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不同冻结方式下盐渍土水盐重分布规律的试验研究

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岩土力学 2011年第8期32卷 2307-2312页

作者：邴慧何平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试验室兰州730000 北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044

土体的冻融历史在土体的冻胀预报和评估的作用不可忽略,不同的冻结方式将影响土体中的水盐重分布及干密度的变化差异。选择土样底端温度相同情况下的单向冻结、正弦波曲线冻融循环和负温循环冻结3种冻结作用模式,对青藏高原铁路沿线红... 详细信息

土体的冻融历史在土体的冻胀预报和评估的作用不可忽略,不同的冻结方式将影响土体中的水盐重分布及干密度的变化差异。选择土样底端温度相同情况下的单向冻结、正弦波曲线冻融循环和负温循环冻结3种冻结作用模式,对青藏高原铁路沿线红色粉质黏土进行了试验研究,分析了3种冻结模式下土体的冻胀量的变化、水分和盐分的重分布状况以及土体干密度的变化规律,试验结果表明单向冻结过程由于冰的自净作用,阻止了盐分的迁移;土体周期冻融循环后变形具有不可累加性,盐分在随水分发生对流迁移的同时会发生由浓度梯度诱导的扩散迁移;在冻融作用下,土体的压密变形是客观存在的,即体现了冻融对该试验条件下土体结构的强化作用。

关键词：冻结方式盐渍土冻胀盐胀干密度

基于SEM和MIP的冻融循环对粉质黏土强度影响机制研究

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岩石力学与工程学报 2015年第S1期34卷 3597-3603页

作者：张英邴慧杨成松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 中国科学院大学北京100049

冻融作用会影响土体的强度特性,以青藏铁路沿线粉质黏土为研究对象,对经历不同冻融次数的土样进行单轴抗压强度试验、扫描电子显微镜(SEM)试验和压汞(MIP)试验,通过数字图像处理技术对土样的微结构图像进行定量分析来揭示冻融循环对土... 详细信息

冻融作用会影响土体的强度特性,以青藏铁路沿线粉质黏土为研究对象,对经历不同冻融次数的土样进行单轴抗压强度试验、扫描电子显微镜(SEM)试验和压汞(MIP)试验,通过数字图像处理技术对土样的微结构图像进行定量分析来揭示冻融循环对土体强度影响的微观机制。结果表明:随冻融循环次数的增加,土体的单轴抗压强度呈指数型降低趋势,并在冻融30次后逐渐趋于稳定;冻融作用中土体的面孔隙度、各类孔隙所占比例和孔隙分形维数都经历了波动调整期和动态稳定期2个阶段,其中面孔隙度的变化和单轴抗压强度之间呈负相关关系;冻融循环改变土体的孔隙分布,孔隙大小及孔隙密度都呈增大趋势;冻融作用过程中,土体产生贯穿的孔隙和裂隙使土颗粒骨架与颗粒特征发生改变,导致土骨架的结构性转移,受力体系发生改变,从而改变土体强度。SEM试验和MIP试验相互对比、补充,使土体微观孔隙结构研究更加准确有效。

关键词：土力学冻融循环粉质黏土扫描电镜压汞法单轴抗压强度微观孔隙

冻融循环对土结构性影响的试验研究及影响机制分析

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岩土力学 2015年第5期36卷 1282-1287,1294页

作者：郑郧马巍邴慧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 中国科学院大学北京100049

基于室内试验,研究了土颗粒与土孔隙在冻融循环过程中的变化情况,发现在反复冻融过程中,土样产生了颗粒破碎,从而导致土的液塑限、塑性指数、比表面积均有所增大。通过压汞试验,发现冻融循环还会使土样中的大、中孔隙含量总体增加,小孔... 详细信息

基于室内试验,研究了土颗粒与土孔隙在冻融循环过程中的变化情况,发现在反复冻融过程中,土样产生了颗粒破碎,从而导致土的液塑限、塑性指数、比表面积均有所增大。通过压汞试验,发现冻融循环还会使土样中的大、中孔隙含量总体增加,小孔隙的含量减少,而微孔隙的含量基本保持不变。在经历了15次冻融循环后,颗粒组成、孔隙分布及比表面积等均趋于稳定。通过分析土的三相组成在水分相变和迁移过程中的相互影响和作用,认为土的三相组成是冻融过程中水分相变和迁移的基础,冻融过程中水分相变、冰晶生长和水分迁移对土颗粒和孔隙的反作用力,是冻融循环对土结构性影响的根本原因。

关键词：冻融循环结构性试验研究

冻结重塑黄土单轴加载过程中声波传播特性试验研究

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岩土工程学报 2015年第9期37卷 1660-1667页

