摘要：为了探究冻融循环条件对露天煤矿外排土场边坡稳定性影响规律,完善排土场边坡的稳定性评价准则,合理设计优化季冻区边坡,采用理论分析、公式推导、数值模拟的方法围绕边坡的稳定性进行研究,探讨了冻融岩土体边坡的稳定性影响因素和失稳机制,分别推导出冻结和融化过程中的稳定系数计算公式。结果表明:排土场边坡受冻融循环因素的影响,岩土体力学性质不断劣化,最终导致排土场边坡滑移失稳;当边坡处于融化状态,并且融化深度和岩土体饱和度均达到最大时,边坡的稳定性最差;边坡的下滑力集中分布区域仅与边坡本身形态有关,与冻融循环因素无关。

摘要：为探究冻融循环作用下岩石孔隙结构的细微观演化规律,借助电镜扫描仪、核磁共振系统开展了一系列冻融循环试验。结果表明,当冻融次数大于60次时,中孔区域围成的T2谱面积逐渐增大;当冻融次数增至120次时,由于冻结力作用造成的结构劣化损伤不可逆,T2谱右峰面积较其他工况显著增加,孔隙度逐渐增大,并呈幂指函数形式增加。在水分迁移和结晶膨胀作用影响下,岩石中微孔扩展贯通,小孔隙结构不断演变为中孔和大孔结构。孔隙结构分维值与冻融循环次数呈负相关关系,孔喉分形结果的相关性高于孔径。研究结果有助于理解寒区环境下工程岩体冻胀开裂、冻融滑塌等作用机制。

摘要：针对冻融循环下饱和岩石,提出冻融损伤与岩石基质受载塑性损伤耦合的损伤变量计算方法。之后基于修正Drucker-Prager帽盖屈服准则,推导出考虑岩石基质塑性损伤演化的本构模型,而后考虑冻融对岩石力学性能的劣化作用,建立了冻融循环下考虑塑性损伤演化的饱和岩石本构模型。最后采用冻融循环下花岗岩单轴压缩实验结果对所提模型进行了验证。结果表明:(1)冻融循环会造成岩石的初始损伤,且初始损伤随冻融循环次数的增大而增大;(2)岩石基质受载损伤与冻融损伤两者耦合,会增大试件的损伤程度,进而加速岩石力学参数的劣化;(3)模型预测岩石单轴抗压强度随冻融循环次数的增大而降低,理论值与实验值吻合良好,证明了该模型的有效性。

摘要：针对中国西南某高速铁路昌林段沿线冰碛土的特殊环境,通过相似级配法对冻结冰碛土进行固结排水直剪试验,研究冻融循环次数与初始含水率对冻结冰碛土力学性能的影响。结果表明:冻融循环次数是影响冻结冰碛土抗剪强度的重要因素,而初始含水率影响不大;该土样的抗剪强度与冰饱和度密切相关,在初始含水率为8%~12%时存在最大值;冻融循环致使土体强度持续降低,较低初始含水率时的强度损失与冻融次数基本呈线性关系,高初始含水率时前期冻融循环对土体的破坏作用更为明显;2个因素对土体内摩擦角的影响不大,对黏聚力的影响显著。引入综合性参数(K),建立了黏聚力与K值的指数函数模型,回归分析结果表明,该模型能够较好地描述K值与黏聚力之间的关系。

摘要：采用四点弯曲加载的方式研究BTRC梁纤维网层数、Tex含量、冻融循环次数等因素对梁弯曲性能的影响。结果表明:布置纤维网可以提高梁的开裂荷载,但层数和Tex含量的增加对开裂荷载的继续提高影响很小;纤维网层数和Tex含量的增加,均能使BTRC梁的极限承载力和刚度不断提高;随冻融循环次数增加,梁的承载力不断降低,增加纤维网层数和Tex含量可以改善梁的冻融损伤情况,并通过SEM技术探究了冻融循环作用下纤维束与混凝土界面细观结构的变化,解释了冻融循环对纤维编织网增强混凝土的损伤现象。建立了单层纤维编织网的BTRC梁的极限弯矩计算模型,计算值与试验结果吻合得较好,可为相关的工程设计提供参考依据。

