含盐冻结粉质粘土单轴抗压强度试验研究

通过对饱和含盐冻结粉质粘土单轴抗压强度试验,得到了试验条件下土体的单轴抗压强度与含盐量、负温的关系;讨论了应变速率一定,温度和含盐量变化时,含盐冻结粉质粘土的屈服应力和抗压强度间的关系;提出了相对温度这一新概念,并给出抗压强度与相对温度间的线性关系。相对温度的引入建立了盐渍土和非盐渍土力学性质的关系,从而可以用非盐渍土力学性质预测盐渍土的力学性质。     

基于SEM和MIP的冻融循环对粉质黏土强度影响机制研究

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。     

干旱区古代建材夯土特征及劣化机理研究

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Na2SO。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。     

冻融循环对含盐土物理力学性质影响的试验研究

单轴抗压强度是岩土的重要力学性质之一,同时也是寒区工程建设中基础设计的一个重要依据。为研究冻融循环作用对含盐土单轴抗压强度的影响,以兰州黄土为研究对象,其中添加无水硫酸钠,对不同含盐量和含水率的试样在经历不同的冻融循环次数后,在常温下测试其单轴抗压强度试验。试验揭示了含盐土在常温下的应力应变曲线呈明显的脆性破坏,而经冻融的试样未出现明显的屈服阶段直到达到极限应力而进入弱塑性破坏;分析了硫酸钠盐在土体冻融循环中对土体强度的强化和弱化两种作用;得出了含硫酸钠盐黄土经历冻融循环达到新动态平衡的次数为6次。     

含盐量对冻结粉土单轴抗压强度影响的试验研究

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NaCl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。     

冻结粉质黏土声学特性与物理力学性质试验研究

 为分析冻结粉质黏土的声波参数与其物理力学性质之间的关系,进行了冻结粉质黏土的超声波测试,同时测定了其在不同温度下的抗拉、抗压强度。基于试验分析了温度、含水率和干密度等对冻土波速的影响以及波速与强度的关系。结果表明：土样在－1 ℃到－7 ℃的温度范围内,波速变化尤为剧烈;存在一个临界含水率16.03%,使波速随含水率的增加呈先增加后减少的趋势;在含水率相同的情况下,波速随干密度的增加呈线性增加;通过波速计算得到冻结粉质黏土的三个动弹性力学参数,并分析这些参数随温度的变化趋势;冻土声波波速与强度呈现出良好的相关性,冻土的强度越大,声波波速越高。因此,可利用声波测试技术对冻土进行无损检测,为冻土强度的预测奠定基础。     

冻结重塑黄土单轴加载过程中声波传播特性试验研究

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。