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未冻水含量对含废弃轮胎碎屑冻土超声波速度的影响

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岩土工程学报 2000年第6期22卷 716-719页

作者：盛煜福田正己金学三今村辙中科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 日本北海道大学低温科学研究所日本通商省计量研究所

本文介绍了用液浸式超声波循环法测定冻土中超声波速度的原理和过程 ,并在 - 0 .2℃～ - 1 0℃温度范围内测定了含有不同比例废弃轮胎碎屑的Tomakomai粉土的纵、横波速度。结果表明超声波在冻土中的纵、横波传播速度在冻土温度接近 0℃... 详细信息

本文介绍了用液浸式超声波循环法测定冻土中超声波速度的原理和过程 ,并在 - 0 .2℃～ - 1 0℃温度范围内测定了含有不同比例废弃轮胎碎屑的Tomakomai粉土的纵、横波速度。结果表明超声波在冻土中的纵、横波传播速度在冻土温度接近 0℃时随温度的升高而急剧降低。结合冻土的未冻水含量随温度的变化规律分析表明 ,冻土中超声波的传播速度与冻土未冻水含量呈良好的线形关系 ,且未冻水含量每增加 1 % ,纵波速度约降低 6 2m/s;横波速度降低约 35m/s。

关键词：冻土超声波速度未冻水含量废弃轮胎碎屑

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盐分对土的冻结温度及未冻水含量的影响研究

岩土力学 2020年第3期41卷 952-960页

作者：孟祥传周家作韦昌富张坤沈正艳杨周洁桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071 甘肃省交通科学研究院集团有限公司甘肃省桥梁隧道健康监测与安全评估技术重点实验室甘肃兰州730030 中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083

利用测温法和核磁共振法测量了不同浓度典型盐溶液(Na Cl、Na2CO3)饱和重塑粉土的冻结温度及冻结特征曲线,并与不同浓度的Na Cl、Na2CO3纯溶液作对比分析,研究初始含盐量对冻结温度及未冻水含量的影响。结果表明:土样冻结温度随初始含... 详细信息

利用测温法和核磁共振法测量了不同浓度典型盐溶液(Na Cl、Na2CO3)饱和重塑粉土的冻结温度及冻结特征曲线,并与不同浓度的Na Cl、Na2CO3纯溶液作对比分析,研究初始含盐量对冻结温度及未冻水含量的影响。结果表明:土样冻结温度随初始含盐量的增加而逐渐降低;相同浓度Na Cl溶液饱和土样的冻结温度低于相应纯溶液的冻结温度,但相同浓度(冻结温度却比纯溶液的冻结温度高;同一负温下,土样中未冻水含量随Na Cl初始含盐量的增加而增多,但随Na2CO3初始含盐量的变化不明显。通过机制分析,表明盐类型和含盐量对土水势具有不同的影响。基于改进的广义Clapeyron方程,将含盐分土冻结温度表达式引入未冻水含量预测模型,得到了能够考虑不同含盐量影响的土体未冻水含量的定量表达,并与实测数据进行对比,验证了该模型能够较为合理的预测不同温度下含盐土体的未冻水含量。

关键词：冻结温度未冻水含量盐溶液浓度核磁共振 Clapeyron方程

冻融状态下粉质黏土电阻率、未冻水含量及温度关系

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中国矿业大学学报 2023年第1期52卷 52-62页

作者：孙颜顶刘波张静涛赵文科田华良占进军雷亚伟程霖中国建筑第二工程局有限公司北京100160 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083

以冻结工程现场所取的粉质黏土为研究对象,监测了粉质黏土冻融过程中的电导率、未冻水体积分数、温度随时间的全过程变化,研究了粉质黏土的电阻率、未冻水含量及温度的关系,并提出了冻结粉质黏土电阻率模型,得到了其电阻率与未冻水体积... 详细信息

以冻结工程现场所取的粉质黏土为研究对象,监测了粉质黏土冻融过程中的电导率、未冻水体积分数、温度随时间的全过程变化,研究了粉质黏土的电阻率、未冻水含量及温度的关系,并提出了冻结粉质黏土电阻率模型,得到了其电阻率与未冻水体积分数(θ)的理论关系.试验研究表明:在粉质黏土冻结过程中,不同初始含水率的土样在相变点之前,土样的电导率随温度的阶梯变化而同步变化,在相变点之后,电导率随θ的变化而同步变化,土样相变点处的电导率、θ和温度都有明显的突变特征.土样在冻融过程中的电阻率和未冻水含量随温度的变化具有相似性,且都存在“滞后”现象.随着初始含水率的增加,土样冻结(或融化)过程中的电活化能整体呈增长趋势;土体在冻结过程中的电活化能明显大于融化过程中的电活化能,土体冻结和融化过程中的电活化能的变化可反映出电阻率的“滞后”现象,且土样冻结和融化过程中的电活化能的差值大小可反映电阻率的“滞后”程度.基于冻土电阻率模型,考虑孔隙水传导路径的曲折性和水分分布的不均匀性,并结合冻结温度位置后的粉质黏土的试验数据,得到了其电阻率与未冻水含量的关系方程.

