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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 被引量:1
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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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青藏工程走廊多年冻土场地地震安全性研究进展 被引量:9
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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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多年冻土区森林大火对生态服务功能的影响研究 被引量:10
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作者 李晓英 金会军 +1 位作者 何瑞霞 黄亚冬 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2020年第5期545-554,共10页
在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效... 在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效益损失,包括吸收SO_2和粉尘净化价值;水文效益损失,包括防洪和涵养水源效益;小气候效益损失;保护野生生物以及游憩效益损失。研究发现,满归和阿龙山火烧后,生态系统服务效益损失重大。其中,固碳释氧效益和净化环境效益损失较大,分别占总效益损失的42.34%和41.94%;水文效益和保护野生生物效益损失较小,分别为2.82%和0.80%;小气候效益和游憩效益居中,分别占8.61%和3.49%。即使针叶林生态系统恢复到阔叶林生态系统,净化环境效益损失仍然可达69.3%。由此看来,保护多年冻土区的针叶林,减少森林火灾的发生对维持多年冻土区森林生态系统的稳定性和可持续发展至关重要。 展开更多
关键词 多年冻土区 森林大火 生态服务功能 针叶林
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寒区工程保温材料等温吸湿性能实验研究 被引量:5
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作者 谷勇海 张顶 明锋 《中国农村水利水电》 北大核心 2022年第4期162-165,175,共5页
保温材料的平衡含水量是影响其导热系数、抗压强度、渗透性能等参数的关键因素。为分析保温材料的吸湿特性,以寒区工程中常用的3种保温材料为基础,开展等温吸湿性能试验,分析评价7种吸湿模型的适用性,提出保温材料等温吸湿曲线最优拟合... 保温材料的平衡含水量是影响其导热系数、抗压强度、渗透性能等参数的关键因素。为分析保温材料的吸湿特性,以寒区工程中常用的3种保温材料为基础,开展等温吸湿性能试验,分析评价7种吸湿模型的适用性,提出保温材料等温吸湿曲线最优拟合公式。实验结果表明,不同保温材料的等温吸湿性能差异明显。相对湿度越大,吸湿速率越大,达到平衡含水率的时间越长。在相同湿度下,福利凯保温板的吸湿量是聚氨酯硬质泡沫的2倍,是挤塑聚苯乙烯板的5倍以上。相对其他预测模型,Peleg模型能够很好的描述保温材料的等温吸湿过程。试验成果可为研究保温材料性能劣化机理及其热湿耦合分析提供基础数据支撑。 展开更多
关键词 保温材料 相对湿度 吸湿特性 预测模型
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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
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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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冻融循环对冻土–混凝土界面冻结强度影响的试验研究 被引量:41
