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多年冻土区线性工程的生态环境影响研究现状与展望 被引量：14
1
作者 刘亚丽 王俊峰 吴青柏 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2018年第4期728-737,共10页
在多年冻土区,线性工程(公路、铁路、输油管线、输电线路等)的修建和运营对沿途周边的冻土热状态、土壤理化性质、水文过程以及陆面过程产生显著影响,生态环境发生明显改变并对冻土的工程稳定性产生显著影响。冻土工程作用下的生态环境... 在多年冻土区,线性工程(公路、铁路、输油管线、输电线路等)的修建和运营对沿途周边的冻土热状态、土壤理化性质、水文过程以及陆面过程产生显著影响,生态环境发生明显改变并对冻土的工程稳定性产生显著影响。冻土工程作用下的生态环境变化是冻土学近年来研究的热点之一,通过文献综述,对冻土区线性工程的主要特征,以及近几十年来工程影响下冻土环境和植被变化研究进展与现状进行了总结和归纳,在此基础上,探讨了多年冻土区工程建设存在的主要生态问题。目前,生态环境各要素对工程的反馈研究十分丰富,但是生态环境要素与工程相互作用的机理、过程的研究还需完善。在以后的研究中应重点拓展有效的监测手段,为冻土区生态环境监测和研究服务;同时,在深入理解寒区工程建设对生态环境作用机理、过程基础上,积极开展冻土区工程环境容量阈值评估以及生态环境变化预测研究,为寒区大规模工程建设与生态环境和谐发展提供理论支持与对策建议。 展开更多
关键词 多年冻土区 线性工程 生态环境 研究现状 展望
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煤矸石改良季节冻土区黄土填料的冻融特性试验研究
2
作者 武立波 刘惠阳 +3 位作者 杨嘉伟 林战举 陈宏信 白玉亮 《自然灾害学报》 北大核心 2025年第4期128-139,共12页
我国西北季节冻土区广泛分布着黄土,受周期性冻融循环作用的影响,黄土区路基工程极易发生冻融病害。常用的防治方法是对黄土进行处理或改良,但目前节能低碳环保的改良方法研究尚显不足,鉴于西北地区煤矸石堆存量巨大且资源化利用率低,... 我国西北季节冻土区广泛分布着黄土,受周期性冻融循环作用的影响,黄土区路基工程极易发生冻融病害。常用的防治方法是对黄土进行处理或改良,但目前节能低碳环保的改良方法研究尚显不足,鉴于西北地区煤矸石堆存量巨大且资源化利用率低,尝试用煤矸石改良黄土作为路基填料。以兰州皋兰黄土(以下简称“素黄土”)与石灰改良黄土作为对比试验组,通过室内冻融循环试验探究在冻融循环条件下较大掺量煤矸石改良黄土填料的冻融特性,并通过电镜扫描和CT扫描揭示其微观机理。结果表明:①与素黄土相比,掺入30%与50%煤矸石的改良黄土试样温度梯度变化幅度分别降低了8.5%与25.3%。②与素黄土和石灰改良黄土相比,煤矸石改良黄土的最优含水率降低,经历5次冻融循环后各组含水率分布情况相近,掺入30%煤矸石的改良黄土与素黄土补水量相近,掺入50%煤矸石改良黄土的补水量相较于素黄土下降了53.8%。③5次冻融循环后,掺入30%与50%煤矸石改良黄土的平均冻胀率相较于素黄土分别降低了77.3%、90.2%,相较于石灰改良黄土分别降低了70.4%、87.5%,融沉系数的变化规律较为复杂,只有煤矸石掺量为50%的改良黄土融沉系数相较于素黄土降低了40.9%。④与素黄土相比,掺入50%煤矸石的改良黄土试样在冻融循环前后孔隙率均降低了60%左右。总体而言,煤矸石掺量为50%时能显著地改善黄土的冻胀与融沉性质。 展开更多
关键词 季节冻土区 黄土 煤矸石 冻融循环 冻胀 融沉
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改良红层工程性能与环境耐久性研究进展 被引量：1
3
作者 甘季中 张宪魁 +6 位作者 穆彦虎 张微 张坤 毛云程 陈敦 刘兆温 张轩 《中国建材科技》 CAS 2024年第1期35-38,共4页