关键词：冻土电阻率未冻水含量温度

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裂隙砂岩未冻水含量演化特征研究

岩石力学与工程学报 2023年第3期42卷 575-584页

作者：宋勇军张君陈佳星郭玺玺孟凡栋李晨婧西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054

孔隙水的冻结是寒区岩体发生冻胀损伤的根源,研究未冻水含量演化规律对于了解孔隙水的冻结过程,揭示冻结岩体的损伤机制具有重要意义。以完整与双裂隙砂岩为研究对象,开展不同冻结温度(-2℃,-5℃,-10℃,-15℃,-20℃)下循环冻融试验,采... 详细信息

孔隙水的冻结是寒区岩体发生冻胀损伤的根源,研究未冻水含量演化规律对于了解孔隙水的冻结过程,揭示冻结岩体的损伤机制具有重要意义。以完整与双裂隙砂岩为研究对象,开展不同冻结温度(-2℃,-5℃,-10℃,-15℃,-20℃)下循环冻融试验,采用核磁共振系统检测未冻水含量变化。通过分析冻结温度、冻融次数、裂隙对未冻水的影响,探究未冻水含量与砂岩细观损伤的关联。结果表明:(1)岩样未冻水含量随温度降低呈指数型衰减,在温度梯度作用下,毛细水的冻结速率最快,自由水次之,结合水的冻结速率最慢;(2)未冻水含量与冻融循环次数线性负相关,当冻结温度低于-20℃时,冻融次数对未冻水含量的影响减弱,但裂隙的存在促使冻融前期自由水冻结速率加快,中、后期结合水加速冻结,相比完整岩样,裂隙岩样未冻水含量减少5%;(3)岩石孔隙体积和渗透率均与冰含量呈正相关,裂隙岩石的冻融损伤主要是由于冻融前期自由水的原位冻结,后期结合水的继续冻结以及毛细水的迁移过程造成的。该研究有助于深入了解裂隙岩石的冻融特性,为寒区岩体工程安全建设与运营提供理论依据。

关键词：岩石力学椭圆裂隙砂岩冻融循环未冻水含量核磁共振细观特征

基于土−水特征曲线的非饱和冻土未冻水含量预测

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岩土力学 2024年第9期45卷 2719-2727页

作者：周凤玺赵文沧兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

对非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水含量进行了理论分析,给出了一种简便的预测方法及其数学模型。基于非饱和土孔隙中气液两相的化学平衡和力学平衡关系,结合土−水特征曲线,给出了以Van Genuchten土−水特征曲线模型参数表示的土体孔... 详细信息

对非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水含量进行了理论分析,给出了一种简便的预测方法及其数学模型。基于非饱和土孔隙中气液两相的化学平衡和力学平衡关系,结合土−水特征曲线,给出了以Van Genuchten土−水特征曲线模型参数表示的土体孔隙体积分布密度函数,且水分冻结与土体孔径分布密切相关。根据初始有效饱和度对应的液态水填充的最大孔径和一定冻结温度对应的起始结晶孔径之间的关系,分析了土体孔隙中冰水相变的特征及其临界有效饱和度。当初始有效饱和度超过临界结晶饱和度后,冻结现象才会发生。给出了非饱和土体在冻结温度以下土中未冻水饱和度的预测公式,并通过已有的试验结果对其有效性进行了验证。

关键词：未冻水含量冻土土−水特征曲线预测模型

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基于孔隙结构的土体未冻水含量滞回效应研究

中国公路学报 2020年第9期33卷 115-125页

作者：寇璟媛马新岩滕继东张升李希民航机场规划设计研究总院有限公司岩土工程所北京100020 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410004

冻结特征曲线(SFCC)是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线,是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象,采用低场核磁共振(NMR)技术,测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙... 详细信息

冻结特征曲线(SFCC)是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线,是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象,采用低场核磁共振(NMR)技术,测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙结构分布图,研究土体在冻融循环作用下冻结特征曲线的变化。试验结果表明:随着循环次数的增加,土体孔隙分布发生了变化,进而导致冻结特征曲线滞回圈和特征温度点的变化,冻结特征曲线变化的本质是孔隙结构的变化;从微观结构出发得到了基于孔隙结构的SFCC表达式,指出融化过程的冻结特征曲线是主冻结特征曲线;结合试验数据的对比分析,模型有效展示了多次冻融循环下土体冻结特征曲线的滞回效应,适用于多次循环下的非饱和冻土。