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作者 何鹏飞 马巍 +2 位作者 穆彦虎 董建华 黄永庭 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期299-307,共9页
为研究冻融循环作用对冻土–混凝土界面冻结强度的影响,对不同冻融循环次数、法向应力、试验温度及土体初始含水率条件下的冻结界面进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后界面峰值剪切强度、残余剪切强度及强度参数的变化规律。试验结... 为研究冻融循环作用对冻土–混凝土界面冻结强度的影响,对不同冻融循环次数、法向应力、试验温度及土体初始含水率条件下的冻结界面进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后界面峰值剪切强度、残余剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明:冻融循环对界面剪切应力与水平位移曲线形态影响很小,经历20次循环后曲线仍是应变软化型。冻融循环对峰值剪切应力的影响强于对残余剪切应力的影响,表明其对界面胶结冰含量产生影响。当土体初始含水率较低且温度较高时,冻融循环使界面峰值剪切强度增加,但变化量较小。然而在含水率较高(20.8%)及试验温度较低时(-5℃),峰值剪切强度随着冻融循环增加而降低。因此在土体含水率较高且冻结温度较低时,对于发生小变形的冻结界面需要重视冻融循环对峰值剪切应力的影响。不同初始含水率、试验温度下冻融循环对残余剪切强度的影响较小且变化规律不明显。在试验温度为-1℃,-3℃,-5℃时,峰值黏聚力随冻融循环增加分别表现为增加、波动和下降,推测是由于界面胶结冰含量不同而引起。峰值摩擦角和残余摩擦角随冻融循环次数增加略有变化。 展开更多
关键词 冻土 冻融循环 冻结强度 接触面 直剪试验
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冲击荷载作用下冻土劈裂拉伸破坏特性试验研究 被引量:6
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作者 马冬冬 汪鑫鹏 +3 位作者 张文璞 马芹永 周志伟 张蓉蓉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1533-1539,共7页
冻土的动态拉伸强度和破坏特性在涉及冻土工程高效破碎和安全稳定性分析领域具有重要的参考价值。为研究负温和加载率对冻土动态拉伸性能的影响,利用铝质分离式Hopkinson压杆试验系统开展了冻土的动态巴西圆盘劈裂试验,结合高速摄像系统... 冻土的动态拉伸强度和破坏特性在涉及冻土工程高效破碎和安全稳定性分析领域具有重要的参考价值。为研究负温和加载率对冻土动态拉伸性能的影响,利用铝质分离式Hopkinson压杆试验系统开展了冻土的动态巴西圆盘劈裂试验,结合高速摄像系统,分析了温度和加载率对冻土动态拉伸强度、能量耗散和破坏模式的影响,探讨了冻土巴西圆盘的劈裂破坏机理及动态拉伸强度的影响因素。结果表明:冲击荷载作用下,冻结黏土和冻结砂土巴西圆盘试样均遵循中心起裂的破坏模式,试件破坏为沿轴向相对完整的两半;随着冲击气压的增加,两种冻土的加载率均呈线性增大;两种冻土达到动态拉伸峰值应力所需的时间在92~242μs范围内;两种冻土的动态拉伸强度均存在明显的温度效应和加载率效应,动态拉伸强度随温度的降低和加载率的增加而增大;不同负温条件下两种冻土的吸收能与动态拉伸强度均存在较好的线性关系;冲击气压的增加会导致冻土试样的破坏程度加剧,高剪切应力引起的三角破碎区面积逐渐增大。 展开更多
关键词 冻土 动态拉伸强度 负温 加载率 破坏模式
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多年冻土区锥柱基础抗拔承载性能试验研究 被引量:3
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作者 许健 袁俊 +1 位作者 管顺清 钱文君 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2017年第1期70-75,共6页