摘要：为明确冻融过程对渠道保温材料导热性能的影响程度,以聚苯乙烯(XPS)保温材料为对象,采用快速冻融实验方法,获取了冻融作用下XPS板吸水率及导热系数的变化规律。结合保温材料多孔结构特征,构建了材料三相导热系数模型,并引入参数对体积分数进行修正,从而提高了模型预测精度。最后利用实验结果和既有模型,验证了该模型的可靠性。结果表明:冻融循环200次后,XPS的导热系数约增大43%。通过调整两个拟合参数,导热系数预测值与实测值的最大相对误差可小于5%。建议充分预留保温性能安全系数,以应对保温材料导热系数增大带来的问题。研究成果可为保温层设计及保温材料性能优化提供参考。

摘要：为研究冻融循环作用后的钢筋混凝土梁受弯性能,对经历0、50、100、125次冻融循环的混凝土立方体试块进行抗压强度试验;设计并制作了48根钢筋混凝土梁试件,分别经历0、50、100、125次冻融循环后进行静力受弯性能试验;分析混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度等参数与冻融循环次数的关系。研究冻融循环次数、混凝土强度等级对钢筋混凝土梁受弯性能的影响。结果表明:混凝土试块质量、相对动弹性模量和立方体抗压强度均随冻融循环次数的增加而下降,高强度等级混凝土可延缓冻融循环造成的破坏;部分设计适筋混凝土梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏。推导了受弯梁经历冻融循环作用后发生超筋破坏的界限配筋率计算式,并通过试验验证了其正确性;冻融循环作用后钢筋混凝土梁的开裂弯矩、受弯承载力仍可采用现行混凝土结构设计规范相关理论计算。

摘要：如何评价冻融循环条件下压实黄土的力学特性是我国黄土高原挖填方工程设计中亟需解决的重要科学问题,为此,本文对冻融循环次数、含砂量、含盐量和含水率等几个关键影响因素进行研究,通过开展无侧限压缩试验,获得了压实黄土的单轴抗压强度(UCS)。同时还开展了压实黄土的波速测试,分析了不同冻融循环条件下压实黄土的剪切波波速(VS)和压缩波波速(VP)的变化规律。研究结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,黄土试样的剪切波波速和压缩波波速减小,且含砂量较低的试样的波速降低更加明显;(2)含盐量高的黄土试样在经历第1次冻融循环后波速大幅衰减,但继续冻融循环时,其强度降低幅度不大;(3)随着冻融循环次数和含水率的增加,土样破坏的形式呈现出由脆性破坏向塑性破坏过渡的趋势;(4)根据试验结果,研究建立了黄土波速与单轴抗压强度的经验关系式,研究成果为评价冻融循环作用下现场压实黄土的强度劣化提供了新思路。

摘要：为了研究冻融循环作用对钢筋混凝土柱偏心受压性能的影响,对经历0,75,100,125,150次冻融循环作用后的立方体试块进行了抗压强度试验,并设计制作了30根钢筋混凝土柱,将其经历0,75,100,125,150次冻融循环作用后进行偏心受压静力试验.分析了混凝土相对抗压强度、质量损失率、相对动弹性模量与冻融循环次数的关系,研究了冻融循环次数、轴向力偏心距对钢筋混凝土柱偏心受压性能的影响.研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,试验柱的开裂荷载和极限荷载都逐渐减小,极限变形逐渐增大,部分试件由大偏心受压破坏转变为小偏心受压破坏.现行混凝土结构设计规范关于钢筋混凝土偏心受压柱极限承载力的计算理论适用于冻融循环作用后的钢筋混凝土柱.

摘要：取季节性冻土区3种不同塑性指数路基土,在最佳含水率下制成压实度大于95%的试件,在经历不同次数完整冻融循环过程后,进行不同围压下的动三轴试验。试验结果表明:在加载初期,土的动模量(包含动弹性模量和动剪切模量)随着循环次数的增加呈下降趋势,随着动荷载次数的继续增加,动模量渐趋稳定。取荷载作用5000~6000次的动模量的平均值作为土在此状态下的稳定值,得出规律如下:季冻区压实路基土动模量随围压的增加而增大,随冻融循环次数的增加而减小,随塑性指数的增加而增加;阻尼比随冻融循环次数、围压及塑性指数均无明显规律可循。通过数据分析得到动模量与围压、塑性指数和冻融循环次数的关系式,对于季冻区缺乏动模量数据的路基土,可依此公式进行冻融循环后的动模量推算,进而为季冻区的路基设计提供参考。