多次冻融循环条件下格栅加筋黏土土体上部含水率变化规律试验研究
基于冻融作用的土体含水率降低技术研究
基于冻融作用的土体含水率降低技术研究外部环境温度降低，土体表面开始冻结，形成冰透镜体，使未冻结土体中的水分向上迁移到达冻结峰面，从而降低高含水量土体中的含水率。
本研究采用大型沙袋代替现场土体罐，进行冻结干燥试验的研究，试验结果表明：采用冻结干燥的方法，可以降低土样中的含水量；在寒冷地区采用冻结干燥的方法降低土体含水率是可行的，该技术使土样的改良操作简单，且经济有效。
标签：土体，含水率；冻结干燥；冰透镜；脱水1 概述由于河流、湖泊和沼泽等土的含水率高，强度低，未经处理的土无法用作土木工程材料。
这些废土的丢弃势必会占用水率土地面积，增加环境负担，同时造成资源浪费。
因此，亟需研究对这种高含水率土的有效利用。
文章利用寒冷气候的作用来降低高含水率土体的含水率。
sato等利用寒冷气候的作用以及专门制作的土体罐通过现场试验对高含水率土体进行脱水作用，结果表明，该方法对降低土体含水率有良好的效果（sato等2009、2010、2011）。
然而，该方法在实际使用中成本较高，其主要原因是这种特殊土体罐的造价高且土体改良前后土体罐的转运困难。
因此，文章基于寒冷气候的脱水的方法，采用大型沙袋代替特制的土体罐，通过冻结高含水率土体，产生冰透镜来降低含水率。
相比于之前的方法，该方法会大大降低土体改良费用。
2 凍结干燥的原理冷冻干燥原理如图1所示，该原理适用于寒冷地区土体的冻结从而降低高含水率地基的含水率。
在土体冻结过程中，细粒土易发生冻胀，水分从未冻层迁出，在冻结面附近形成冰透镜体。
随着温度降低，热平衡被打破，冻结区域向深层延伸，导致冻结区域的冰透镜成层分布。
当这些冰透镜体完全形成，使得下面不冻区的水分降低，土体的含水率会也显著降低。
3 试验方法当土体冻结的区域越大，脱水效果越好，因此冻结干燥使用球形沙袋。
本试验采用宽120cm、高70cm，体积为1m3的聚酯袋装满高含水率土，将其置于寒冷气候条件下，经过冻结一段时间后测试其性能。
冻融循环作用下不同初始含水率土体损伤效应研究
新疆地处亚欧大陆腹地,冬季气候寒冷多降雪,冻融循环作用下土体损伤现象尤为严重,对区内工程建设造成了一定的阻碍。
为有效解决此类灾害,提出合理有效的解决措施,近年来已有部分学者对冻融循环作用下不同初始含水率土体物理、力学性质的变化进行了实验研究。
胡田飞等[1]通过实验得出在一定范围内,土体冻融循环劣化效应会随着初始含水率的增大而加剧,但当含水率增大至接近塑限后,冻融循环会转而起强化作用。
刘晓琪[2]指出各围压下土体试样抗剪强度随冻融循环次数为先减后增变化。
董晓强和陈瑞锋[3]认为冻融温度对土体冻融后的特性影响并不大;土体的含水率越高,冻融后土体的各性能衰减越明显;随冻融次数增加,冻融损伤逐渐增大,到达一定次数后趋于稳定且首次衰减最大土体抗剪强度随塑性指数增加而增加。
土体冻融循环的本质是土体中的水,在固态、液态间转化的过程中对土体本身造成的损伤[4]。
为研究初始含水率对冻融循环效应的影响程度,文章采用新疆乌鲁木齐市头区文冠谷已发生滑坡地段的滑带土作为土样,进行直剪实验和固结试验,研究土体在冻融循环作用下土体性质的变化,并通过改变土体初始含水率研究冻融循环作用下抗剪强度指标的变化。
1实验与方法1.1实验试样实验所用土样取自新疆乌鲁木齐市头区文冠谷已滑斜坡土体。
所取试样为浅黄色含砾粉土,砾石细砾呈角砾状、磨圆度差,多呈扁平棱角状,分选性差,大小混杂。
通过进一步土体颗粒分析试验得出土样不均匀系数C u ,见式1。
C u =d 60d 10= 1.50.09≈16.67;C c =d 230d 10·d 60=0.2521.5×0.09≈0.694。
(1)土体基本物理指标和颗粒分布曲线分别见表1和图1。
甘肃科技G ansuSci enceandTechnol ogy第39卷第8期2023年8月V ol .39N o.8A ug.2023冻融循环作用下不同初始含水率土体损伤效应研究刘锴1,张宇1,张沛源1,张家乐1,曹小红1,2△,许涛1,2(1.新疆工程学院,新疆乌鲁木齐830000;2.新疆地质灾害防治重点实验室,新疆乌鲁木齐830000)摘要:为研究土体在冻融循环作用下不同初始含水率土体的损伤情况,以土体剪切、压缩实验为基础,测得土体物理、力学性质随冻融循环次数增加发生的变化,并通过改变土体初始含水率进一步研究冻融循环作用下不同初始含水率土体物理、力学性质的变化率。
冻融循环和干湿交替对黄土力学性质影响的试验研究