以青藏直流输电线路工程为背景,在活动层处于冻结和融化状态时,分别进行上拔和水平力组合荷载作用下锥柱基础抗拔承载特性真型载荷试验.试验表明:冻结期冻土地基整体处于冻结状态,冻土地基回冻情况良好;融化期最大融化深度与地基多年冻... 以青藏直流输电线路工程为背景,在活动层处于冻结和融化状态时,分别进行上拔和水平力组合荷载作用下锥柱基础抗拔承载特性真型载荷试验.试验表明:冻结期冻土地基整体处于冻结状态,冻土地基回冻情况良好;融化期最大融化深度与地基多年冻土上限较吻合,表明施工开挖对多年冻土地基热稳定性影响较小.上拔加载过程中基础底板接触土压力减小,基底扩展板上方土体土压力明显增大,基础侧壁土压力变化不明显.冻结期基础位移量显著低于融化期,承载力明显高于融化期;基础上拔荷载与上拔位移关系可采用幂函数模型进行预测.融化期基础抗拔承载力试验值与规范法计算结果比较吻合;冻结期试验抗拔承载力与规范计算值存在一定差异. 展开更多
关键词 多年冻土 锥柱基础 抗拔承载力 温度场
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多年冻土地区铁路路基水热过程研究 被引量:6
9
作者 张明礼 温智 +2 位作者 薛珂 樊姝芳 高樯 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期126-133,共8页
为研究寒区铁路路基水热动态过程,以北麓河地区路基试验段道砟覆盖路面、无道砟路面(砂砾路面)和天然场地的水分、温度、热通量和降水等数据为基础,分析铁路路基活动层水热宏观迁移规律、活动层水分累积情况及降水对路基热状况的影响。... 为研究寒区铁路路基水热动态过程,以北麓河地区路基试验段道砟覆盖路面、无道砟路面(砂砾路面)和天然场地的水分、温度、热通量和降水等数据为基础,分析铁路路基活动层水热宏观迁移规律、活动层水分累积情况及降水对路基热状况的影响。结果表明:路基活动层各深度地温随时间呈正弦规律变化,道砟层能够有效减少外部热量进入路基,道砟路面年平均地温和年较差明显低于砂砾路面;融化期间路基液态水和降水向下运移,冻结过程中水分向冻结锋面运移;夏季强降雨和持续降雨对浅层路基(高度<75cm)短期水热有明显影响,但路基长期水热受降雨影响不明显,也未出现明显水分累积;降雨入渗、地表蒸发伴随的液态水和水汽运移对铁路路基表层水热影响不可忽略。 展开更多
关键词 铁路路基 水热过程 现场监测 降雨入渗 水分累积
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青藏工程走廊冻土场地地震动特征初步分析 被引量:3
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作者 陈拓 马巍 +1 位作者 穆彦虎 王建州 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期201-208,共8页
在分析青藏工程走廊冻土波速基本特征基础上,结合室内动三轴有关冻土动力学特性的试验结果,考虑不同超越概率的人造地震荷载作用,对青藏高原多年冻土场地地震动特征进行分析。冻土场地地震反应计算考虑了气候变化和工程活动引起多年冻... 在分析青藏工程走廊冻土波速基本特征基础上,结合室内动三轴有关冻土动力学特性的试验结果,考虑不同超越概率的人造地震荷载作用,对青藏高原多年冻土场地地震动特征进行分析。冻土场地地震反应计算考虑了气候变化和工程活动引起多年冻土温度升高、活动层厚度增大的背景,分别对不同冻土场地条件地震动特征进行分析,明确了活动层厚度、融冻状态及冻土层厚度等因素对冻土场地的加速度放大效应、地基土应变及反应谱特征周期变化特征。研究结果表明,尽管地表峰值加速度放大系数随活动层厚度增加而增加,然而活动层土体厚度及状态的变化不足以改变场地的固有特性,对场地特征周期影响不明显。场地的固有特性随着冻土层厚度的变化而发生变化,冻土层厚度对地震动放大效应的抑制作用随着输入地震荷载的增大越为明显。冻土层厚度对场地特征周期值影响较大,场地特征周期随着冻土层厚度增加呈对数增大趋势。 展开更多
关键词 多年冻土 活动层 地震动 特征周期
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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 被引量:1
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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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不同含水率与围压下伊犁高温冻土三轴力学试验特性研究 被引量:4
12
