摘要：为研究冻融循环环境下方钢管混凝土的粘结性能,设计制作了19组57个方钢管混凝土短柱试件,并对这些试件开展冻融循环后的推出试验。获得了试件的荷载-滑移曲线,分析方钢管混凝土粘结力的组成以及冻融循环次数、构件长细比、钢管宽厚比对粘结强度的影响。试验结果表明,冻融循环后方钢管混凝土的荷载-滑移曲线与常温下总体相似,包含无滑移段、上升段、下降段、残余段。无滑移段的粘结作用由化学胶结力提供,滑移产生后的粘结作用由摩擦力和机械咬合力提供。在试验参数范围内,方钢管混凝土的粘结强度随着冻融循环作用次数增加呈幂函数减小,随着构件长细比的增大呈线性降低,随着钢管宽厚比的增大呈指数下降。在试验结果基础上,提出了冻融循环后方钢管混凝土粘结强度的计算公式,计算结果与试验结果总体总体吻合。

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。

摘要：冻融作用是引起黄土边坡溜塌和路基沉陷等工程病害不可忽视的重要因素。持水特性作为分析非饱和黄土水力-力学特性的关键物性,有关冻融作用对黄土持水特性的影响有待深入研究。该文以冻融循环后原状黄土为研究对象,研究了冻融循环次数和冻融前含水率对持水曲线及其特征参数的影响。研究结果表明,冻融循环对持水曲线的影响呈波动性变化,影响程度受控于循环次数与冻融前初始含水率水平;不同冻融条件下饱和度与吸力比(吸力与进气值之比)关系可以归一;通过建立进气值与构度指标之间的定量联系,构建了可统一考虑冻融循环作用影响的修正持水模型;初步证实了冻融循环条件对原状黄土持水曲线的影响,可以通过土的构度指标变化引起进气值的改变来反映。

摘要：处在季节性冻土区的冰碛土受冻融循环作用影响显著,极大地影响工程的稳定和安全。为了探究冻融循环作用及初始含水率对冰碛土静力学特性的影响,以川西甘孜州海螺沟的冰碛土为研究对象,通过开展不同冻融循环次数及初始含水率条件下冰碛土不固结不排水三轴试验研究冻融循环作用对冰碛土力学参数的影响。试验结果表明:冻融循环作用下冰碛土应力-应变曲线为弱应变软化型;随冻融循环次数增加,冰碛土弹性模量、抗剪强度均呈现出先快速衰减后趋于稳定的变化趋势,且初始含水率越大其力学指标衰减程度越大,黏聚力呈负指数型函数降低,而内摩擦角无明显变化;采用指数型函数对抗剪强度、弹性模量试验值进行多元非线性拟合,建立冰碛土力学参数与围压、含水率及冻融循环次数的关系表达式,拟合效果理想,可用于推算经历冻融循环后土体力学参数值;冻融循环作用会使冰碛土力学性质显著劣化,且劣化程度与含水率呈正相关。研究成果可为高寒山区工程设计与建设提供科学支撑。

摘要：土体的累积变形特征对于地下结构设计与路基长期动力稳定性能保持具有关键作用。在盐渍土地区由于冻融循环作用影响,盐渍土中赋存的易溶盐溶液与结晶盐颗粒,随着温差变化与水分迁移产生的结晶-溶解、积盐-脱盐过程,可引起土体颗粒结构与物理性质变化,从而影响盐渍土动力学性质。为研究铁路动荷载作用下新疆罗布泊地区盐渍土的累积变形特性,在室内冻融循环试验的基础上开展不同应力水平的动三轴试验,提出盐渍土塑性行为判定准则,得到盐渍土累积塑性应变预测模型及模型参数。结果表明:盐渍土的累积塑性应变随冻融循环的次数增加和动应力幅值的增大而增大,在模拟铁路振动荷载条件下,研究区盐渍土的累积塑性应变行为主要为塑性安定型和塑性蠕变型,其累积塑性应变速率εp与循环振次N之间呈幂函数关系。在此基础上,建立了考虑冻融循环次数和动应力的盐渍土累积塑性应变预测模型。研究成果可为盐渍土路基在冻融循环和循环动荷载下的沉降预测和动力稳定性评估提供参考。

摘要：以伊春鹿鸣钼矿发育的花岗岩边坡岩体为例,开展不同风化程度的花岗岩岩石样品的冻融循环单轴抗压强度试验和纵波波速试验,得到不同风化程度的花岗岩冻融循环单轴抗压强度和纵波波速损失程度不同,风化程度高的花岗岩冻融系数较低;冻融循环作用下的花岗岩单轴抗压强度冻融系数与纵波波速损伤变量之间为线性关系,对于不同风化类型的花岗岩,其线性关系高度相近。从边坡稳定性分析的角度出发,提出了2种获取冻融循环花岗岩边坡岩体强度参数的方法,并进行了计算验证。结果显示:采用单轴抗压强度冻融系数直接折减抗剪强度,或采用纵波波速冻融系数折减RMR值后推导抗剪强度,所得结果均可进行边坡稳定性计算;相对来讲,后者计算的安全系数与边坡体实际稳定状态更为接近。