红层在我国东南、西南、西北地区广泛分布,因其膨胀收缩性、遇水崩解性、岩体软弱性等特点,往往不能直接作为填料应用于路基工程,必须进行物理或化学改良处理。通过文献调研,本文从红层崩解机理、工程改良方法、改良效果及环境耐久性等... 红层在我国东南、西南、西北地区广泛分布,因其膨胀收缩性、遇水崩解性、岩体软弱性等特点,往往不能直接作为填料应用于路基工程,必须进行物理或化学改良处理。通过文献调研,本文从红层崩解机理、工程改良方法、改良效果及环境耐久性等方面对国内外研究进行了梳理。并结合现有研究,提出未来应加强环境荷载(如干湿、冻融作用)及静、动荷载单独或耦合作用下改良红层的耐久性研究。 展开更多
关键词 红层 工程性能 物理改良 化学改良 环境耐久性
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基于细观孔隙的高温冻土蠕变变形试验研究
4
作者 郭焕明 张虎 +2 位作者 刘枫 丑亚玲 郑波 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第5期1613-1620,共8页
高温冻土在长期荷载作用下易发生蠕变变形,为探究其内部孔隙结构对高温冻土蠕变变形的影响,对高温冻土开展了不同温度、干密度和轴向应力下的静三轴蠕变试验,同时也对蠕变试验结束后的风干三轴试样进行了CT扫描及孔隙提取处理。结果表明... 高温冻土在长期荷载作用下易发生蠕变变形,为探究其内部孔隙结构对高温冻土蠕变变形的影响,对高温冻土开展了不同温度、干密度和轴向应力下的静三轴蠕变试验,同时也对蠕变试验结束后的风干三轴试样进行了CT扫描及孔隙提取处理。结果表明:通过Avizo对CT扫描图片进行3D建模和孔隙提取,采用3种不同方法对提取孔隙进行孔隙等效分析后发现,球体等效误差最小,因此选择球体等效进行细观孔隙分析,并将孔隙分为0~200μm、200~500μm、500~1000μm、>1000μm共4类;在所给试验条件下,试样孔径主要分布在200~500μm区间内,而蠕变变形量与孔径>500μm孔隙数目呈正相关关系;蠕变变形随着温度的升高、干密度的减小和轴向应力的增大而增大,且温度、干密度和轴向应力都会对高温冻土蠕变变形和孔径>500μm的孔隙数目产生显著的影响;试样内部孔径>500μm的孔隙数量随着温度的升高、干密度的减小和轴向应力的增大而增加。 展开更多
关键词 高温冻土蠕变 变形 细观孔隙 大孔径孔隙
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多年冻土区热融湖塘演化及其环境效应研究进展 被引量：1
5
作者 张丹丹 王昱 +2 位作者 杨玉忠 周露 姚何琳 《冰川冻土》 CSCD 2024年第3期956-966,共11页
近几十年随着全球气候变暖及人类活动的增强,冻土退化趋势显著,这一过程改变了寒区的水文地质条件,从而引起一系列的生态环境变化。热融湖塘是冻土退化的产物,其形成与发展又会引起冻土环境的改变,进而对全球气候变化产生影响。因此,针... 近几十年随着全球气候变暖及人类活动的增强,冻土退化趋势显著,这一过程改变了寒区的水文地质条件,从而引起一系列的生态环境变化。热融湖塘是冻土退化的产物,其形成与发展又会引起冻土环境的改变,进而对全球气候变化产生影响。因此,针对多年冻土退化过程中日趋严重的热喀斯特现象,以及由此而产生的冻土融穿、地下水位改变、热融湖塘扩张等问题,对目前多年冻土区热融湖塘的水文变化研究现状进行分析整理。本文主要从以下五个方面展开了论述:(1)热融湖塘演化过程及主要影响因素分析;(2)热融湖塘水文过程时空变化规律及影响因素分析;(3)热融湖塘水量平衡过程研究及影响因素;(4)热融湖塘变化对区域水质的影响;(5)热融湖塘对碳循环的影响。最后,提出在后期研究中应基于同位素技术,充分考虑湖塘周边环境,并结合气候变化、多年冻土退化状况进行多因素分析,以期能为深入开展研究冻土退化背景下冻土水文过程、区域水资源演变以及对生态环境的影响提供参考依据。 展开更多
关键词 多年冻土退化 热融湖塘 水文变化 水量平衡 水化学
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含冰量分布差异对冻土桩基础承载性能影响的模拟研究
6
作者 王博通 高樯 +3 位作者 阿布拉江·买买提 张凤江 向书华 陈钢 《地震工程学报》 北大核心 2025年第5期1120-1127,共8页
