冷端温度及解冻条件对原状海相软土冻融前后物理特性影响研究

海相软土冻融前后物理特性差异是研究人工冻结法工后融沉的关键,本文以宁波典型海相软黏土为研究对象,冷端温度(−5℃、−10℃、−15℃)和解冻条件(强制解冻、自然解冻)为影响因素,在室内模拟软黏土人工冻融过程,定量分析冻融前后物理性质差异,并揭示产生差异的原因。研究表明:冻融作用导致海相软黏土的含水率、干密度、孔隙比、渗透性等物理参数沿冻结梯度方向发生重新分布;随冷端温度每降低1℃,含水率、干密度、孔隙比变化程度减小4%~8%;采用强制解冻方式,土体含水率变化程度减小约23%,干密度和孔隙比的变化程度减小约50%;但究其本质,不同冻融条件影响物理参数变化各异的实质为不同条件下水分迁移与相变量不同,探究水分迁移并揭示对物理参数值的影响值得进一步深入研究。海相软土冻融前后物理参数变化与冷端温度及解冻方式密切相关,其变化程度易直接影响工后融沉,在进行海相软土冻结法设计与施工时,应选择合理的冻融方式,减小物理特性的差异性。

地铁冻结法工后融土微观结构试验研究

研究目的:冻结法施工以其止水性好、强度高等优点广泛应用于软土地区地铁联络通道施工,但是冻结法施工后,冻融循环作用将影响地基土的工程性质,因此有必要针对地铁冻结法工后融土进行深入研究。基于地铁联络通道冻结法施工背景,本文对冻结法工后冻融软土的微观结构进行电镜扫描试验,定性描述饱和软土经历冻融循环后微观结构的孔隙特征、颗粒特征和结构连接方式,同时基于Image-Pro Plus图像分析软件对冻融软土微观结构中孔隙直径、孔隙面积等微观结构参数进行分析。研究结论:(1)冻融循环后,微孔隙(d<0.5μm)含量减小,较大尺寸孔隙(d≥1μm)数量增加,面孔隙比有增大趋势;软土经历冻融后孔隙结构变得更为复杂,表现为孔隙平均分形维数的增加;(2)随着冻结温度的降低和冻融循环周期的增加,颗粒间孔隙体积增加,絮凝结构更加明显,结构连接作用受到一定程度的弱化;(3)冻融土微观研究成果可以解释其宏观动力特性的变化,为控制冻结法施工后的长期沉降提供依据。