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盐渍冻土-混凝土接触面剪切特性试验研究 被引量:1
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作者 万旭升 周浩 +3 位作者 路建国 晏忠瑞 刘凤云 杨乾承 《工程地质学报》 北大核心 2025年第4期1553-1565,共13页
盐渍冻土与混凝土接触界面的力学特性对寒旱区道路工程结构的稳定性和耐久性有重要的影响。为了揭示多因素作用下盐渍冻土-混凝土接触面力学特性,通过室内试验和数学模型探究了接触面剪切应力-位移关系和剪切强度变化规律。开展了补水... 盐渍冻土与混凝土接触界面的力学特性对寒旱区道路工程结构的稳定性和耐久性有重要的影响。为了揭示多因素作用下盐渍冻土-混凝土接触面力学特性,通过室内试验和数学模型探究了接触面剪切应力-位移关系和剪切强度变化规律。开展了补水和不补水、冻融循环方式(单向和整体冻融循环)、冻融循环次数(0次、5次、10次、20次)、含盐量(0、0.5%、1%、2%、3%、4%)、含盐类型(NaCl和Na_(2)SO_(4))、剪切温度(-2℃、-5℃、-10℃)等条件下的盐渍冻土-混凝土接触面直剪试验。基于龚帕兹模型拟合了接触面的剪应力-剪切位移关系。并运用灰色相关理论分析了各影响因素与接触面剪切强度关联性。研究结果表明:冻融循环方式对接触面抗剪强度的影响差异不明显,但随着冻融循环次数增加,接触面抗剪强度均逐渐降低。接触面抗剪强度随着盐含量的增加而降低,当含盐量超过2%时,硫酸钠和氯化钠冻土接触面抗剪强度呈现相反变化规律,其中硫酸钠冻土接触面强度增大。当温度降至-5℃及更低温度后,补水条件对接触面抗剪强度起增强作用。龚帕兹模型与盐渍冻土-混凝土接触面的应力位移关系吻合较好,可用于评价寒旱盐渍土区土-混凝土接触面剪切特性。由灰色关联分析得出各影响因素的显著性排序为:含水率>剪切温度>冻融循环次数>氯化钠含盐量>硫酸钠含盐量。 展开更多
关键词 道路工程 盐渍土 直剪试验 接触面 冻融循环
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冻结黏土非整数阶修正S-M损伤蠕变模型研究 被引量:1
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作者 姚兆明 赖龙辉 +1 位作者 汤海东 陈军浩 《人民长江》 北大核心 2025年第1期180-186,共7页
冻土蠕变特性是判断冻土结构是否稳定的决定性因素。以山东张集地区黏土为研究对象,对冻结黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验,得到了在不同冻结温度和应力加载等级下的冻结黏土蠕变规律。通过在Singh-Mitchell(S-M)模型中引入双曲线函数... 冻土蠕变特性是判断冻土结构是否稳定的决定性因素。以山东张集地区黏土为研究对象,对冻结黏土进行单轴抗压试验与蠕变试验,得到了在不同冻结温度和应力加载等级下的冻结黏土蠕变规律。通过在Singh-Mitchell(S-M)模型中引入双曲线函数和非整数阶微积分,建立了能反映冻结温度和应力加载等级因素影响的冻结黏土非整数阶修正S-M蠕变模型。进一步引入损伤变量,并结合试验数据建立了损伤变量与温度关系公式,提出了非整数阶修正S-M损伤蠕变模型,该模型能较好地描述冻结黏土非稳定蠕变阶段。研究结果表明:随着冻结温度的降低,冻结黏土强度明显提高,蠕变变形减小;应力加载等级变化对冻结黏土蠕变变形影响显著。与经典S-M模型计算值和试验值的对比表明,所建模型能够准确反映温度效应下不同应力加载等级的冻结黏土蠕变规律,并且拟合优度更高。该模型参数同时具有物理和数学意义,且模型参数较少,适用于实际工程应用。 展开更多
关键词 冻土 蠕变 本构模型 Singh-Mitchell模型 非整数阶导数
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冻结钙质黏土三轴剪切分数阶双曲线模型参数确定及验证 被引量:1
