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高温–高含冰量冻土蠕变试验研究

岩土工程学报 2007年第6期29卷 848-852页

作者：马小杰张建明常小晓郑波张明义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

为了研究高温–高含冰量冻土的蠕变特性,开展了温度分别为-0.3℃,-0.5℃,-1.0℃,含水率分别为40%,80%,120%的冻结黏土单轴压缩蠕变试验。试验结果表明,无论应力多大、作用时间多长,高温–高含冰量冻结黏土单轴压缩蠕变过程都具有衰减特... 详细信息

为了研究高温–高含冰量冻土的蠕变特性,开展了温度分别为-0.3℃,-0.5℃,-1.0℃,含水率分别为40%,80%,120%的冻结黏土单轴压缩蠕变试验。试验结果表明,无论应力多大、作用时间多长,高温–高含冰量冻结黏土单轴压缩蠕变过程都具有衰减特征;在相同的温度条件下,在相同时刻、含水率40%时冻土强度最大,含水率120%时次之,含水率80%时最小;还得到高温–高含冰量冻结黏土单轴压缩蠕变方程、应力–应变关系和长期强度方程的参数。

关键词：高温-高含冰量冻土蠕变方程长期强度应力-应变关系

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高温-高含冰量冻土压缩变形特性研究

冰川冻土 2013年第2期35卷 369-375页

作者：苏凯张建明刘世伟张虎阮国锋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

高温-高含冰量冻土属于塑性冻土,荷载作用下具有较强的压缩性.为了研究高温-高含冰量冻土的压缩变形特性,采用恒温-变载的试验方法得到了不同温度(-0.3、-0.5、-0.7、-1.0、-1.5℃),不同含水量(40%、80%、120%)条件下冻土试样的体积压... 详细信息

高温-高含冰量冻土属于塑性冻土,荷载作用下具有较强的压缩性.为了研究高温-高含冰量冻土的压缩变形特性,采用恒温-变载的试验方法得到了不同温度(-0.3、-0.5、-0.7、-1.0、-1.5℃),不同含水量(40%、80%、120%)条件下冻土试样的体积压缩系数.结果表明:1)高温-高含冰量冻土具有极大的压缩性,青藏黏土40%含水量试样在-0.3℃时的体积压缩系数可达0.328 MPa-1,属于高压缩性土;2)高温-高含冰量冻土在压缩过程中存在渗滤变形,且主要发生于加载的初始阶段;3)温度与含冰量是影响高温-高含冰量冻土压缩性的主要因素,它们决定了冻土中体积未冻水的含量,从而控制了冻土的压缩性;4)在试验条件下,高温-高含冰量冻土的压缩性随着温度的升高而增大,随着含水量的增大而减小.高温时含水量对压缩性的影响比较显著,低温时影响较小.

关键词：高温-高含冰量冻土体积压缩系数未冻水含量渗滤变形

循环荷载作用下高温-高含冰量冻土特性试验研究

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岩土力学 2010年第6期31卷 1744-1751页

作者：高志华赖远明熊二刚李波长安大学建筑工程学院西安710061 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兰州730000

为了研究高温-高含冰量冻土这种极不稳定土体的动力学特性,开展了固结围压为0.3、0.5、1.0、3.0、5.0MPa,控制温度为-0.5、-1.0、-2.0、-4.0℃、初始含水率为50%的高含冰量青藏线重塑冻土的动三轴试验。根据试验结果,提出了用广义的双... 详细信息

为了研究高温-高含冰量冻土这种极不稳定土体的动力学特性,开展了固结围压为0.3、0.5、1.0、3.0、5.0MPa,控制温度为-0.5、-1.0、-2.0、-4.0℃、初始含水率为50%的高含冰量青藏线重塑冻土的动三轴试验。根据试验结果,提出了用广义的双曲线模型来描述动应力-应变关系,并且给出了模型参数预报关系式;基于动弹性模量和轴向应变之间的非线性关系,提出σ3=0.5MPa为临界围压。当围压大于0.5MPa时,动弹性模量随着动应变的增大呈减小的趋势;当围压小于0.5MPa时,动弹性模量随着动应变先增大后又减小;此外,动阻尼比随应变幅值和围压的增大而增大,随着温度的降低,动阻尼比变小。