作者：黄星李东庆明锋张宇邴慧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 中国科学院大学北京100049 四川农业大学建筑与城乡规划学院四川都江堰611830

利用RSM-SY5(T)型非金属声波检测仪对冻结重塑黄土进行单轴加载条件下的超声波纵波透射试验,研究声波在冻结重塑黄土受压过程中传播的速度特征,同时利用短时傅里叶变换及小波分析研究声波在冻结重塑黄土中传播的波形、频谱等特征。结果... 详细信息

利用RSM-SY5(T)型非金属声波检测仪对冻结重塑黄土进行单轴加载条件下的超声波纵波透射试验,研究声波在冻结重塑黄土受压过程中传播的速度特征,同时利用短时傅里叶变换及小波分析研究声波在冻结重塑黄土中传播的波形、频谱等特征。结果表明:冻结重塑黄土的纵波波速受温度和外荷载的影响,波速随温度升高而降低,在加载过程中随应变的增大大致呈现先增加后减小的趋势;冻结重塑黄土的单轴抗压强度与初始纵波波速值之间满足指数关系,相关性很好;随着加载的进行频谱形状发生变化,谱面积和主频减小;加载初期尾波不发育,随着应力的增大、裂纹的产生尾波逐渐发育;声波的特征参数能在一定程度上反映冻结重塑黄土加载过程中内部裂纹的发展情况。

关键词：冻结重塑黄土单轴加载温度纵波波速短时傅里叶变换小波变换

硫酸钠盐渍土土-水特征曲线的试验与理论研究

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冰川冻土 2021年第2期43卷 497-509页

作者：姜浩邴慧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 中国科学院大学北京100049

土-水特征曲线(SWCC)在非饱和土力学中扮有重要的角色,是非饱和土力学研究的核心问题。以西北地区黄土中含有的典型硫酸钠盐为变化因素,采用滤纸法测得了兰州黄土及不同含盐量黄土状硫酸钠盐渍土的基质吸力并绘制土-水特征曲线,通过试... 详细信息

土-水特征曲线(SWCC)在非饱和土力学中扮有重要的角色,是非饱和土力学研究的核心问题。以西北地区黄土中含有的典型硫酸钠盐为变化因素,采用滤纸法测得了兰州黄土及不同含盐量黄土状硫酸钠盐渍土的基质吸力并绘制土-水特征曲线,通过试验测试和理论分析来解释硫酸钠盐分对黄土状硫酸钠盐渍土基质吸力的影响规律,以期为工程实践提供一定的理论依据。结果表明:相同含水率下硫酸钠盐渍土的含盐量越高,基质吸力越大。以非饱和土力学理论和表面物理化学理论为基础,考虑了土中的盐分对基质吸力的毛细部分及吸附部分的影响,得到了土中含盐量与基质吸力关系的半经验公式。利用该公式计算得到不同含盐量硫酸钠盐渍土的土-水特征曲线,计算曲线与试验曲线吻合程度较高,表明该公式可以很好地描述盐渍土中不同含盐量与基质吸力的关系。

关键词：土-水特征曲线滤纸法硫酸钠盐渍土基质吸力含盐量

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盐渍土冻结温度的试验研究

冰川冻土 2011年第5期33卷 1106-1113页

作者：邴慧马巍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

冻结温度是判别土体是否处于冻结状态的指标,在人工冻结和数值模拟计算中影响冻结壁的厚度和计算精度.通过采用不同土体添加不同的盐分,对不同含水量和含盐量土体进行盐渍土的冻结温度试验,考虑了不同因素对土体冻结温度的影响.实验表明... 详细信息

冻结温度是判别土体是否处于冻结状态的指标,在人工冻结和数值模拟计算中影响冻结壁的厚度和计算精度.通过采用不同土体添加不同的盐分,对不同含水量和含盐量土体进行盐渍土的冻结温度试验,考虑了不同因素对土体冻结温度的影响.实验表明:不论何种土含有何种离子,土体的冻结温度随含盐量的增加而降低,随含水量的增加而增大;土中易溶盐的含量对冻结温度具有控制作用;土中常见阴阳离子对冻结温度的影响分别为:Cl->CO23->SO24-,K+>Na+>Ca2+.同一含水量含盐量下,土粒粒径越小其冻结温度越低;随着含水量的增加,粒径之间对冻结温度影响的差异降低.

