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不同冻融模式下淤泥质土力学及微观结构特性研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S1期42卷 3801-3811页

作者：张建新马昌虎郎瑞卿孙立强闫澍旺天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学土木工程学院天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072

通过改进的温控三轴仪,考虑冻融围压、次数和冻结温度组合影响,对淤泥质土开展冻融后固结不排水剪切试验(FC模式)和固结后冻融不固结不排水剪切试验(CF模式),分析上述因素对淤泥质土力学特性的影响,并通过电镜扫描试验揭示冻融围压对其... 详细信息

通过改进的温控三轴仪,考虑冻融围压、次数和冻结温度组合影响,对淤泥质土开展冻融后固结不排水剪切试验(FC模式)和固结后冻融不固结不排水剪切试验(CF模式),分析上述因素对淤泥质土力学特性的影响,并通过电镜扫描试验揭示冻融围压对其力学特性的影响机制。结果表明:FC模式中,冻融围压会减少冻融后土体内孔隙数量,进而降低冻融对土体强度和模量的弱化作用;而CF模式中,冻融围压使得冻融后土体内孔隙增多,土体融化时土体内超孔压增大且无消散过程,进而加剧了冻融对土体强度和模量的弱化作用;两种模式中,随着冻结温度越低和冻融次数越多,淤泥质土强度弱化效应越明显,土体破坏时的超孔隙水压力越高。淤泥质土力学指标劣化系数随冻融围压、次数和冻结温度的变化规律可用生长函数描述。

关键词：土力学冻融围压冻融温度冻融次数力学指标劣化系数

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冻压条件下冻融软土孔隙特征与动力特性分析

岩石力学与工程学报 2020年第11期39卷 2328-2340页

作者：孔勃文丁智何绍衡庄家煌浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心浙江杭州310058 浙大城市学院土木工程系浙江杭州310015 广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510030

杭州软土地区地铁联络通道建设多采用冻结法施工,在整个冻结范围内,不同区域的土体冻融期间承受不同冻结温度与冻融压力。通过自主研发土样制作仪器,得到不同组合冻结条件的试样,再基于核磁共振试验,研究冻融土在不同冻结压力、冻结温... 详细信息

杭州软土地区地铁联络通道建设多采用冻结法施工,在整个冻结范围内,不同区域的土体冻融期间承受不同冻结温度与冻融压力。通过自主研发土样制作仪器,得到不同组合冻结条件的试样,再基于核磁共振试验,研究冻融土在不同冻结压力、冻结温度以及加载情况下精确孔径分布特征曲线变化规律,并结合动三轴试验深入探究以孔压、应变以及刚度为代表的动力特性。最终,建立以一次对数为基础的动孔压预测模型,该模型参数物理意义清晰,能较好地预测不同冻融条件下软土动孔压发展。研究结果表明:随着冻结温度的降低,孔隙中的水冻胀效果更为明显;冻融期间围压可有效使融土骨架结构更为紧密,从而减少融土在循环荷载下的变形;循环荷载作用下,小孔隙尺寸大幅度减小,尺寸分布范围增大,中等孔隙进一步向次级孔隙发展;不同冻融压力作用下,孔压极限值与冻融完成后中等孔隙的面积呈类线性相关。研究成果可作为冻结法施工条件下,预测冻融土结构损伤程度与循环荷载下孔压发展的可靠依据。

关键词：土力学人工冻结法施工孔径分布孔压冻融围压循环荷载

软黏土带压冻融循环下不固结力学特性试验研究

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岩土工程学报 2024年第S2期46卷 43-48页

作者：郎瑞卿裴璐熹孙立强冯守中天津城建大学土木工程学院天津300384 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072 滁州学院土木与建筑工程学院安徽滁州239001

人工冻结法和季节性冻土地区土体通常在一定围压下经历冻融循环作用。受到冻融围压和不排水条件影响,融化后土体残存超孔压,并非完全固结状态,开展此工况下土体不排水力学性能研究具有重要工程和科学意义。通过自主改进的温控三轴仪,对... 详细信息