关键词：高温-高含冰量冻土动应力-应变关系动弹性模量动阻尼比

青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土旁压试验研究

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岩土力学 2008年第3期29卷 764-768页

作者：马小杰张建明郑波李双洋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

为研究青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土的力学性质,在青藏铁路北麓河试验段开展一系列旁压强度试验。试验研究表明:路基的增加引起路基下多年冻土温度升高,未冻水含量增加,最终导致冻土旁压临塑压力Pf下降31%,旁压极限压力Pl下降44%,... 详细信息

为研究青藏铁路路基下高温-高含冰量冻土的力学性质,在青藏铁路北麓河试验段开展一系列旁压强度试验。试验研究表明:路基的增加引起路基下多年冻土温度升高,未冻水含量增加,最终导致冻土旁压临塑压力Pf下降31%,旁压极限压力Pl下降44%,旁压剪切模量Gm下降80%。对于高温冻结黏土,富冰冻土和饱冰冻土Gm对温度变化的敏感性高于含土冰层;饱冰冻土的Pf和Pl对温度变化的敏感性高于富冰冻土和含土冰层。

关键词：旁压仪高温-高含冰量冻土青藏铁路路基

高温—高含冰量冻土地基融沉性化学加固措施研究

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高温—高含冰量冻土地基融沉性化学加固措施研究

作者：齐云静哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高温-高含冰量冻土在气温升高吸热作用下具有较强的压缩性,且力学强度迅速降低,这对青藏铁路冻土路基的稳定性构成了潜在的威胁,并已在部分路段造成了路基沉降、开裂等病害,为了保持冻土路基的稳定性,既有工程中普遍采用了“保护冻土”... 详细信息

高温-高含冰量冻土在气温升高吸热作用下具有较强的压缩性,且力学强度迅速降低,这对青藏铁路冻土路基的稳定性构成了潜在的威胁,并已在部分路段造成了路基沉降、开裂等病害,为了保持冻土路基的稳定性,既有工程中普遍采用了“保护冻土”与“冷却路基”的方法。然而,在全球升温的背景下,这种措施必然存在一定的局限性。本研究拟借鉴常规土地基处理方法,以青藏铁路为工程背景,采用土体固化剂对高温-高含冰量冻土路基进行加固,为冻土路基融沉病害整治提供一条新的思路。通过负温环境下的室内试验,确定最佳固化剂种类及配比,而后采用有限元软件数值模拟进行推广。研究成果具有很好的工程实用价值与学术实用意义。本文主要进行了以下研究工作并获得了相关研究成果:首先,经过前期调研及实验方案可行性测试后,确定两种固化剂分别为:普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥。其次,研究高温-高含冰量冻土固化后的力学性质,对固化土进行了温度升高时自重作用下的融沉试验、K0固结试验和低温三轴试验,得到掺入9%硫铝酸盐水泥加固后,融沉系数较未固化土减小5.2%;掺入9%普通硅酸盐水泥时融沉系数较未固化土减小4.12%。由试验结果可知,对两种水泥而言,最佳掺量均为9%,考虑工程扰动,实际工程掺量下限应设为5%,并且硫铝酸盐水泥的固化效果优于普通硅酸盐水泥。第三,采用英国进口的核磁共振分析仪对高温-高含冰量冻土固化后未冻水含量进行室内实验,得到了未冻水含量与温度的变化曲线。普通硅酸盐水泥掺入9%时,固化土的未冻水含量较未固化土减小5.58%,硫铝酸盐水泥掺入9%时,固化土的未冻水含量较未固化土减小5.89%。然后,建立了冻土弹性模量与未冻水含量的表达式,并分析了其固化机理,提出水泥加固土样的协调性原理。最后,采用有限元软件建立青藏铁路路基模型,在升温吸热和上部荷载共同作用下最大沉降量出现在路基中心处,并存在差异沉降。在路基中心处,未固化土初始沉降量为-6.56cm,普通硅酸盐水泥掺量为9%时,沉降量减少了57.3%,硫铝酸盐水泥掺量为9%时,沉降量减少了61.6%。可见加固效果非常显著,大大提高了冻土路基的稳定性。