作者 朱赛楠 赵慧 +3 位作者 魏云杰 郑剑锋 王文沛 张楠 《西北地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期140-150,共11页
为了探究含水率与围压变化对高温冻土物理力学性质的影响,以新疆伊犁河谷高温冻结黄土为研究对象,开展了黄土的矿物成分、物理性质,以及不同含水率和围压条件下冻土的三轴压缩试验。结果表明:伊犁黄土的粉粒与黏粒粒组含量占比较高,对... 为了探究含水率与围压变化对高温冻土物理力学性质的影响,以新疆伊犁河谷高温冻结黄土为研究对象,开展了黄土的矿物成分、物理性质,以及不同含水率和围压条件下冻土的三轴压缩试验。结果表明:伊犁黄土的粉粒与黏粒粒组含量占比较高,对冻融作用的反应敏感。低含水率时表现为应变软化现象,破坏形态以脆性剪切破坏为主,饱和含水率时表现为应变硬化现象,破坏形态以塑性鼓胀变形破坏为主,软化系数随含水率增大而逐渐减小。随着含水率增大,峰残内摩擦角逐渐降低,峰残黏聚力逐渐增大,变形模量逐渐增大。随着围压增大,弹性模量和损伤演化特征参数均逐渐降低,引入的损伤力学本构模型能够较好地描述高温冻土在不同含水率和围压影响下的应力应变全过程。研究成果可为伊犁河谷冻融滑坡成灾机理研究提供力学参数与理论依据支撑。 展开更多
关键词 伊犁黄土 高温冻土 三轴试验 峰值强度 残余强度 损伤力学模型
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冻土-混凝土界面冻结强度特征与形成机理研究 被引量:36
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作者 何鹏飞 马巍 +2 位作者 穆彦虎 董建华 黄永庭 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期127-133,共7页
在高寒区水利工程中,冻土与混凝土接触界面的力学特性对于衬砌的稳定性和长期服役性能有着重要的影响。为研究冻土-混凝土界面冻结强度特征与形成机理,开展了试验温度为-1~-5℃,初始含水率为9.2%~20.8%,法向压力为50~300 kPa条件下... 在高寒区水利工程中,冻土与混凝土接触界面的力学特性对于衬砌的稳定性和长期服役性能有着重要的影响。为研究冻土-混凝土界面冻结强度特征与形成机理,开展了试验温度为-1~-5℃,初始含水率为9.2%~20.8%,法向压力为50~300 kPa条件下冻结黄土-混凝土界面直剪试验。通过研究界面剪切应力-位移曲线特征,结合摩尔库伦强度理论,将峰值强度分解为残余强度和界面冰胶结强度,对冻土-混凝土界面冻结强度形成机制进行解释。相应将界面黏聚力分解为峰值强度黏聚力和残余强度黏聚力,界面摩擦系数分解为峰值强度摩擦系数和残余强度摩擦系数。结果表明:界面冰胶结强度随着试验温度下降而增大,但受法向压力影响很小。在初始含水率为13.1%,法向压力100 kPa时,试验温度由-1下降至-5℃,冰胶结强度由4.4增加至111.1 kPa。界面残余强度随着法向压力增大而增加,但受试验温度影响很小。在含水率20.8%,试验温度-5℃时,法向压力由50增加至300 kPa,残余强度由34增加至177 kPa。界面峰值强度黏聚力随温度的降低呈指数增长,在含水率13.1%时,温度由-1下降至-5℃,峰值强度黏聚力由35.09增加至148.05kPa,而残余强度黏聚力变化很小。界面处摩擦系数受试验温度影响较小。该研究可为寒区衬砌工程等冻土-构筑物接触面结构建设提供参考。 展开更多
关键词 冻土 应力 界面 冻土-混凝土接触面 冻结强度 黏聚力 摩擦系数
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青藏高原多年冻土区热喀斯特湖水文特征及环境效应 被引量:12
14
作者 高泽永 牛富俊 +4 位作者 王一博 王玮 林战举 罗京 吕明侠 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期174-184,共11页
全面认识热喀斯特湖水文过程的季节变化特征是准确评估其生态环境效应的关键。以青藏高原典型热喀斯特湖为例,基于2018—2020年水文气象要素的野外观测及计算,分析热喀斯特湖的水文特征及产生的环境效应。研究结果表明:①春季降水补给... 全面认识热喀斯特湖水文过程的季节变化特征是准确评估其生态环境效应的关键。以青藏高原典型热喀斯特湖为例,基于2018—2020年水文气象要素的野外观测及计算,分析热喀斯特湖的水文特征及产生的环境效应。研究结果表明:①春季降水补给热喀斯特湖,迅速升高湖塘水位,其中湖塘的储水量与湖塘水位之间存在较好的幂函数关系;②湖面年均蒸发量和湖冰年均升华量分别可达738 mm和198 mm,受温度升高的影响,未来有增多的可能;③热喀斯特湖水中离子质量浓度在暖季初期和后期较高,冷季湖冰形成过程中自净作用和地球化学过程的影响使各离子表现出不同的迁移机制。受局地因素的影响,热喀斯特湖的水文要素呈明显的季节变化特征,水文循环过程会引起多年冻土退化、湖岸坍塌后退、水环境恶化、温室气体释放、土壤盐渍化、植被退化等,未来研究需对整个高原地区热喀斯特湖的环境效应进行全面评估。 展开更多