探究多年冻土区桩侧冻土含冰量差异对桩基础承载性能的影响,不仅有助于冻土区桩基础的设计施工,而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用ABAQUS有限元软件,模拟计算桩侧不同含冰量分布模式下桩基础的荷载传递和承载力。桩侧含冰量分... 探究多年冻土区桩侧冻土含冰量差异对桩基础承载性能的影响,不仅有助于冻土区桩基础的设计施工,而且对桩基础变形防控有重要指导意义。利用ABAQUS有限元软件,模拟计算桩侧不同含冰量分布模式下桩基础的荷载传递和承载力。桩侧含冰量分布模式设置为:倒梯形(含冰量沿桩深减小)\,灯笼形(含冰量沿桩深先增大再减弱)和正梯形(含冰量沿桩深增大)。结果表明:尽管桩侧总体含冰量相同,桩基础的承载性能受桩侧土体含冰量分布差异的影响显著。取荷载为26 MN进行分析,倒梯形、灯笼形及正梯形工况对应位移依次为0.026、0.030及0.032 m;在相同荷载下,桩侧土体含冰量倒梯形分布时的桩顶沉降要小于正梯形分布时的沉降,而灯笼形分布情况介于二者之间;桩侧摩阻力整体呈现上大下小的趋势。研究成果可为寒区基础工程设计与施工提供理论参考。 展开更多
关键词 多年冻土 桩基础 含冰量 承载力 有限元
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西北地区红层泥岩崩解特性试验研究 被引量：2
7
作者 甘季中 刘兆温 +6 位作者 张微 穆彦虎 张坤 毛云程 陈敦 张宪魁 张轩 《中国建材科技》 CAS 2024年第2期30-35,共6页
针对西北地区红层泥岩设计了一套自由浸水崩解装置,对不同质量的红层泥岩试块进行自由浸水试验。考虑试块的吸水过程,将试块吸水率作为崩解试验结果的补偿,研究不同质量红层泥岩试块的崩解率、崩解速率随时间变化规律。结果表明,测试红... 针对西北地区红层泥岩设计了一套自由浸水崩解装置,对不同质量的红层泥岩试块进行自由浸水试验。考虑试块的吸水过程,将试块吸水率作为崩解试验结果的补偿,研究不同质量红层泥岩试块的崩解率、崩解速率随时间变化规律。结果表明,测试红层泥岩膨胀性矿物含量较少,其崩解的前30%时间内崩解率可达45%~75%,前50%时间内崩解率可达68%~90%,崩解总时间T与试块质量m满足T=a*(1-e^(-b*m)) 关系。随着试块质量增加,试块崩解速率越大,且崩解的前50%时间内崩解率增加显著。 展开更多
关键词 红层泥岩 崩解 试块质量 崩解率 崩解速率
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森林大火对冻土环境影响的研究进展 被引量：6
8
作者 李晓英 金会军 +4 位作者 何瑞霞 黄亚冬 罗栋梁 金晓颖 吕兰芝 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2017年第2期317-327,共11页
森林大火是森林生态系统最主要的干扰因素之一,不仅影响着森林生态系统内部的营养物质循环、水分和能量流动、土壤理化性质的变化,而且对冻土环境和冷生土壤和土壤碳库、碳氮循环等生物地球化学过程有着重要影响。随着气候变暖和人为活... 森林大火是森林生态系统最主要的干扰因素之一,不仅影响着森林生态系统内部的营养物质循环、水分和能量流动、土壤理化性质的变化,而且对冻土环境和冷生土壤和土壤碳库、碳氮循环等生物地球化学过程有着重要影响。随着气候变暖和人为活动不断增强,北方林区火灾日益频繁,对冻土的水热影响显著:活动层加深、薄层冻土退化、浅层有机碳大量快速释放、森林和湿地的逆向演替,导致热融沉陷、滑塌、泥石流等现象发生。通过综述国内外森林大火对冻土环境影响的研究进展,分析指出目前森林大火对冻土环境影响的研究主要集中在火烧之后短时间、小范围的定性描述与推断,缺乏长时间、大范围的定量分析。尤其是在大兴安岭地区,除了20世纪90年代初期的少量研究外,此后这方面研究虽有零星报道,但缺乏长期和系统的观测与模型研究,所以森林大火对冻土环境的研究,可以利用空间代替时间的方法,通过长、短期的野外观测和数值模拟相结合,定量研究森林大火之后,多年冻土的水热状态、过程和变化机制,可以为寒区林区、湿地保护、生态环境修复提供科学依据。 展开更多
关键词 森林大火 冻土退化 北方森林 活动层 碳库
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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
