后的力学性能研究[J];大连民族学院学报;2010年03期

4 李莉;姜洪义;许嘉龙;郑怡;回志峰;邱连强;;新型墙体材料冻融循环下的损伤研究[J];新型建筑材料;2010年05期

5 董晓宏;张爱军;连江波;郭敏霞;;长期冻融循环引起黄土强度劣化的试验研究[J];工程地质学报;2010年06期

6 谈云志;吴翩;付伟;万智;张华;张振华;;改良粉土强度的冻融循环效应与微观机制[J];岩土力学;2013年10期

7 宁宝宽,陈四利,刘斌;冻融循环对水泥土力学性质影响的研究[J];低温建筑技术;2004年05期

8 商怀帅;宋玉普;覃丽坤;于长江;;冻融循环后在三向受压荷载下混凝土性能的试验研究[J];水利学报;2006年07期

9 魏海斌;刘寒冰;高一平;方瑛;李长雨;;粉煤灰土冻融循环后的动力特性试验研究[J];岩土力学;2007年05期

10 刘荣桂;付凯;颜庭成;;预应力混凝土结构在冻融循环条件下的疲劳性能研究[J];工业建筑;2008年11期