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作者 姚兆明 汤海东 赖龙辉 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期192-200,共9页
钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题,一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象,开展不同温度和围压下的... 钙质黏土地层具有结冰温度低、冻结后膨胀性大、遇水易崩解、强度低等工程地质问题,一直是冻结法施工的重难点。建立形式较为简洁的剪切模型是设计钙质黏土冻结壁的关键。以淮南地区深部原状钙质黏土为研究对象,开展不同温度和围压下的三轴剪切试验,得到了温度、围压对应力-应变的影响规律,建立了剪切强度与冻结温度、围压间的关系。针对冻结钙质黏土三轴剪切应力-应变性质介于理想弹性与理想塑性之间的特性,将分数阶微积分引入到双曲线模型,建立能同时考虑温度和围压影响的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型。对应变进行分数阶变化,得到分数阶应变与应力间的线性关系,进而分别建立温度、围压影响下的方程组。通过求解线性方程组,得到分数阶双曲线模型参数。对比分数阶双曲线模型计算的应力值、邓肯-张模型计算的应力值和冻结钙质黏土的试验值可知,所建立的冻结钙质黏土分数阶双曲线模型能够很好地描述钙质黏土的应力-应变规律,拟合精度更高。所建立的模型概念清晰,参数少、易于确定且物理意义明确,便于工程运用。 展开更多
关键词 钙质黏土 双曲线模型 应力-应变曲线 分数阶微积分
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基于三相孔隙介质模型的地震动传播特性研究
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作者 杨艳霜 闫磊 +4 位作者 张占荣 刘永莉 崔臻 彭剑承 亢兆鹏 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1109-1121,共13页
研究地震动在软土层中的传播特性对建筑物抗震设防具有重要现实意义。根据地震动在离心振动台试验中的衰减特性,将获取的土样重塑成35%、45%、55%含水率的土样并进行常规物理试验。通过宏细观参数对比来设定模型中颗粒之间的团簇形态和... 研究地震动在软土层中的传播特性对建筑物抗震设防具有重要现实意义。根据地震动在离心振动台试验中的衰减特性,将获取的土样重塑成35%、45%、55%含水率的土样并进行常规物理试验。通过宏细观参数对比来设定模型中颗粒之间的团簇形态和颗粒之间黏结的切法向刚度、摩擦系数、泊松比、阻尼比等参数,并引入质量阻尼β_(n)和刚度阻尼k_(n)来限制颗粒的运动状态,调节颗粒运动中的碰撞。依据不同含水率常规物理试验结果修正三相孔隙介质地层模型的细观参量,以研究在地震荷载下不同含水率的软土对峰值加速度传播衰减效应的影响。研究结果表明,在不同地震动条件下,峰值加速度在30m深度段,软硬分层土质中呈现出先缓慢衰减后急剧衰减再回弹上升的变化规律。随着含水率增加,深度30~8m地层内峰值加速度衰减倍率在2.33~2.70区间内增加;而深度8~0m地层对应放大倍率则在1.60~1.23区间内减小。反应谱周期0.2~1.1s对应中低频率范围,加速度值呈现增加趋势,在周期1.1~2.0s内对应的是高频率范围,加速度值普遍呈现减小趋势,这与高频衰减效应一致。通过数值模拟与理论分析对比验证,初步探明了不同含水率条件下地震动在近地表的传播放大规律,为评估地震灾害风险及提升地震防护提供了理论依据。 展开更多
关键词 地震波 放大效应 离散元 峰值加速度 含水率
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冻结改良土抗压特性分数阶模型可靠性分析 被引量:1
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作者 姚兆明 唐赛 +1 位作者 昌语 李鹏辉 《河南城建学院学报》 2025年第1期44-51,共8页