9
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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冻融作用下煤基固废改良黄土路基模型试验研究
10
作者 武立波 刘惠阳 +2 位作者 林战举 杨嘉伟 陈宏信 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第6期163-177,共15页
受周期性冻融循环作用的影响,中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害,常用的解决方法是将改良黄土作为路基填料。鉴于西北地区煤基固废的堆存量巨大且资源化利用率低,为给季节冻土区黄土路基病害防治提供新的解决思路,尝试用煤矸石和... 受周期性冻融循环作用的影响,中国西北黄土区路基工程极易发生冻融病害,常用的解决方法是将改良黄土作为路基填料。鉴于西北地区煤基固废的堆存量巨大且资源化利用率低,为给季节冻土区黄土路基病害防治提供新的解决思路,尝试用煤矸石和煤气化渣对黄土进行改良。基于室内模型试验,以兰州黄土(简称素黄土)与石灰改良黄土作为对比试验组,探究冻融作用下煤基固废改良黄土路基的水热状态与变形特征。结果表明:1)与素黄土及石灰改良黄土路基相比,适当掺量的煤气化粗渣或煤矸石能显著增强路基土体的保温性能,如路基深度为0.3 m时,15%煤气化粗渣与50%煤矸石改良黄土路基内部温度最低值分别提高了46%与19%;2)掺入煤矸石与煤气化粗渣降低了改良黄土的最优含水率,3组改良路基在最优含水率条件下经历冻融作用后路基的含水率变化均小于3%,显著低于对比试验组的含水率变化,说明煤矸石与煤气化粗渣的掺入减少了路基土体内部的水分迁移;3)相比于素黄土路基,15%煤气化粗渣、30%与50%煤矸石改良黄土路基在最优含水率条件下经历冻融作用后的最大冻胀量分别降低了67%、59%与64%,最大融沉量分别降低了62%、57%与63%,并且这3组改良路基控制冻胀变形的效果接近于石灰改良的效果,而控制融沉变形的效果优于石灰改良;4)微观结构分析表明,与素黄土填料相比,掺入一定量的煤矸石与煤气化粗渣能有效地降低导热系数。微观结构观测表明路基改良机理为:掺入煤矸石能够降低改良黄土的孔隙率,进而降低了冻融作用下路基土体内部的水分迁移量;掺入煤气化粗渣能够降低改良土体内部自由水含量,进而降低改良黄土的冰点。两种材料都降低了土体内部的热量传播效率,进而降低了路基的冻胀融沉变形量。同时导热系数测定结果表明,15%煤气化粗渣或30%、50%煤矸石改良黄土填料的导热系数明显小于素黄土,因而煤基固废改良黄土路基的保温性能更好。总的来说,黄土中掺入煤气化粗渣或煤矸石能改善黄土路基填料的寒区服役性。 展开更多
关键词 冻融作用 煤气化粗渣 煤矸石 黄土 路基模型 水热分布 变形
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不同分解压力下L-Met浓度对CO_(2)水合物稳定性影响研究
11
作者 王英梅 王立瑾 +2 位作者 滕亚栋 姜雪晨 张鹏 《地学前缘》 北大核心 2025年第2期195-205,共11页
在当前能源需求和“双碳”的大背景下,利用添加促进剂的水合物法储存CO_(2)受到广泛关注,而促进剂的使用对CO_(2)水合物的各项性能影响不同。因此本文以硅胶为多孔介质,以3.0 MPa、274.15 K为初始生成条件,对比分析了分解温度为275.15 ... 在当前能源需求和“双碳”的大背景下,利用添加促进剂的水合物法储存CO_(2)受到广泛关注,而促进剂的使用对CO_(2)水合物的各项性能影响不同。因此本文以硅胶为多孔介质,以3.0 MPa、274.15 K为初始生成条件,对比分析了分解温度为275.15 K条件下,分解压力分别为0、0.5、1 MPa时纯水体系和不同浓度(0.8、0.9、1.0、1.1、1.2 g/L)的L蛋氨酸(L-Met)体系对CO_(2)水合物稳定性的影响。结果表明:在0 MPa分解压力下1.1 g/L L-Met体系中的CO_(2)水合物稳定性最好,分解压力为0.5 MPa和1 MPa时,0.9 g/L L-Met体系中水合物均表现出最好的稳定性,有利于水合物的稳定储存。