冻融循环作用下砂土粒组变化的分形特征及其与长期强度的相关性分析

作     者：刘启 张泽 张圣嵘 恽晴飞 付峻松 LIU Qi;ZHANG Ze;ZHANG Shengrong;YUN Qingfei;FU Junsong

作者机构：东北林业大学土木工程学院/寒区科学与工程研究院/冻土研究所黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学东北多年冻土区地质环境系统教育部野外科学观测研究站/东北多年冻土区环境、道路建设与养护协同创新中心黑龙江哈尔滨150040 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甘肃兰州730000 上海长凯岩土工程有限公司上海200093 

出 版 物：《冰川冻土》 (Journal of Glaciology and Geocryology)

年 卷 期：2022年第44卷第6期

页      面：1820-1832页

核心收录：

学科分类：07[理学] 081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金委员会(NSFC)与俄罗斯基础研究基金会(RFBR)合作交流项目(42011530083) 国家自然科学基金项目(41771078) 黑龙江省交通投资集团有限公司科研项目(JT-100000-ZC-FW-2021-0129) 黑龙江省重点研发计划项目(指导类)(GZ20220095)资助 

主　　题：冻融循环 长期强度 冻结砂土 粒组 分形维数 

摘      要：在季节冻土区施工时,冷暖交替所产生的冻融循环作用是寒区工程破坏的主要原因之一,还原土体受冻融作用时的性质和状态尤为重要。制备了不同冻融循环次数的砂土试样,使用球形模板压入仪测试冻结砂土的长期强度,利用分形理论以及显著性分析的方法研究了不同冻融循环次数下两种冻结砂土的粒组与长期强度的变化规律。结果表明:对于细砂(FS),分形维数DB与长期强度变化呈极显著正相关,其中≥0.15~0.20 mm和≥0.25~0.40 mm粒组与长期强度的拟合优度较好,为FS的优势粒级;对于中砂(MS),分形维数DB与长期强度呈微正相关,变化呈“竖向N趋势波动,其中≥0.30~0.40 mm和≥0.40 mm粒组与长期强度的拟合优度较好,为MS的优势粒级;其他粒组含量与长期强度变化并无明显关联。冻融作用改变了土体中粗、细颗粒粒组的含量配比。同时,随着整体粒径区间的增大,优势粒级也随之增大,表现为冻结砂土的长期强度会随着某些粒级含量的增加呈现先降低后升高的趋势。研究结果可为受冻融作用地区长期强度的测定提供理论参考。