以昆明地区泥炭质土为研究对象,掺入不同比例的标准硅酸盐水泥制成重塑土样并进行低温环境下单轴抗压试验,研究土样单轴应力应变关系及其抗压强度变化规律。将水泥掺量函数代入指数模型中,引入Riemann-Liouville型分数阶微积分算子,建... 以昆明地区泥炭质土为研究对象,掺入不同比例的标准硅酸盐水泥制成重塑土样并进行低温环境下单轴抗压试验,研究土样单轴应力应变关系及其抗压强度变化规律。将水泥掺量函数代入指数模型中,引入Riemann-Liouville型分数阶微积分算子,建立改进的冻结改良泥炭质土分数阶指数模型,变换得到不同水泥掺量的应力应变方程组及分数阶导数模型参数。再将温度函数代入指数模型,建立考虑温度和掺量共同影响的分数阶指数模型。运用蒙特卡罗方法计算模型的可靠度,分析模型与参数的相关规律。结果表明,改进的冻结改良泥炭质土本构模型能够较好地描述各水泥掺量和温度下的应力应变趋势,计算值与试验值拟合较好,模型参数较少,便于工程应用。 展开更多
关键词 人工冻土 指数模型 泥炭质土 分数阶导数 蒙特卡罗方法
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冻土离心模型试验机上冻结装置研制与性能测试
6
作者 周洁 郭仲秋 +3 位作者 石振明 刘成君 周华德 班超 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第S1期36-40,共5页
离心模型试验是解决大时间跨度下冻土工程问题的有效方法,但现有冻土离心模型试验装置制冷端只能起到控制温度边界功能,无法在土体内形成连续冻结墙。为模拟人工地层冻结过程中土体内管状冷源冻结过程,基于同济大学TJ-150岩土离心机,自... 离心模型试验是解决大时间跨度下冻土工程问题的有效方法,但现有冻土离心模型试验装置制冷端只能起到控制温度边界功能,无法在土体内形成连续冻结墙。为模拟人工地层冻结过程中土体内管状冷源冻结过程,基于同济大学TJ-150岩土离心机,自主设计一套采用半导体制冷与可控液氮冻结的冻土离心试验装置。试验过程中,半导体制冷设备可实现对冻结墙边界温度的控制,液氮冻结装置能够实现对液氮的稳定存储和定点输送。基于此套试验装置开展了离心机微型孔压静力触探试验以探究冻融前后软土渗透系数变化规律试验,在15g离心超重力下检验了该装置的性能,并初步探究了通过离心机微型孔压静力触探装置测定软黏土冻融前后原位渗透系数差异的可行性。 展开更多
关键词 冻土 离心模型试验 半导体制冷 液氮冻结 试验设备
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基于低温三轴渗流核磁共振成像的人工冻结软土水分迁移及压融演化特征分析
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作者 周洁 周华德 石振明 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第S1期107-111,共5页
利用自行研发设计的低温三轴多相渗流核磁共振(MRI)测试成像分析系统,系统开展了渗流作用下人工冻结黏土及砂质粉土的水分迁移及压融试验。分析了冻结与渗流耦合作用下软土内部渗流通道的发展规律及未冻水含量变化,得到了压融过程中冰... 利用自行研发设计的低温三轴多相渗流核磁共振(MRI)测试成像分析系统,系统开展了渗流作用下人工冻结黏土及砂质粉土的水分迁移及压融试验。分析了冻结与渗流耦合作用下软土内部渗流通道的发展规律及未冻水含量变化,得到了压融过程中冰的演化信息。试验结果表明,渗流作用导致冻结黏土存在不均匀的渗流通道,集中于渗流出口,而砂质粉土形成了较为均匀的渗流通道;在冻结及渗流耦合作用下,土体内部未冻水含量逐渐减少,-30℃时黏土及砂质粉土的未冻水含量相比于室温分别降低了40%,93%;压融作用导致冰逐渐转化为水,黏土内部未冻水含量增加。该测试系统推动了冻土测试技术的发展,为冻土地区或人工冻结工程的基础设施建设提供了科学理论依据。 展开更多