除了研究L-Met浓度对稳定性的影响外,还分析了分解压力对水合物分解的影响。研究发现在纯水体系中,分解压力为0 MPa时水合物分解速率表现为先增大后减小,而其余分解压力条件下均在初始时刻具有最大分解速率,呈现单调递减趋势;同时发现除0.8 g/L L-Met体系外,其他体系在常压下分解初期时水合物分解速率均是先增大后减小,具有水合物的“自保护”效应,而在0.5 MPa和1 MPa压力下,只在初始时刻具有最大的分解速率,呈现单调减小的趋势,对上述效应具有破坏作用。通过上述研究,为CO_(2)水合物的长距离运输和长时间储存提供数据及理论支撑。 展开更多
关键词 CO_(2)水合物 硅胶 L-Met 分解压力 稳定性
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近地表水汽密度对多年冻土区地表辐射的影响研究——以北麓河地区为例 被引量：1
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作者 马安静 张明礼 +2 位作者 周志雄 王永斌 王成福 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2024年第3期304-315,共12页
气候暖湿化背景下,青藏高原地区大气水汽含量的增大通过影响地表辐射进而影响多年冻土地表能量分配及其热稳定性。以青藏高原中部北麓河地区的气象数据与活动层水热数据为基础,分析了2 m处空气相对湿度和夏季典型降雨事件对地表反照率... 气候暖湿化背景下,青藏高原地区大气水汽含量的增大通过影响地表辐射进而影响多年冻土地表能量分配及其热稳定性。以青藏高原中部北麓河地区的气象数据与活动层水热数据为基础,分析了2 m处空气相对湿度和夏季典型降雨事件对地表反照率及辐射四分量的影响。结果表明:大气水汽通过削弱太阳短波辐射,吸收地面长波辐射,增加向下长波辐射,进而降低地表反照率。大气水汽对地表辐射的影响具有明显的季节性特征,夏季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用最明显,并且发射的向下长波辐射较多;冬季大气水汽对太阳短波辐射的削弱作用相对较弱,发射向下长波辐射较少。在研究时段内北麓河地区夏季和冬季空气相对湿度每增加10%,太阳短波辐射日均值分别减少54.9和9.8 W/m^(2),向下长波辐射日均值分别增加14.8和3.9 W/m^(2)。秋季空气中水汽含量的变化对地表反照率的影响最大,秋季空气相对湿度每减小10%,地表反照率增加0.15;春季最小,春季空气相对湿度每增加10%,地表反照率仅降低0.01。夏季不同典型降雨事件导致近地表水汽密度和浅层土壤含水量增大,使地表反照率降低。夏季不同类型降雨事件对地表反照率的影响程度表现为:大雨>中雨>小雨。研究结果为暖湿化气候背景下青藏高原中部多年冻土区地表能量平衡分析提供参考。 展开更多
关键词 多年冻土 青藏高原 空气湿度 反照率 辐射
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冻土未冻水含量与其微结构相关试验分析研究 被引量：2
13
作者 陈橙 王丹 +3 位作者 杨成松 尚飞 张莲海 石亚军 《冰川冻土》 CSCD 2024年第3期944-955,共12页
在既定负温下冻土中未冻水和固相冰的动态关系与其初始含水率密切相关,冻土中未冻水含量的改变直接影响了其微观结构的变化,加强不同初始含水率下冻土的未冻水含量与微观结构的定量关系研究对于揭示冻土特殊的物理力学性质具有重要的意... 在既定负温下冻土中未冻水和固相冰的动态关系与其初始含水率密切相关,冻土中未冻水含量的改变直接影响了其微观结构的变化,加强不同初始含水率下冻土的未冻水含量与微观结构的定量关系研究对于揭示冻土特殊的物理力学性质具有重要的意义。本文利用新型冷冻扫描电镜对既定负温不同初始含水率(11.8%、23.1%、32.2%、42.2%、54.1%、64.2%、74.8%)下的冻结黏土进行微观结构测试,揭示了不同初始含水率下冻土微观结构的演化特征。同时,利用核磁共振技术测试不同初始含水率和不同温度下冻土的未冻水含量变化过程,探讨了既定负温下初始含水率对冻土未冻水含量与其微结构之间的定量关系。研究结果表明:冻结黏土含水率在液限范围内,随着初始含水率的增加,孔隙结构由集合物间孔隙向粒间孔隙发育,含水率超过液限后,随着初始含水率增加,超集合物间孔隙开始发育,并且在同一负温条件下,随着初始含水率的增加,孔隙分形维数和孔隙面积随之增大;对于高温冻土,随着初始含水率的增加,孔隙分形维数随未冻水含量的增加而增加,对于低温冻土,孔隙分形维数随未冻水含量的减少而增加;最后,建立了不同试验条件下冻土微观结构与其未冻水含量的经验方程,为揭示冻土特殊物理力学特性提供理论基础。 展开更多
