土类对正冻土成冰及冷生组构影响的实验研究

通过室内相同温度条件下５种土类的冻结试验，研究了不同土类冷生组构的形成。试验表明，分凝冰层及冷生组构的形成主要取决于土的水、热性质以及分散度等因素。日本火山灰中冻结缘具有较高的导湿系数，且冻结锋面前移速度缓慢，形成７．２ｃｍ的厚冰层；临夏高岭土、内蒙古粘土和兰州黄土中冻结缘导湿系数逐渐减小，且冻结锋面前移速度逐渐加大，形成从厚层状到微层状冷生构造的演变，分凝冰层厚度逐渐减薄，从３－１０ｍｍ到小于１－３ｍｍ；兰州砂土因原位冻结而形成整体状构造。

温度和压力条件对正冻土中成冰过程和冷生组构的影响

对内蒙古粘土在两种温度和压力的边界条件下进行了开放系统室内受控冻结试验。结果表明，相同温度边界条件下，上部荷载使土体压密、入流滞后、冰点降低、入流量小，导致分凝冰层数量少、厚度薄、冷生组构不发育；相同上部荷载条件下，冷端面温度持续下降的土拄，由于冻土段温度梯度持续增大，具有稳定入流且形成微冰层组构，而端面温度恒定的土柱中，由于冻土段温度梯度逐渐衰减，形成韵律式冷生剖面；外界水侵入压力增大了入流量，促进了冷生组构的发育。两种热边界条件诱导了指数型和直线型冻胀过程，两种给压方式诱导了衰减型和增长型冻胀量。关于上部荷载增大到某值，中断压力后冻胀终止的概念是相对的，即取决于热边界条件。

压力对冻土孔隙特征的影响

压力对冻土孔隙特征及冷生组构的形成具有重要影响,多向均匀加压(气压)和单向加压有侧限的方式对孔隙变化的影响截然不同。负温相同时,冻土中总孔隙体积和大孔径的数量在大气压环境下最小最少,在小于大气压的环境下(真空)最大最多,在高于大气的环境下随气压增高而增大增多,冻土构造从网状向多枝状过渡,试样边缘部位孔隙变化比中心部位大,压力梯度是制约孔隙变化的致导因素。气压相同时,冻土中总孔隙特征随负温降低而增大,冻土构造中的网格从大变小,从粗变细,这时冻胀是制约孔隙变化的致导因素。单向加压正冻土中由于水分迁移、冰分凝和冻胀,总孔隙体积随土柱剖面变化,但与冻前相比均减小且从层状构造向网状过渡。