单向冻结条件下粗颗粒级配土的水热分布及冻胀特性研究

随着寒旱区高速铁路工程的增多和工程服役时间的增长,气态水迁移引发的路基冻害问题被广泛关注。为深入探究寒区粗颗粒填料的冻胀机制,研制一套考虑水–热–力耦合的土柱试验装置,开展不同补水类型、细颗粒含量、细颗粒类型的单向冻结试验。结果表明：(1)冻结锋面位置受补水方式、细粒土含量的影响较为显著,细粒土类型的影响相对较小。(2)随冻结时间的增长,液–气组合补水和气态水补水均会导致试样含水率不断升高,而前者含水率变化较快。细粒土含量和类型会显著影响气态水迁移量,造成土柱水分分布的明显差异。(3)粗颗粒级配土中液态水很难通过冻胀–抽吸力直接上升至冻结锋面,气态水迁移是造成冻胀发展的重要因素。在高速铁路的长期运营过程中,气态水迁移引发的路基水分积聚和冻胀问题不可忽视。     

基于核磁共振的级配土孔隙结构及冻结特性试验研究

级配土体孔隙水的冻结特征是研究冻土路基水热迁移、冻胀等问题的基础。基于核磁共振技术（NMR）,分析了细粒土类型、细粒土含量、最大粒径对级配土孔隙特征与冻融特性的影响规律。结果表明：(1)级配土的孔隙结构与细粒土类型、含量密切相关,随着黏土含量的降低,土样孔隙分布逐渐由单峰向双峰转变;(2)最大粒径对级配土SFCC的影响相对较小,细颗粒类型、含量是控制未冻水含量的重要因素;(3)孔隙水的冻结从大孔隙逐渐向小孔隙发展,而融化时恰恰相反,冻结和融化过程存在明显的滞后现象。经过一次冻融循环后,土体孔隙结构产生了微小变化,中小孔隙减小而大孔隙增多。