关键词 冻土 微结构 冷冻扫描电镜 未冻水含量 孔隙分形维数
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湿干循环作用对冻土-复合土工布界面常法向应力剪切特性的影响试验研究 被引量：2
14
作者 张航 曹海涛 +2 位作者 何鹏飞 候光亮 李国玉 《冰川冻土》 CSCD 2024年第1期185-198,共14页
土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉... 土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉质黏土-复合土工布在常法向应力条件下界面剪切特性开展试验研究,试验因素包括湿干循环次数、温度和法向应力。结果表明,常温条件下湿干循环对界面剪切强度有劣化作用,负温条件下界面剪切强度随湿干循环次数增大整体呈现增大趋势,经过一定循环次数后趋于稳定。湿干循环作用下界面黏聚力和内摩擦角的变化规律与界面剪切强度变化规律相对应,而界面黏聚力的变化是引起剪切强度变化的主要因素。通过对剪切强度的影响变量及其交互作用进行显著性分析,发现法向应力、冻结温度和湿干循环次数均对剪切强度有强显著影响,法向应力和温度的交互作用以及温度和湿干循环次数的交互作用也对剪切强度有显著影响。本文研究成果可为复合土工布在冻土工程中的应用提供参考。 展开更多
关键词 剪切强度 界面 湿干循环 冻土 复合土工布 显著性分析
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考虑轴向与弯曲变形耦合的梯形渠道弹性冻土地基梁模型
15
作者 肖旻 王正中 +3 位作者 吴浪 杨晓松 崔浩 葛建锐 《工程力学》 北大核心 2025年第7期208-219,共12页
弹性地基模型能有效反映冻土-结构相互作用,在渠道冻胀力学分析中得到广泛应用。在现有模型基础上,考虑衬砌板法向冻胀变形与接触面切向位移的耦合效应,基于Winkler假设构建考虑轴向与弯曲变形耦合的梯形渠道冻土地基模型,并应用微分算... 弹性地基模型能有效反映冻土-结构相互作用,在渠道冻胀力学分析中得到广泛应用。在现有模型基础上,考虑衬砌板法向冻胀变形与接触面切向位移的耦合效应,基于Winkler假设构建考虑轴向与弯曲变形耦合的梯形渠道冻土地基模型,并应用微分算子级数法及卡尔达诺公式对耦合方程组进行了求解。相比已有研究,该模型可选取更加灵活且物理意义明确的边界条件,可同时兼顾衬砌两端法向与切向边界。通过引入待定参数克服了前后模型不一致的不足,实现衬砌板法向-切向位移及板间相互作用力的一体化求解。以甘肃靖会总干渠为例计算各截面冻胀变形,并与弹性支承法、有限元法计算值及实测数据对比,验证模型的合理性与适用性。以塔里木灌区某工程为例,对各截面冻胀变形、接触面切向位移、截面弯矩及上表面应力进行计算。结果表明:该文模型、非耦合模型及有限元法计算结果的总体变化趋势一致,该文模型计算值较非耦合模型更加接近观测值。对底板切向位移的计算表明该模型可有效体现由于阴、阳坡差异引起的底板接触面切向位移、切向冻结力的非对称分布规律。通过计算上表面应力确定的易裂位置与实地调研成果符合良好。 展开更多
关键词 渠道 冻胀 弹性地基梁 轴向与弯曲变形耦合 微分算子级数法
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青藏高原不同高寒生态系统类型下多年冻土活动层水热过程差异研究 被引量：11
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作者 蒋观利 吴青柏 张中琼 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2018年第1期7-17,共11页