冻融循环和干湿交替对黄土力学性质影响的试验研究周有禄;武小鹏;李奋;刘贺业;孟进宝【摘要】采用青海东部民和—小峡公路K70+050处非饱和黄土进行室内冻融循环、干湿交替以及两者共同作用下的直剪试验.结果表明:随着冻融循环和干湿交替次数的增加,土样的黏聚力开始时劣化效应强烈,是造成黄土破坏的主要因素,最终黏聚力趋于一个稳定值,内摩擦角随冻融循环和干湿交替次数的增加无明显变化;冻融循环和干湿交替共同作用对土样强度参数的影响大于单纯的冻融循环或干湿交替作用,冻融循环和干湿交替共同作用对土样的破坏更严重.%The engineering background is the unsaturated loess of Minhe-Xiaoxia road in eastern Qinghai.Direct shear tests of loess are conducted under the condition of freeze-thaw cycles,dry-wet alternation,and the combination of these two actions.The results show that the cohesion of the soil degradation effect is signif icant due to increasing freeze-thaw cycles and dry-wet alternation,and the ultimate cohesion tends to be a constant value.By comparison, freeze-thaw cycles and dry-wet alternation have little influence on internal friction angle.With the combination of freeze-thaw cycles and dry-wet alternation,its effects on soil sample strength parameters and soil destruction are more signif icant than the effects due to only one action.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2018(058)004【总页数】4页(P98-100,105)【关键词】铁路路基;黄土;冻融循环;试验研究;干湿交替;力学性质;黏聚力;内摩擦角【作者】周有禄;武小鹏;李奋;刘贺业;孟进宝【作者单位】中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】TU411随着国家“一带一路”倡议的实施，我国基础工程的建设也随之进入了高潮时期，如西北地区的高速公路、高速铁路及城市地铁等。
冻融循环作用下含水率对粗颗粒填料水分迁移影响的宏细观试验研究
冻融循环作用下含水率对粗颗粒填料水分迁移影响的宏细观试验研究张玉芝;刘文龙;王海永;张莲海;陈世杰;朱晓东【期刊名称】《冰川冻土》【年(卷),期】2022(44)2【摘要】冻融循环作用和初始含水率是影响粗颗粒填料水分迁移特征和冻胀融沉变形的两个主要因素。
为明确冻融循环作用下,不同初始含水率粗颗粒填料的水分迁移特征及细观机制,采用荧光素为追踪剂,以CT细观机理观测为研究手段,开展了不同初始含水率条件下粗颗粒填料的一系列冻融循环试验,探究了温度场和冻深变化、水分迁移图像、补水量变化、最终含水率分布及CT值变化规律等。
试验结果表明,冻深基本随冻融循环的次数增加不断加深,初始含水率越大,不同冻融循环作用下冻深的变化越稳定。
外界补水量和液态水迁移高度与初始含水率呈负相关。
CT 扫描结果分析表明,经历多次冻融循环后,试样中的水分迁移导致土体孔隙结构及颗粒构造发生变化,试样的密度普遍增加,孔隙率以减小为主,进而导致土体发生相应变形。
【总页数】11页(P591-601)【作者】张玉芝;刘文龙;王海永;张莲海;陈世杰;朱晓东【作者单位】石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室;大型基础设施性能与安全省部共建协同创新中心(石家庄铁道大学);道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学);石家庄铁道大学土木工程学院;中铁十九局集团有限公司勘察设计院分公司;中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P642.14【相关文献】1.振动荷载作用下重载铁路路基粗颗粒土填料临界动应力试验研究2.黏性粗粒土颗粒宏细观力学参数相关性研究3.冻融循环作用下砂岩细观损伤演化规律试验研究4.冻融循环及碳化作用下混凝土细观结构试验研究5.非饱和粗、细颗粒混合土在动荷载作用下的细观力学响应因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同含水率下分散土冻融变形及渗透特性试验研究