关键词 冻土退化 冻融过程 环境效应 热喀斯特湖 青藏高原
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青藏高原气候转暖与冻土工程的关系 被引量:54
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作者 吴青柏 张中琼 刘戈 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期342-352,共11页
工程作用和气候转暖影响加剧了工程下部多年冻土的退化,导致冻土工程稳定性发生显著变化。本文从气候转暖和工程活动下多年冻土变化和冻融灾害的视角探讨了气候转暖与工程稳定性的关系,给出了青藏高原气候转暖下活动层厚度、冻土温度等... 工程作用和气候转暖影响加剧了工程下部多年冻土的退化,导致冻土工程稳定性发生显著变化。本文从气候转暖和工程活动下多年冻土变化和冻融灾害的视角探讨了气候转暖与工程稳定性的关系,给出了青藏高原气候转暖下活动层厚度、冻土温度等变化和青藏公路和青藏铁路工程下部多年冻土上限、冻土温度和路基变形等特征。同时,系统梳理了青藏高原冻土工程防治冻土融化的工程技术措施,讨论了未来气候变暖下青藏高原多年冻土的变化特征及其对冻土工程服役性的影响。青藏高原多年冻土在过去数十年来发生了不同程度的退化,工程作用加速了工程下部多年冻土退化,严重影响工程稳定性。青藏铁路采取了冷却路基、降低多年冻土温度的技术措施,但冻土工程仅能适应气候变暖1℃的情况。未来气候变暖1.5℃,青藏铁路冻土工程的补强措施需尽早谋划。 展开更多
关键词 青藏高原 气候转暖 多年冻土 工程稳定性
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局部超低温制冷治理多年冻土路基融沉的数值模拟研究 被引量:2
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作者 周恒 王建州 +3 位作者 周国庆 陈拓 穆彦虎 潘玉喜 《水利水电技术》 北大核心 2019年第2期46-52,共7页
青藏铁路路基在全球升温和人为施工热扰动等不利因素的影响下会出现融沉现象,针对多年冻土地区升温引发的路基融沉问题,提出了采用超低温短时制冷进行工程抢险和维护冻土路基稳定的方法。主要分析短时超低温制冷方法在不同的布管位置(... 青藏铁路路基在全球升温和人为施工热扰动等不利因素的影响下会出现融沉现象,针对多年冻土地区升温引发的路基融沉问题,提出了采用超低温短时制冷进行工程抢险和维护冻土路基稳定的方法。主要分析短时超低温制冷方法在不同的布管位置(路基和坡脚地层)、布管角度(水平管和倾斜管)、管长度(5 m、7 m)和制冷时间等因素影响下路基温度场、冻土上限和融化盘的变化。研究表明:超低温制冷方法是一种高效治理融沉灾害的抢险施工工法;管长越长冻土交圈时间越短,因为超低温的制冷效率高,可以在短时间内使路基处于负温状态,显著提高承载力;路基水平管的冻结效果好,坡脚处的冻结效果差;冻土上限可以在短时间内最高提升5 m,融化盘面积大大减少甚至可以被消除;路基内最高温度可以降低2℃,路基的最大融化深度可以降低4 m。综上所述,只要施工采取适宜的布管方式就可以在短时间内使整个路基处于负温状态,同时提高路基的承载力,达到很好的工程抢险效果。研究成果对治理多年冻土地区路基病害具有参考价值。 展开更多
关键词 高温冻土 路基 超低温制冷 抢险施工 温度场
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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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多年冻土区钻孔灌注桩施工过程热力特性研究 被引量:16
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作者 商允虎 牛富俊 +3 位作者 吴旭阳 刘明浩 苗褀 袁堃 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期127-135,共9页