基于青藏高原北麓河地区高寒草原、高寒沼泽草甸和高寒草甸生态系统下多年冻土活动层水热过程的监测数据,对活动层水热过程特征开展了相关研究。研究结果显示,在活动层厚度、冻融时间、持续时间以及活动层土壤水分含水量分布方面,不同... 基于青藏高原北麓河地区高寒草原、高寒沼泽草甸和高寒草甸生态系统下多年冻土活动层水热过程的监测数据,对活动层水热过程特征开展了相关研究。研究结果显示,在活动层厚度、冻融时间、持续时间以及活动层土壤水分含水量分布方面,不同的高寒生态系统下活动层的上述属性特征差异明显。高寒草原下多年冻土活动层厚度最大,土体开始融化的时间最早,每年持续融化的日数也最长;高寒草甸最小,高寒沼泽草甸居中。高寒草原下活动层土壤含水率从上到下逐渐增加,水分基本集中在活动层的中下部分;高寒沼泽草甸下活动层土壤水分的分布情况相对比较均衡;高寒草甸下活动层土壤含水率分布呈现从上到下逐步减少的模式,越靠近地表土壤含水率越大。对监测数据的进一步分析发现,不同的高寒生态系统下,近地表地温与气温温差累计值、近地表土壤有机质含量、n因子特征以及近地表地温标准差统计特征都具有明显的区别。研究分析表明,多年冻土活动层水热过程特征与高寒生态系统类型具有明显的关联性,高寒生态系统会影响近地表能量通量,从而使地-气热量交换产生差异,这一差异又将改变活动层土壤温度、水分分布特征及其动力学过程。 展开更多
关键词 青藏高原 多年冻土活动层 高寒生态系统 活动层水热过程
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离子类土壤固化剂对高温冻土工程性质改良试验研究 被引量：11
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作者 张致龙 张建明 +1 位作者 张虎 柴明堂 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2019年第1期140-146,共7页
为了研究离子类土壤固化剂对青藏高原高温冻土工程性质的改良效果,分别选用酸性和碱性离子类土壤固化剂对冻结青藏粉质黏土进行了改良测试。塑性指数测试表明,两种固化剂的最优含量为0.20%。固化剂含量小于0.30%时,冻结温度相对原状土... 为了研究离子类土壤固化剂对青藏高原高温冻土工程性质的改良效果,分别选用酸性和碱性离子类土壤固化剂对冻结青藏粉质黏土进行了改良测试。塑性指数测试表明,两种固化剂的最优含量为0.20%。固化剂含量小于0.30%时,冻结温度相对原状土样没有明显的下降。对不同含量碱性和酸性固化土力学性质进行了测试,无侧限单轴抗压强度相对原状土样整体增大,碱性和酸性固化土抗压强度最大分别提高了78.7%和46.6%,最优配比(0.20%)的碱性和酸性固化土体积压缩系数随养护龄期增大而减小,两种固化土的体积压缩系数相对原状土样最大分别下降了44.4%和27.8%,固化效果明显。碱性固化土力学性质变化更显著,说明碱性固化剂更适合对青藏黏土进行改良。 展开更多
关键词 离子类土壤固化剂 塑性指数 高温冻土 体积压缩系数
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径向冻融过程中软黏土水热力试验研究
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作者 郭焕明 张虎 +3 位作者 丑亚玲 郑波 胡金涛 韩善博 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期905-915,共11页
为了探究径向冻融条件下软黏土水热力过程,开展了不同温度下软黏土冻融试验,对比分析了各冻融过程中土样温度、含水率、土压力、排水量和耗电量的变化规律。试验结果表明:冻融过程中土样实际温度下降速率均与冻结锋面的移动速率呈正相... 为了探究径向冻融条件下软黏土水热力过程,开展了不同温度下软黏土冻融试验,对比分析了各冻融过程中土样温度、含水率、土压力、排水量和耗电量的变化规律。试验结果表明:冻融过程中土样实际温度下降速率均与冻结锋面的移动速率呈正相关关系,温度的传递效率主要与传热距离、传热介质和能量损失率有关;在土样冻结过程中,水分的迁移与冷端对水分的吸力作用和冻胀过程中冻胀对水分的相对作用密切相关;冻结过程中产生的环向和径向冷生构造会加速软黏土中水分的排出,冻胀力会对未冻区土体产生固结作用;通过对试验过程中冻结范围、排水量和耗电量的对比,发现试验温度为-15℃时在冻结过程中产生的融沉圈直径最大,此时的能耗比也最大,因此,将-15℃作为本系列试验的最佳冻结温度。 展开更多