关键词 低温三轴核磁共振成像 人工冻结 水分迁移 渗流 压融
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基于赤玉土强冻胀特性提高重金属污染黏性土淋洗效率研究
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作者 芮大虎 王嘉义 +2 位作者 张军 潘卫东 王淼 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第7期1373-1381,共9页
冻融协同化学淋洗能够去除黏性土中重金属污染物,但是冻结过程中淋洗液摄入量少,存在淋洗效率低下的问题。利用改善黏性土冻胀性增加水分迁移量以提高淋洗效率的思路,以重金属污染黏性土为研究对象,选用强冻胀性赤玉土为掺料土,开展了... 冻融协同化学淋洗能够去除黏性土中重金属污染物,但是冻结过程中淋洗液摄入量少,存在淋洗效率低下的问题。利用改善黏性土冻胀性增加水分迁移量以提高淋洗效率的思路,以重金属污染黏性土为研究对象,选用强冻胀性赤玉土为掺料土,开展了土柱冻融-淋洗试验。结果表明,相同冻结条件下赤玉土的冻胀率为124.48%,其冻胀量和吸水量分别为黏性土的5.85倍和4.82倍,具有极强冻胀性;赤玉土对Pb、Cd吸附能力较弱,可以重复利用;掺入赤玉土后黏性土的冻胀量和吸水量显著增加,最大增幅分别为130.91%,113.39%;经3次冻融后,Pb、Cd去除率分别达到57.51%,66.77%,相较未掺入赤玉土组提升173.73%,113.94%。SEM试验表明冻融循环后赤玉土结构破碎严重且孔隙数量增加,有利于水分的迁移和储存。赤玉土作为掺料土提高冻融-淋洗效率的方法在实际工程应用中具有易操作性和普适性,为季节冻土区重金属污染黏性土修复提供了一个新的思路。 展开更多
关键词 赤玉土 冻融-淋洗 黏性土 重金属污染 土壤修复
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冻融循环下盐渍土热-质传递及盐冻胀机理
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作者 余云燕 罗崇亮 +3 位作者 崔文豪 杜乾中 高远 张庭华 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第5期1090-1097,1120,共9页
为研究冻融循环作用下硫酸盐渍土热-质迁移规律及结构损伤机理,以河西走廊盐渍土为研究对象,在无压补给条件下进行冻融循环试验,并借助核磁共振和SEM(scanning electron microscope)试验分析冻融循环前、后硫酸盐渍土的孔隙结构损伤机理... 为研究冻融循环作用下硫酸盐渍土热-质迁移规律及结构损伤机理,以河西走廊盐渍土为研究对象,在无压补给条件下进行冻融循环试验,并借助核磁共振和SEM(scanning electron microscope)试验分析冻融循环前、后硫酸盐渍土的孔隙结构损伤机理.研究表明:冻融循环作用下硫酸盐渍土内温度传递存在“深度效应”和“时间滞后效应”,时差约为5 h;冻结深度前期不断向下发展,后期逐渐趋于平稳,最大冻深为8.54 cm;溶液补给量随温度降低而增大,升高而减小;冻融循环240 h后水、盐含量在冻结区增大,非冻结区基本不变;盐渍土盐冻胀变形随温度变化呈周期性盐冻胀-融溶沉规律发展,且存在位移滞后温度效应;盐渍土经历一系列反复“冻结—冷凝—结晶—融化—溶解”过程后,中孔隙和大孔隙明显增多,并形成贯通的裂隙,土体结构由冻融前的片层状结构转变为絮状结构. 展开更多
关键词 硫酸盐渍土 冻融循环试验 传热传质 盐冻胀变形 结构演变
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盾构隧道结构等效连续化模型及抗震性能
10
作者 李军 王旭春 +3 位作者 王影 于典 李奉宸 于广明 《低温建筑技术》 2025年第7期46-50,68,共6页