不同含水率下分散土冻融变形及渗透特性试验研究
施虹;徐则民;李育红;程芸;高伟
【期刊名称】《河南科学》
【年(卷),期】2024(42)6
【摘要】分散性黏土具有遇水分散的特征,对水利工程的堤坝、道路工程的路基产生很大的危害.总结失事工程的教训同时,深入研究分散性黏土,弄清其影响渗透破坏的因素并采取适当的措施,能够有效防止事故发生.为解决分散土冻融作用后的承载能力下降问题,采用冻融和土体渗透试验研究不同含水率下分散土冻胀、融沉性能,并分析冻融循环次数对冻胀、融沉的影响作用,不同温度条件下分散土的变形特性,以及分散土的渗透性能及其影响因素,为科学指导分散性土的应用提供支撑.研究结果表明:当采用分散性土筑堤时,土体含水率适宜控制在小于最优含水率,冻胀性相对较弱;随着冻融循环次数的增加,分散性土的冻胀率和融沉系数呈先减小再增加的变化,土体的残余变形随着冻融次数增加而降低;分散性土体在一定干密度下试验水头变化相对值随时间的增长逐渐增大,渗透系数随时间增长逐渐减小.
【总页数】9页(P816-824)
【作者】施虹;徐则民;李育红;程芸;高伟
【作者单位】云南省设计院集团勘察院有限公司;昆明理工大学建筑工程学院;云南建投第一勘察设计有限公司;昆明竞时工程技术咨询有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV43
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1.冻融环境下普通混凝土三轴受压强度与变形特性的试验研究
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冻土抗拉强度与冻温及含水率关系的试验研究
冻土抗拉强度与冻温及含水率关系的试验研究
赵景峰
【期刊名称】《地质与勘探》
【年(卷),期】2011(47)6
【摘要】通过用CBR-1型承载比试验仪实测不同冻结温度和不同含水率下冻土的强度,建立了抗拉强度与冻结温度和含水率关系的数学模型,并进行了科学的分析,找出之间变化的规律:含水率在14%～25%且一定时,温度在0℃～-20℃内抗拉强度随着冻结温度的降低而逐渐增加,在-20℃达到抗拉强度最大值;而冻结温度在-20℃以下,抗拉强度随着冻结温度的降低而降低。
冻结温度在-1℃～-24℃且一定时,冻土的抗拉强度随着含水率的增加而逐渐降低;冻结温度在-5℃以下,含水量大于17%时,冻土的抗拉强度随着含水率的增加而降低缓慢。
文章结论对寒区的工程建设提供更加准确的设计和施工依据。
【总页数】4页(P1158-1161)
【关键词】冻土;抗拉强度;冻结温度;含水率
【作者】赵景峰
【作者单位】长春工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU432
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反复冻融循环对黄土孔隙比及渗透性的影响
反复冻融循环对黄土孔隙比及渗透性的影响连江波;张爱军;郭敏霞;董晓宏【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2010(041)012【摘要】在冻融循环过程中,周期性的冻结与融化持续改变着土体内部结构,使土的孔隙比与渗透性不可避免地发生相应的变化.以陕西杨凌地区Q3黄土为研究对象,在封闭系统下通过对不同初始条件的黄土进行多次反复冻融循环(最多冻融循环50次),研究了杨凌黄土孔隙比与渗透系数的变化规律.试验结果表明,封闭系统下反复冻融循环后土样孔隙比和渗透系数变化的情况与试样初始条件密切相关.试样初始含水率越高,冻融循环破坏作用越强,延续时间更长,试样需更长的循环周期达到动态稳定;冻融循环过程中,试样孔隙比与渗透系数随干密度的改变有不同的变化趋势;30次冻融循环后,试样的孔隙比与渗透性逐渐趋于稳定.【总页数】5页(P55-58,62)【作者】连江波;张爱军;郭敏霞;董晓宏【作者单位】西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西,杨凌,712100;中国科学院,寒区旱区环境与工程研究所,冻土工程国家重点实验室,甘肃,兰州,730000;西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西,杨凌,712100;中国科学院,寒区旱区环境与工程研究所,冻土工程国家重点实验室,甘肃,兰州,730000;西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西,杨凌,712100;中国科学院,寒区旱区环境与工程研究所,冻土工程国家重点实验室,甘肃,兰州,730000;西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西,杨凌,712100;中国科学院,寒区旱区环境与工程研究所,冻土工程国家重点实验室,甘肃,兰州,730000【正文语种】中文【中图分类】TU45【相关文献】1.