关键词：高温-高含冰量冻土化学加固措施固化剂配比融沉变形

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我国高温-高含冰量冻土力学特性研究现状

路基工程 2008年第6期 20-21页

作者：马小杰张生军任君妃浙江建设职业技术学院浙江杭州311231 浙江润都建筑工程有限公司

阐明了高温-高含冰量冻土力学特性研究的重大理论和现实意义,归纳总结了高温-高含冰量冻土力学特性研究的现状。

关键词：高温-高含冰量冻土力学特性强度蠕变

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高温-高含冰量冻结黏土强度试验研究

岩土力学 2008年第9期29卷 2498-2502页

作者：马小杰张建明常小晓郑波张明义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

为研究高温-高含冰量冻土的强度特性,分别开展了不同温度、不同含水率的冻结黏土单轴无侧限抗压强度试验。分析了高温-高含冰量冻结黏土在单轴压缩试验过程中的破坏类型、应力-应变关系;单轴抗压强度与温度、含水率之间的关系以及饱和... 详细信息

为研究高温-高含冰量冻土的强度特性,分别开展了不同温度、不同含水率的冻结黏土单轴无侧限抗压强度试验。分析了高温-高含冰量冻结黏土在单轴压缩试验过程中的破坏类型、应力-应变关系;单轴抗压强度与温度、含水率之间的关系以及饱和冻结黏土单轴抗压强度对温度的敏感性-含水率关系。研究结果表明:当温度低于-0.9℃时,高温-高含冰量冻结黏土存在最不利含水率,在相同的温度条件下,该含水率状态下冻土抗压强度最小;当温度高于-0.6℃时,高含冰量冻土随含水率的增加,单轴抗压强度增大。

关键词：高温-高含冰量冻土应力-应变关系破坏类型抗压强度

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冻土原位旁压蠕变试验粘弹性模型分析

土木建筑与环境工程 2013年第6期35卷 22-27,39页

作者：张虎张建明苏凯刘世伟中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

研究高温高含冰量冻土的蠕变特性,采用Menard旁压仪在青藏高原多年冻土区开展了大量的旁压蠕变试验,利用Merchant粘弹性模型对蠕变曲线进行回归分析并得到模型参数。结果表明,温度对高温冻土力学性质的影响要大于含水量。随着压力的增加... 详细信息

研究高温高含冰量冻土的蠕变特性,采用Menard旁压仪在青藏高原多年冻土区开展了大量的旁压蠕变试验,利用Merchant粘弹性模型对蠕变曲线进行回归分析并得到模型参数。结果表明,温度对高温冻土力学性质的影响要大于含水量。随着压力的增加,每级压力下冻土的瞬时应变在总应变中所占的比例逐渐减小。回归分析发现,瞬时剪切模量与负温的绝对值呈线性关系,而延迟剪切模量和粘滞系数与负温的绝对值之间为幂函数关系;当冻土的含水量达到46%时,各参数均出现峰值,而后缓慢减小,此结果与低温冻土有所差别。

关键词：青藏高原高温-高含冰量冻土旁压仪粘弹性

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多年冻土区铁路路基沉降变形研究与思考

中国安全科学学报 2006年第12期16卷 140-144页

作者：郑波张建明马小杰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浙江建设职业技术学院科研处杭州311231

根据青藏铁路路堤、路堑过渡带冻土路基分层沉降变形现场监测资料,笔者分析了路基变形的来源及机理。研究结果表明,路堑段,路基沉降变形主要来源于路基换填土层的固结变形;零填段,路基沉降变形主要来源于路基基底以下至原冻土上限之间... 详细信息

根据青藏铁路路堤、路堑过渡带冻土路基分层沉降变形现场监测资料,笔者分析了路基变形的来源及机理。研究结果表明,路堑段,路基沉降变形主要来源于路基换填土层的固结变形;零填段,路基沉降变形主要来源于路基基底以下至原冻土上限之间活动层的压密变形;路堤段,路基沉降变形主要来源于高温-高含冰量冻土在较高附加应力作用下产生的压缩及蠕变变形,该变形在目前尚无明显衰减趋势,且相同时期各层沉降量明显比路堑段及零填段大,必须引起注意;最后从国内外研究现状讨论了系统开展高温-高含冰量冻土区路基变形研究的必要性和紧迫性。

关键词：青藏铁路高温-高含冰量冻土分层沉降蠕变变形路基稳定性