摘要：为了研究季冻区玄武岩纤维增韧型环氧沥青混合料的性能劣化规律,首先,通过沥青黏温曲线分析和直接拉伸性能测试,初步确定纤维长度和掺量,并对比纤维改性前后的环氧沥青混合料(EAC)的路用性能,进一步确定最佳纤维长度和掺量,形成玄武岩纤维增韧型环氧沥青混合料(FEAC)的设计流程。随后,进行低温弯曲试验,测试不同冻融损伤程度沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变、弯曲劲度模量和弯曲应变能密度。研究结果表明:6%(质量分数)玄武岩纤维掺量的FEAC具有较好的高温性能和低温抗裂性,并保持了与EAC相当的水稳定性。随着冻融循环次数的增加,EAC和FEAC的弯拉强度、弯曲劲度模量和弯曲应变能密度逐渐降低,而弯拉应变的变化趋势则与之相反。相较于EAC,FEAC表现出更高的弯拉强度、弯拉应变和较低的弯曲劲度模量。FEAC和EAC的弯曲应变能密度冻融损伤变化均呈现明显的3段式性能下降。S形逻辑函数能够有效地描述冻融循环的损伤变化规律,其中模型参数a、k和x c显示出玄武岩纤维对延缓环氧沥青混合料冻融损伤增长具有积极作用。

摘要：冻融循环作用是加速岩石材料性能劣化的重要环境因素之一,也是影响露天矿边坡稳定性与安全性的重要隐患。为研究冻融循环作用下裂隙性泥岩的力学强度衰减特性和损伤效应,分别对经过0、5、10、20、50次冻融循环处理后的泥岩试样进行了单轴压缩试验和计算机层析CT扫描试验。同时,开展了扫描电镜试验对泥岩的微观损伤机理进行探究。试验结果表明:泥岩单轴抗压强度和弹性模量随冻融循环次数的增加逐渐降低,且衰减速度在0~10次冻融循环时最为显著,随后衰减速率逐渐变缓;二维CT图像显示冻融循环使泥岩试样的孔隙结构不断发育,孔隙率与循环次数和弹性模量分别呈指数关系和负线性相关,该现象说明泥岩细观结构损伤的累积与宏观力学特性衰减程度显著相关;在冻融循环作用下,裂隙性泥岩内部微观结构的损伤程度逐渐加深,裂隙的拓展和颗粒接触关系的改变是导致泥岩强度下降的重要因素。上述分析对于裂隙性泥岩分布地区的露天矿山边坡设计与施工有一定的参考意义。

摘要：为了解决寒区软硬互层岩质边坡在冻融作用下易引发局部滑坡、滑塌、剥落、掉块等地质灾害的工程安全问题,更好地揭示其稳定性及损伤机制,基于陕北地区砂岩泥岩互层地质原型,采用相似材料制作软硬岩互层类岩石试样,对不同初始饱和度(0%、30%、70%、100%)的软硬岩互层类岩样开展不同循环次数(0,5,10,15,20,25次)的冻融试验,获得岩样冻融损伤劣化规律,利用电镜扫描(SEM)及核磁共振(NMR)试验,对岩样进行微观结构分析,得到岩样内部孔隙结构变化;并结合单轴压缩试验,对岩样开展力学特性分析,得到岩样力学参数;通过以上研究,从宏微观层面上,揭示了软硬互层岩体在冻融循环作用下损伤劣化机制。结果表明:软硬互层岩样的T_(2)谱分布弛豫时间主要集中在0.01~1 ms之间,孔径主要分布在1~10μm范围内;随着冻融循环次数的增加,T_(2)谱峰值逐渐增大,0~0.5μm范围内的孔隙在冻融至第5次时逐渐消失,微孔及小孔逐渐减少,中孔及大孔逐渐增加,单轴抗压强度值及弹性模量逐渐降低;岩样在不完全饱和状态下(0%、30%及70%),孔隙结构变化较小,其冻融损伤程度较低;岩样在完全饱和状态下(100%),T_(2)谱及孔径分布变化较大,10~10 000μm大孔仅在岩样完全饱和情况下存在,损伤劣化情况较明显;软硬互层类岩样冻融损伤来源于两方面:一是类软岩在饱水状态下,内部孔隙因冻融循环而增大,开始出现微小裂隙;另一方面是软、硬岩界面连接位置孔隙中存在未冻水,在冻胀力作用下开始出现裂缝及裂缝扩展情况,最终导致损伤演化,直至断裂破坏。对于寒区工程建设中软硬互层岩质边坡灾害防控具有重要的理论研究价值和实际工程意义。

摘要：须弥山石窟处于我国季节性冻土区域,长期的冻融循环条件对岩体造成了很严重的风化损伤。将采自须弥山石窟的红砂岩制备成天然组、60%饱水组和饱水组3组试样进行冻融循环试验,记录冻融循环10、20、40和120次时岩样的物理性质参数,研究冻融循环下砂岩的劣化规律。结果表明:岩样在经过不同的冻融循环次数后质量、体积、硬度和波速整体呈现下降的趋势,且随着冻融次数的增加其下降的趋势逐渐变得平缓;岩样各物理性质参数的劣化率在冻融循环后逐渐增加,前40次冻融循环周期内物理性质参数劣化速率较快,之后随着冻融循环次数的增加其劣化逐渐趋于平缓;在对3组不同含水率的岩样进行相同次数的冻融循环试验后发现,在经过相同的冻融循环次数后,随着含水率的增加岩样物理性质参数劣化更加显著;根据砂岩的质量、体积、波速的劣化率定义了砂岩的累积损伤度,建立了累积损伤度与冻融循环次数的非线性模型,揭示了累积损伤度随冻融循环次数变化的非线性增长规律。该研究成果能够为须弥山石窟的文物保护工作提供科学依据。