关键词 软土地基 人工冻结 水热力过程 最佳温度
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高海拔多年冻土区路基工程行为对低温多年冻土长期影响的监测研究 被引量：7
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作者 范星文 林战举 +3 位作者 罗京 刘明浩 尹国安 高泽永 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2021年第5期1323-1333,共11页
青藏铁路路基创造性采用了主动冷却路基的设计理念修建而成,目前铁路已经安全运营超过10年。青藏铁路路基修筑在多年冻土之上,路基下部冻土温度变化是衡量路基是否稳定的关键因素。基于长期(2008—2019年)地温观测资料,对昆仑山垭口南... 青藏铁路路基创造性采用了主动冷却路基的设计理念修建而成,目前铁路已经安全运营超过10年。青藏铁路路基修筑在多年冻土之上,路基下部冻土温度变化是衡量路基是否稳定的关键因素。基于长期(2008—2019年)地温观测资料,对昆仑山垭口南坡青藏铁路K980+000低温多年冻土区块石路基坡脚至坡脚外30 m范围内的冻土上限变化、年际地温变化、季节性地温变化进行分析,研究了路基工程行为对低温多年冻土的长期影响机制。结果表明:冻土地温不断升高,冻土上限逐年下移;与天然孔比较,路基坡脚处地温增温幅度反而较小,主要可能受块石路基冷却效应的影响;冷季与暖季呈现出不对称的增温趋势。冻土路基普遍增温的趋势仍然存在,出于对多年冻土的保护与保证工程稳定性的考虑,应尽量采用冷却路基的思想修建路基。同时,应加强对路基的监测,分析长期增温过程后路基稳定性变化,并对路基下部冻土的变化做出定量研究。 展开更多
关键词 青藏铁路 低温多年冻土 增温趋势 路基工程影响
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青藏工程走廊多年冻土场地地震安全性研究进展 被引量：7
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作者 马巍 苏永奇 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期723-733,共11页
宽度不到10 km的青藏工程走廊穿越长约550 km的多年冻土区,承载了青藏铁路、青藏公路等重要生命线工程,同时,该地区强震多发,工程设施未来遭遇地震作用的风险较大。围绕青藏工程走廊多年冻土区这一特殊研究区域,从地震危险性分析和多年... 宽度不到10 km的青藏工程走廊穿越长约550 km的多年冻土区,承载了青藏铁路、青藏公路等重要生命线工程,同时,该地区强震多发,工程设施未来遭遇地震作用的风险较大。围绕青藏工程走廊多年冻土区这一特殊研究区域,从地震危险性分析和多年冻土场地地震动特征研究两方面对青藏工程走廊多年冻土区场地地震安全性研究现状进行回顾,并介绍最新研究进展。基于青藏工程走廊地震危险性对比分析结果,分别给出50年和100年超越概率63%、10%、2%的青藏工程走廊基岩地震动区划图,并转换得到50年超越概率10%的青藏工程走廊一般场地PGA区划图,与第五代中国地震动参数区划图相比,PGA=0.2g的范围有所扩大。场地反应分析结果表明,多年冻土场地地震动特征与冻土层温度及厚度、季节融化层厚度、冻土夹层厚度及其埋深有关。完全冻结场地地震动特征主要受冻土层温度和厚度影响,季节融化场地地震动特征主要受季节融化层厚度和多年冻土层厚度影响,多年冻土夹层场地地震动特征主要受冻土夹层厚度及埋深影响。研究结果可为青藏工程走廊内多年冻土区地震灾害风险区划、重大冻土工程地震安全性评价、寒区新建工程抗震设防及已有工程设施抗震加固等提供参考。 展开更多
关键词 多年冻土 地震动特征 地震危险性分析 青藏工程走廊
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