长大区间盾构隧道结构的计算模型存在一定的复杂性,行波效应和地震加载方式对其抗震性能影响也不容忽视,因此复杂隧道结构的抗震性能分析既需要合理简化,又要考虑多种因素影响。文中针对某长大区间大口径盾构隧道工程利用有限元软件TDA... 长大区间盾构隧道结构的计算模型存在一定的复杂性,行波效应和地震加载方式对其抗震性能影响也不容忽视,因此复杂隧道结构的抗震性能分析既需要合理简化,又要考虑多种因素影响。文中针对某长大区间大口径盾构隧道工程利用有限元软件TDAPⅢ建立其隧道结构的等效连续化模型,应用反应位移法分析地震作用下隧道结构纵向内力和位移,为避免夸大行波效应影响,运用三波平均结构响应对该盾构隧道的主要性能指标进行评估。结果表明行波效应对盾构隧道的内力和位移影响较大,在不同刚度管片相连接的部位,易产生突出的内力或位移峰值,可能诱发局部破坏。运用三波平均结构响应的方法评估抗震性能具有可靠性、经济性,研究可为长大区间盾构隧道结构抗震设计提供参考。 展开更多
关键词 长大区间 盾构隧道 行波效应 纵向抗震性能 三波平均
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单向冻结条件下路基双层土体层间水分迁移机制研究
11
作者 王天亮 范帅波 +2 位作者 高毅仁 张飞 寇晓康 《岩土力学》 北大核心 2025年第9期2873-2884,共12页
通过室内土柱的单向梯度降温试验,分析土柱中存在两种土体情况下,不同填料的中值粒径与温度场、补水量、水分重分布及冻胀变形的变化情况,分析中值粒径对铁路路基粗颗粒填料层间水分迁移特征的影响。研究结果表明:在单向冻结时,改变下... 通过室内土柱的单向梯度降温试验,分析土柱中存在两种土体情况下,不同填料的中值粒径与温度场、补水量、水分重分布及冻胀变形的变化情况,分析中值粒径对铁路路基粗颗粒填料层间水分迁移特征的影响。研究结果表明:在单向冻结时,改变下层土体而其他试验条件不变的情况下,相同温度边界下土体的温度变化过程基本一致,冻结深度无显著差别;重点考虑上下层土的中值粒径d50,提出上下层中值粒径比F50,用于评价上下层土粒径差距程度对层间水分迁移的影响。在上下层中值粒径比为1.40~3.24时补水相对较小,层间位置会发生水分集聚,随比值的增大,补水量越少,层间集聚效果越好,水分越难由下层进入上层,土柱冻胀变形越小。上下层的流速及水分迁移通道疏密程度有明显差别,上层较为稀疏,下层较为密集,以下层水分迁移速度较慢,上层水分迁移较快为主,层间水分集聚受水分迁移通道疏密程度影响较大;当上下层中值粒径比值过高或者过低时,水分在自下而上迁移过程中,均会于土柱层间突破。 展开更多
关键词 粗颗粒填料 单向冻结 双层土体 水分迁移
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高温冻土蠕变试验及本构模型研究
12
作者 郭浩天 辛思澄 《路基工程》 2025年第5期14-21,共8页
准确认识高温冻土在环境温度影响下蠕变特性,是研发与优化寒区工程新技术、新结构、新方法的前提和基础。结合寒区工程中高温冻土特征与实践结果,从蠕变试验和蠕变本构模型两方面,总结、分析高温冻土蠕变相关研究内容与进展。
关键词 高温冻土 温度变化 本构模型 蠕变特性 综合对比 变形规律
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多年冻土区建筑地基设计状态分析
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作者 张辰熙 陈学东 《低温建筑技术》 2025年第7期78-82,共5页
针对多年冻土区建筑地基面临的热稳定性差、融沉频发及气候敏感等问题,文中系统分析了6种典型设计状态的技术原理、适用条件及优缺点。研究结果表明,热棒保持冻结设计节能环保,但存在承载力滞后现象;允许有限融化设计可平衡冻土退化与... 针对多年冻土区建筑地基面临的热稳定性差、融沉频发及气候敏感等问题,文中系统分析了6种典型设计状态的技术原理、适用条件及优缺点。研究结果表明,热棒保持冻结设计节能环保,但存在承载力滞后现象;允许有限融化设计可平衡冻土退化与工程稳定,需动态监测荷载;预先融化设计规避融沉风险,但高能耗且扰动生态;局部预融设计仅限低含冰冻土,强融沉性地基有挤出风险;通风保持冻结与热棒维持冻结依赖被动控温,易受极端气候或设备失效影响。建议未来融合多场耦合模型与智能监测技术,探索新材料以增强适应性,为冻土区地基安全、经济、生态协调发展提供支撑。 展开更多