关键词：道路工程孔隙结构冻融循环冻结特征曲线核磁共振未冻水含量

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低温饱和岩石未冻水含量与冻胀变形模型研究

岩石力学与工程学报 2016年第10期35卷 2000-2012页

作者：刘泉声黄诗冰康永水潘玉丛中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室湖北武汉430072

寒区岩石在季节性温度变化下会经历冻胀融缩过程,研究低温岩石中未冻水含量以及冻胀变形规律是进行寒区工程数值仿真和稳定性分析的关键问题。岩石是不同于土体的脆性多孔介质材料,孔隙中的未冻水含量还无法通过实验直接测量;基于累计... 详细信息

寒区岩石在季节性温度变化下会经历冻胀融缩过程,研究低温岩石中未冻水含量以及冻胀变形规律是进行寒区工程数值仿真和稳定性分析的关键问题。岩石是不同于土体的脆性多孔介质材料,孔隙中的未冻水含量还无法通过实验直接测量;基于累计孔隙体积分布规律,考虑孔隙水的冻结点变化和未冻水膜的影响建立低温岩石未冻水含量理论表达式,实例证明该计算式具有较高的可靠度。假定岩石为弹性孔隙介质,基于孔隙冰与岩石孔隙间的膨胀耦合关系可计算冰压力;利用应变等价原理将孔隙中的冰压力等效为岩石表面的三向拉应力,从而根据弹性理论建立了有效冻胀力下低温饱和岩石冻胀变形模型。结果表明饱和岩石低温冻胀变形与岩石基质的力学参数、岩石孔隙率以及未冻水含量等因素有关。最后通过与2个已有的室内冻胀变形实验对比,说明本文冻胀变形模型的正确性以及实用性。

关键词：岩石力学冻岩未冻水含量有效冻胀力冻胀变形

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冻土未冻水含量的低场核磁共振试验研究

岩土力学 2015年第6期36卷 1566-1572页

作者：谭龙韦昌富田慧会周家作魏厚振桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071

采用低场核磁共振技术测试了冻融循环过程中不同土质、不同Na Cl离子浓度饱和试样的未冻水含量,结合T2分布曲线从微细观角度分析了冻融过程中未冻水在孔隙赋存分布情况。试验结果表明:冻结过程可分为过冷度段、快速下降段、稳定段3个阶... 详细信息

采用低场核磁共振技术测试了冻融循环过程中不同土质、不同Na Cl离子浓度饱和试样的未冻水含量,结合T2分布曲线从微细观角度分析了冻融过程中未冻水在孔隙赋存分布情况。试验结果表明:冻结过程可分为过冷度段、快速下降段、稳定段3个阶段,而融化过程仅存在稳定段、快速融化段,并不存在与过冷现象对应的过热现象。冻结时大孔隙的水首先冻结,而融化时孔隙水的增加却是从小孔隙开始的,这是由水分热动力学势能的差异导致孔隙水冻结和融化在时间上的有序性。并且分析了冻融循环中土质类型、离子浓度对未冻水含量的影响,以及探讨了冻融过程出现的滞后现象的原因。

关键词：冻土未冻水含量核磁共振 T2分布滞后作用

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青藏铁路冻土未冻水含量与热参数试验

哈尔滨工业大学学报 2007年第10期39卷 1660-1663页

作者：王丽霞胡庆立凌贤长蔡德所徐学燕广西电力工业勘察设计研究院南宁530023 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

针对青藏铁路沿线路基中广泛分布的冻结粉质粘土,采用脉冲核磁共振法测定不同初始含水量、不同温度条件下冻土中未冻水含量;同时,采用稳定态比较法测定冻土的导热系数,采用量热法测定冻土的比热,据此计算冻土的容积热容量和导温系数.结... 详细信息

针对青藏铁路沿线路基中广泛分布的冻结粉质粘土,采用脉冲核磁共振法测定不同初始含水量、不同温度条件下冻土中未冻水含量;同时,采用稳定态比较法测定冻土的导热系数,采用量热法测定冻土的比热,据此计算冻土的容积热容量和导温系数.结果表明:冻土中未冻水含量随负温和初始含水量降低而降低,在0^-2℃与初始含水量接近,在-2^-5℃陡降,在-5℃达到突变点,随后又随负温降低而缓慢下降,负温低于-5℃时未冻水含量受初始含水量影响甚微且在13%、18%、23%3种初始含水量条件下的未冻水含量趋于一致;冻土的导热系数随负温降低、初始含水量增大而增大;冻土的容积热容量随负温升高、初始含水量增大而增大;冻土的导温系数随负温升高、初始含水量增大而减小.

关键词：未冻水含量导热系数容积热容量导温系数冻结粉质粘土