钻孔灌注桩水化热会暖化冻土引起桩基承载力下降,以桩基水化热在时间与空间上的影响效应为研究目的,结合青藏公路G214沿线查拉坪旱桥桩基观测数据,分析水化热对地温场的扰动范围以及桩周土回冻时间,给出灌注桩18 d内的养护温度。结果表... 钻孔灌注桩水化热会暖化冻土引起桩基承载力下降,以桩基水化热在时间与空间上的影响效应为研究目的,结合青藏公路G214沿线查拉坪旱桥桩基观测数据,分析水化热对地温场的扰动范围以及桩周土回冻时间,给出灌注桩18 d内的养护温度。结果表明:水化热对距桩1.95 m以外地温影响微弱;144 d后桩侧温度降至0℃以下,229 d后桩侧温度低于-0.5℃;2 a后桩侧基本回冻至天然地温,此时承载力已达到设计要求。桩基混凝土养护温度前5 d在10℃以上,5~12 d在5℃以上,12~15 d为2℃以上,15~18 d仍高于0℃。通过数值仿真给出混凝土入模温度及桩基施工时间对桩周温度场的影响,模拟结果显示,该区域的灌注桩施工可以在相应规范规定范围内提高混凝土入模温度;灌注桩施工可以在冷季进行,但要做好5 m以上深度桩基混凝土的温控措施。 展开更多
关键词 多年冻土区 桥梁 桩基 温度场
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盐渍土环境混凝土抗盐离子侵蚀试验研究 被引量:17
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作者 廖孟柯 刘恩龙 +2 位作者 付林 杨世江 尤哲敏 《混凝土》 CAS 北大核心 2019年第1期81-85,89,共6页
盐渍土环境中地基基础混凝土将受到盐离子的侵蚀,影响混凝土的力学特性。通过一系列混凝土侵蚀性试验,研究了普通混凝土和大掺量磨细矿渣耐腐蚀混凝土在氯离子和氯离子硫酸根离子共同作用下抗氯离子侵蚀性能;得到了在饱水条件、不同干... 盐渍土环境中地基基础混凝土将受到盐离子的侵蚀,影响混凝土的力学特性。通过一系列混凝土侵蚀性试验,研究了普通混凝土和大掺量磨细矿渣耐腐蚀混凝土在氯离子和氯离子硫酸根离子共同作用下抗氯离子侵蚀性能;得到了在饱水条件、不同干湿循环次数下氯离子侵入混凝土深度与浓度的关系;分析了不同水胶比混凝土在氯离子侵蚀下混凝土块强度弱化特性。结果表明:在普通混凝土添加磨细矿渣掺合物可以提高混凝土的抗氯离子能力,相比于饱水条件,干湿循环更容易导致混凝土侵蚀破坏,单一硫酸镁溶液对混凝土的强度弱化将出现初期强度提高的现象,而混合溶液中氯离子抑制了这种现象,混凝土强度在整个过程均降低。 展开更多
关键词 干湿循环 侵蚀性试验 强度弱化 氯离子 盐渍土
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高含冰量冻土路基融化固结规律研究 被引量:5
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作者 杨高升 白冰 姚晓亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1010-1018,共9页
为了研究高含冰量冻土路基的融化固结规律,在线性大变形融化固结理论的基础上引入非线性本构关系,并运用分段插值法实现了孔隙比与压缩模量之间的非线性关系,完善了三维大变形融化固结数值模拟方法。在此基础上结合青藏公路实测数据验... 为了研究高含冰量冻土路基的融化固结规律,在线性大变形融化固结理论的基础上引入非线性本构关系,并运用分段插值法实现了孔隙比与压缩模量之间的非线性关系,完善了三维大变形融化固结数值模拟方法。在此基础上结合青藏公路实测数据验证了其合理性。研究结果表明,采用非线性应力-应变关系的大变形融化固结理论能够显著提高高含冰量冻土路基的沉降计算精度,并能够进一步合理描述热学场和力学场的相互叠加影响。冻土融化固结度受有效融化固结时间以及特征排水长度等因素的影响呈现出完全不同于融土路基的发展规律,即在路基运营初期其融化固结度上升,随着时间发展,其固结度在达到峰值后持续降低,这主要是由于融化深度持续增大后所引起的特征排水长度的增加和有效融化固结时间的缩短所造成的。因此,在计算高含冰量冻土路基稳定性设计指标时,应采用非线性应力-应变关系来进一步提高融化深度、沉降以及固结度等指标的计算精度。 展开更多
关键词 冻土 融化固结规律 非线性本构模型 数值模拟
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