关键词 多年冻土区建筑地基 允许有限融化 预先融化 局部预融
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考虑温度和压融效应的冻土强度准则研究 被引量:1
14
作者 马博 滕继东 +1 位作者 张升 盛岱超 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1417-1425,共9页
人工冻结法广泛应用于不稳定土层中井筒的建造,准确预测冻土强度是确保冻结法在深地工程建设中安全性与可行性的前提条件与关键保障。随着应力增大,冻土强度具有先增大后减小再增大的规律。为了描述冻土的这一特殊规律,首先,通过围压冻... 人工冻结法广泛应用于不稳定土层中井筒的建造,准确预测冻土强度是确保冻结法在深地工程建设中安全性与可行性的前提条件与关键保障。随着应力增大,冻土强度具有先增大后减小再增大的规律。为了描述冻土的这一特殊规律,首先,通过围压冻土三轴试验,基于临界状态土力学,得到不同温度下冻土强度准则;然后,分析高应力下冻土压融的原因,引入一个具有明确物理意义的压融系数,建立低温吸力s与应力p之间的关系,得到不同应力下土体冻结特征曲线,最后,建立能考虑高低应力作用下冻土强度准则。研究结果表明:所建立的模型能够合理地描述冻土的强度变化规律;相较于既有的冻土强度准则,本模型物理意义明确,参数简单可测,具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 强度准则 冻土 温度 压融效应 低温吸力
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不同坡面形式加筋土边坡抗震性能的振动台试验研究 被引量:1
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作者 孟亚 徐超 +3 位作者 杨阳 马林 韦小当 贾斌 《振动与冲击》 北大核心 2025年第9期195-202,共8页
土工合成材料加筋土边坡在我国西藏高海拔强震区基础设施建设中的应用正逐渐增加,不同坡面形式在加筋土边坡遭遇地震时发挥的保障效果各异,但以往针对不同坡面形式加筋土边坡抗震性能的研究较为缺乏。因此,通过开展土工袋和格宾笼护坡... 土工合成材料加筋土边坡在我国西藏高海拔强震区基础设施建设中的应用正逐渐增加,不同坡面形式在加筋土边坡遭遇地震时发挥的保障效果各异,但以往针对不同坡面形式加筋土边坡抗震性能的研究较为缺乏。因此,通过开展土工袋和格宾笼护坡的加筋土边坡振动台模型试验,研究不同地震峰值加速度作用下坡面形式对土工格栅加筋土边坡动力响应特征的影响,重点关注地震作用下边坡加速度放大系数、坡面位移、坡顶沉降以及筋材轴力等分布规律。试验结果表明:加筋土边坡各处加速度放大系数均随高度的增大而增大,坡面形式对加速度放大系数的影响很小;整体上坡面峰值位移随高度增加而逐渐增大,除边坡顶部外,格宾笼组峰值位移小于土工袋组,且震后坡面位移得到了一定程度的恢复;坡顶沉降随地震峰值加速度的增大逐渐增大,格宾笼组的坡顶沉降大于土工袋组;土工袋组筋材轴力整体上大于格宾笼组,地震作用下顶部筋材轴力增量最大;在1.0g地震峰值加速度下,采用土工袋及格宾笼护坡的土工格栅加筋土边坡均具有良好的抗震性能。 展开更多
关键词 土工格栅 加筋土边坡 坡面形式 振动台试验 抗震性能
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考虑循环冻融历史与初始各向异性的非饱和膨胀土冻结变形特征试验研究 被引量:1
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作者 张思钰 张勇敢 +1 位作者 鲁洋 刘斯宏 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第5期1004-1013,共10页