冻融循环作用下黄土状土孔隙分布分形几何研究 [J], 马骏骅;马可;徐贵娃2.冻融循环作用下黄土渗透性与其结构特征关系研究 [J], 肖东辉;冯文杰;张泽;明姣3.试论西宁地区湿陷性黄土的天然孔隙比及含水量对湿陷性的影响 [J], 刘鹏鸣;徐青海4.水泥改良黄土在冻融循环作用下的渗透性能 [J], 刘熙媛;赵玮;马占海;马印怀5.石灰改良黄土渗透性与孔隙结构的关系研究 [J], 张雪娇;刘攀;杨雪强;汪洋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
含水率和冻融循环对筋土界面剪切特性的影响
含水率和冻融循环对筋土界面剪切特性的影响孟亚;徐超;贾斌;左彬澧【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(55)2【摘要】制作了一套可实现温度控制的筋土界面直剪试验设备。
为了研究含水率、界面温度、冻融循环次数对筋土界面剪切特性的影响,开展11组土工格栅-砂土界面直剪试验。
研究结果表明,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随含水率的增加而减小,当含水率提高时,筋土间的抗剪强度减弱。
加筋可显著提高冻土的抗剪强度,当界面温度为-10℃时,土工格栅-砂土界面剪应力峰值较冻结后砂土的剪应力增加了约20%。
筋土界面剪应力随着界面温度的降低而增大,当界面温度在0℃以下时,剪应力较大且剪应力-剪切位移曲线会出现峰值强度和残余强度,而在无冻结情况下,筋土界面剪应力稳定值基本相同。
冻融循环后筋土界面的抗剪强度减小,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随着冻融循环次数的增加而减小,但在4次冻融循环后趋于稳定。
研究成果可为冻土地区土工格栅加筋土结构的设计和应用提供理论依据。
【总页数】9页(P586-594)【作者】孟亚;徐超;贾斌;左彬澧【作者单位】同济大学地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU445【相关文献】1.加筋粗粒土筋土界面剪切特性与统计损伤软化模型研究2.加筋粘性土筋土界面剪切特性的试验研究3.水泥改性加筋土的筋-土界面剪切特性试验研究4.剪切速率和法向加载频率对筋土界面剪切特性的影响5.Sandwich形加筋土筋土界面的循环剪切特性因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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多次冻融循环条件下格栅加筋黏土土体上部含水率变化规律试
验研究
赵荣飞;宓永宁;张玉清;姜广田;高微;张颖
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2012(0)7
【摘要】路基土体冻融后表层含水率的增加,使其承载能力急剧下降,路面破坏严重。
以沈阳市北二环加筋土工程为背景,根据加筋黏土选用的不同的填料压实度K、加
筋间距δ和初始含水率ω0,安排二次正交旋转组合设计试验,得出多次冻融循环条
件下不同加筋黏土试件上部含水率变化值Δω。
通过分析试验数据和数学计算,得
出试件上部含水率变化值Δω关于填料压实度、加筋间距和初始含水率的回归方程,并对方程和各影响因素进行显著性检验。
利用所得方程计算其他试验条件下的
Δω值,结果表明计算值和试验值较为吻合,即所得方程可用于格栅加筋土体多次冻
融循环后土体上部含水率变化值Δω的初步计算。
同时,根据回归方程分析各因素
对Δω的影响规律,为工程实践提供理论参考。
【总页数】4页(P128-131)
【关键词】冻融循环;格栅加筋黏土;上部含水率;压实度;加筋间距;初始含水率
【作者】赵荣飞;宓永宁;张玉清;姜广田;高微;张颖
【作者单位】沈阳农业大学水利学院;辽宁省水利厅;沈阳农业大学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU41
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3.条基下格栅长度及纵横肋变化的r加筋挡墙试验研究 [J], 王家全;刘政权;黄世斌;周圆兀
4.含水率与加筋率对加筋土抗剪强度的影响规律研究 [J], 沙琳川;王桂尧;张永杰;唐前松;马吉倩;张红日
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