人工冻结法和季节性冻土地区土体通常在一定围压下经历冻融循环作用。受到冻融围压和不排水条件影响,融化后土体残存超孔压,并非完全固结状态,开展此工况下土体不排水力学性能研究具有重要工程和科学意义。通过自主改进的温控三轴仪,对重塑软黏土开展冻融后未完全固结不排水三轴剪切和微观试验,分析了冻融围压、次数和冻结温度对冻融后软黏土力学特性影响。结果表明:与零围压相比,带围压冻融后土体中絮凝结构和孔隙数量增大,加剧了冻融对土体强度和模量的弱化作用;随着冻结温度降低和冻融次数增大,土体力学性能弱化效应越明显。

关键词：冻融围压冻融循环不排水力学特性三轴试验微观结构

冻融循环作用下刚性桩—网复合地基长期承载变形特性及工程应用

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冻融循环作用下刚性桩—网复合地基长期承载变形特性及工程应用

作者：郭世禄天津城建大学

学位级别：硕士

随着我国交通运输业的快速发展,道路建设场地条件愈发复杂,北方沿海季节性冻土地区深厚软弱土层的处理成为保障道路建设质量的关键。近些年来,虽然刚性桩-网复合地基在加固公路软弱地基中应用广泛,但也产生了诸多工程问题,究其原因主要... 详细信息

随着我国交通运输业的快速发展,道路建设场地条件愈发复杂,北方沿海季节性冻土地区深厚软弱土层的处理成为保障道路建设质量的关键。近些年来,虽然刚性桩-网复合地基在加固公路软弱地基中应用广泛,但也产生了诸多工程问题,究其原因主要为理论研究落后于工程实践。在季冻区的路基工程中土体通常在一定围压下受到冻融循环作用进而其力学性能发生改变,这一现象直接影响刚性桩-网复合地基承载变形特性,因此开展相关研究具有重要实践意义。本文开展了先冻融后固结和先固结后冻融两种模式下土体带围压冻融试验,揭示了两种模式中冷端温度、冻融循环次数、冻融围压等对软土超孔隙水压力、应力-应变曲线、强度及变形指标的影响,并建立了冻融后土体力学指标计算方法。在此基础之上,结合某软土路基工程实例,采用数值模拟方法研究了冻融循环作用下刚性桩-网复合地基长期承载变形特性。主要工作如下:(1)冻融围压对冻融后土体力学指标有较大影响:先冻融后固结模式中,冻融围压削弱了冻融对土体结构的破坏作用,带围压冻融与无围压冻融相比,土体强度和变形指标均有较大幅度提高,平均提高了4.8%和10.0%;而先固结后冻融模式中,冻融围压加剧了冻融对土体结构的破坏作用,带围压冻融与无围压冻融相比,土体强度和变形指标均有较大幅度降低,平均降低了6%和9.4%。(2)两种模式中,随着冻结温度越低和冻融次数越大,软土强度弱化效应越明显,表现为强度降低且孔隙水压力系数升高。冻融围压、次数和冻结温度组合会对软土力学特性产生较大影响,考虑上述组合影响,采用生长函数建立了土体力学指标劣化系数计算方法,并基于相关文献数据,验证了该土体力学指标劣化系数计算方法的可行性和可靠性。(3)利用SEM试验对带围压冻融后的土样和不带围压冻融后的土样进行了微观层面的定性分析,揭示了不同冻融模式对土体微观结构的影响。(4)通过数值模拟分析了冷端温度、冻融循环次数、路堤高度、桩间距、冻土深度对刚性桩-网复合地基长期沉降和桩土荷载分担比的影响。基于计算结果建立了刚性桩-网复合地基长期沉降和桩土荷载分担比的经验计算方法。

关键词：刚性桩-网复合地基冻融循环冻融围压折减系数桩土荷载分担比沉降