地处季冻区的膨胀土胀缩变形显著,由此诱发的工程隐患与灾害尤为严重。为探究循环冻融历史与初始各向异性影响下非饱和膨胀土的冻结变形特征,开展了压实膨胀土的循环冻融和体变量测试验。试验结果表明:①相较于融化状态,膨胀土在冻结状... 地处季冻区的膨胀土胀缩变形显著,由此诱发的工程隐患与灾害尤为严重。为探究循环冻融历史与初始各向异性影响下非饱和膨胀土的冻结变形特征,开展了压实膨胀土的循环冻融和体变量测试验。试验结果表明:①相较于融化状态,膨胀土在冻结状态下的体积应变受干密度与含水率影响更显著,含水率越高、干密度越大,试样融化和冻结状态下的体积应变差异越大。②膨胀土试样冻结体变随初始饱和度增加呈先减小后增大的变化趋势,且表现为低饱和度时“冻缩”,高饱和度时“冻胀”。③试样的冻结体积应变与含水率呈二次函数关系,存在一个“临界含水率”特征值,使得试样的体积收缩率最大。④循环冻融作用下,低含水率试样的冻结体积应变较高含水率时更易稳定;轴向应变随冻结次数的累积效应较径向应变更为显著。⑤压实作用诱导膨胀土试样冻结变形呈各向异性,且含水率越高,冻结变形各向异性越显著。研究结果可为季冻区膨胀土地段工程的变形控制和灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 膨胀土 冻融循环 冻结变形 各向异性 变形机理
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融雪盐环境下低放热高聚物材料的冻融损伤特征
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作者 张蓓 郭煜丰 +3 位作者 钟燕辉 李晓龙 刘剑阳 王懿龙 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第6期127-134,共8页
针对盐冻融环境对低放热高聚物材料的影响,研究了低放热高聚物材料在盐溶液(CaCl_(2)、CH_(3)COOK)和纯水中冻融循环后的吸水率、质量和抗压强度的变化规律。首先,开展电镜扫描(SEM)试验,从微观角度分析材料的质量和抗压强度损失机理;最... 针对盐冻融环境对低放热高聚物材料的影响,研究了低放热高聚物材料在盐溶液(CaCl_(2)、CH_(3)COOK)和纯水中冻融循环后的吸水率、质量和抗压强度的变化规律。首先,开展电镜扫描(SEM)试验,从微观角度分析材料的质量和抗压强度损失机理;最后,根据损伤力学理论,以质量损失率和抗压强度损失率为参量,推导损伤变量D,建立冻融损伤演化方程。结果表明:随着冻融循环次数增加,材料的吸水率先增加后略微减小,而质量和抗压强度逐渐减小,表明材料受到一定的冻融损伤,冻融损伤来自材料内部胞体结构的变形和破裂;材料在盐溶液,尤其是CaCl_(2)溶液中的冻融损伤更大;冻融200次后,不同密度试件在CaCl_(2)溶液中的平均质量损失和平均强度损失分别约为纯水中的1.7倍和1.5倍,密度越大,材料的抗冻融能力越强。 展开更多
关键词 低放热高聚物 盐溶液 冻融循环 损伤特征 损伤演化方程
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大兴安岭林区杆塔基础病害特征及防治措施
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作者 林峻岑 张航 +6 位作者 李国玉 苏安双 高凯 曹亚鹏 陈敦 王旭 王淼 《森林工程》 北大核心 2025年第3期646-656,共11页
由基础病害造成的多年冻土区结构或构件失效将对林区生态安全构成一定威胁,为此通过对东北多年冻土区京漠线及中俄原油管道沿线附近林区的杆塔基础进行实地调查,分析总结其主要病害特征及现有防治措施并提出改进建议。调查结果表明,出... 由基础病害造成的多年冻土区结构或构件失效将对林区生态安全构成一定威胁,为此通过对东北多年冻土区京漠线及中俄原油管道沿线附近林区的杆塔基础进行实地调查,分析总结其主要病害特征及现有防治措施并提出改进建议。调查结果表明,出现冻拔病害的输电线铁塔基础占18.1%,包括均匀冻拔(8.5%)和不均匀冻拔(9.6%),而出现融沉病害的基础仅占3.7%;混凝土基础表面出现裂缝(2.7%)、剥落(2.7%)、裂纹(4.3%)、侵蚀(5.9%)、倾斜(3.7%)和压裂(0.5%)等病害;基础不均匀冻拔与倾斜对铁塔安全影响较大;混凝土保护帽冻害严重,主要表现为裂缝(15.4%)、剥落(8.5%)、裂纹(15.4%)和侵蚀(58%);冻拔和冻裂也是造成线杆倾斜和断裂倒塌的主要原因。针对以上基础病害问题,建议对冻土区域内的工程结构进行长期跟踪监测并完善改进现有处置措施。调查结果可为多年冻土区基础设施的设计、建造及病害防治策略提供重要的参考和借鉴,以期减弱工程对自然林区生态环境的影响。 展开更多