关键词：盐渍土冻结温度含盐量 NaCl

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含盐冻土物理力学性质研究现状与进展

冰川冻土 2013年第6期35卷 1527-1535页

作者：张英邴慧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 中国科学院大学北京100049

综述和评价了含盐冻土物理力学性质研究的文献和进展,包括冻融过程中水盐迁移机理、冻胀机理、盐渍冻土物理力学参数和冻融循环对含盐土力学性质影响等方面的研究,总结归纳了含盐土研究的主要结论和目前存在的问题,在此基础上提出了冻... 详细信息

综述和评价了含盐冻土物理力学性质研究的文献和进展,包括冻融过程中水盐迁移机理、冻胀机理、盐渍冻土物理力学参数和冻融循环对含盐土力学性质影响等方面的研究,总结归纳了含盐土研究的主要结论和目前存在的问题,在此基础上提出了冻融过程中含盐冻土物理力学性质研究的重点,如水盐迁移、冻胀-盐胀机理和盐渍化冻土结构性等.鉴于对含盐土研究中所存在的问题,今后应从以下方面着手深入研究:将室外试验纳入到含盐土物理力学性质的研究中,对含盐土研究中试验样品尽量以原状土代替,以野外试验研究补充完善室内试验;应用定量研究含盐土的微观结构和孔隙特征来描述土体的宏观物理力学性质,通过不同试验方法结合寻求更加适合土壤微结构图像处理的新方法;对仪器设备改进,采取合理有效的方法加强盐渍化冻土水盐运移参数试验.

关键词：含盐冻土冻融过程水盐迁移盐胀

含盐量对冻结粉土单轴抗压强度影响的试验研究

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工程力学 2013年第12期30卷 18-23页

作者：陈锦李东庆邴慧邓友生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 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101

采用取自甘肃省白银市平川区的典型天然盐渍粉土，洗去土中的盐分，在含水量为20％的情况下，以NaCl和Na2SO4为研究对象，研究了含盐量对冻结粉土单轴抗压强度和破坏应变的影响。试验结果表明：当含盐量介于0～3％时，随着NaCI含量的增... 详细信息

采用取自甘肃省白银市平川区的典型天然盐渍粉土，洗去土中的盐分，在含水量为20％的情况下，以NaCl和Na2SO4为研究对象，研究了含盐量对冻结粉土单轴抗压强度和破坏应变的影响。试验结果表明：当含盐量介于0～3％时，随着NaCI含量的增加，冻土中的未冻水含量增加，土颗粒间的距离增大，凝聚力和内摩擦角减小，冻结粉土的单轴抗压强度以指数规律减小，破坏应变则呈现出先增加后减小的变化趋势。由于Na2SO4易于结晶析出，当含盐量小于3％时，盐分含量不同，盐分在土体中发挥着不同的作用，致使含盐粉土的单轴抗压强度随着含盐量的增加呈先减小后增大的变化趋势；破坏应变则呈现出先增大后减小的趋势。

关键词： NaCl Na2SO4 冻结粉土单轴抗压强度破坏应变

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干旱区古代建材夯土特征及劣化机理研究

四川大学学报（工程科学版） 2012年第6期44卷 47-54页

作者：崔凯谌文武张景科邴慧朱彦鹏兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

夯土这种自商代沿用至今的建筑材料,为干旱区多数遗址所广泛采用,然而区域恶劣的气候特征使其逐渐经历着由病害发育到消失殆尽的劣化过程,成为影响遗址安全保存和科学保护领域亟待解决的问题。研究基于对分布于新疆、内蒙、宁夏、甘肃... 详细信息

夯土这种自商代沿用至今的建筑材料,为干旱区多数遗址所广泛采用,然而区域恶劣的气候特征使其逐渐经历着由病害发育到消失殆尽的劣化过程,成为影响遗址安全保存和科学保护领域亟待解决的问题。研究基于对分布于新疆、内蒙、宁夏、甘肃和青海等地上至汉唐时期下至明清时期的6处夯土遗址的建造特征、赋存环境特征和夯土材料的物理、水理和力学性质的系统分析,得出夯土劣化的主要影响因素和表现形式;并通过在实验室内条件下分别掺入不同含量Na2SO4和NaCl并经历干湿循环的夯土重塑样的风洞、崩解、稠度、抗拉和抗压强度测试实验,证明了反复干湿和盐渍耦合作用是夯土发生劣化的重要影响因素;验证了耦合作用对夯土以抗风蚀能力、稠度和抗拉压强度为代表的主要物理、水理和力学性质影响,阐明了其劣化表现形式与性质劣化之间的内在联系。最后结合定性分析和实验研究的结果对夯土在耦合作用发生劣化的机理进行了初步的讨论。

关键词：干旱区古代建材夯土特征劣化机理