关键词 大兴安岭林区 多年冻土区 基础 病害调查 防治措施
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冻土-钢界面三轴剪切试验及接触损伤力学模型研究 被引量:1
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作者 董旭光 吕江飞 +1 位作者 李宏波 王振波 《冰川冻土》 2025年第3期734-746,共13页
冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计... 冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计不同因素的正交试验,对各因素进行显著性分析。结果表明:含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势,围压与界面抗剪强度呈正相关;含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线为强应变软化型,高于最优含水率时,应力-应变曲线为弱应变软化型;冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型,给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型,该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。 展开更多
关键词 冻土-钢 界面强度特性 三轴剪切试验 粗糙度 损伤力学模型
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基于规范考虑水分迁移下饱和正冻土的各向异性冻胀系数研究
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作者 葛辉 郭春香 张蕾 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第4期255-263,共9页
正冻土冻胀是寒区工程产生冻害的关键因素,其冻胀过程是水热力相互耦合的动态作用结果,在开放系统中,温度、温度梯度、含水率、水分补给强度等都是影响正冻土冻胀变形的重要因素。冻土冻胀是水分迁移产生的竖直方向分凝冻胀和原位冻胀... 正冻土冻胀是寒区工程产生冻害的关键因素,其冻胀过程是水热力相互耦合的动态作用结果,在开放系统中,温度、温度梯度、含水率、水分补给强度等都是影响正冻土冻胀变形的重要因素。冻土冻胀是水分迁移产生的竖直方向分凝冻胀和原位冻胀的共同作用,其冻胀力学特性属于各向异性。参考规范内土体含冰量随冻结的变化过程,考虑泊松比、地下水位深度、降温速率等因素,得到正冻土的在冻结过程中水平与竖直方向的冻胀系数的计算方法,通过对比粉土和粉质黏土的冻胀系数,计算结果与试验结果吻合较好。案例中粉土在-0.2~-3.0℃、0.2~1.0 m范围内竖向冻胀系数为-1.37×10^(-3)~-7.67×10^(-3),水平向冻胀系数为-0.81×10^(-3)~-4.85×10^(-3),差值百分比为10.4%~77.7%,说明考虑分凝冻胀产生的各向异性是必要的。研究提出的水平与竖直方向的冻胀系数计算方法,可以为科研和设计工作提供参考依据。 展开更多
关键词 正冻土 水分迁移 温度 地下水位深度 冻胀系数
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