单向冻结下渠基土的锅盖效应试验研究

寒旱区刚柔复合衬砌渠道铺设的复合土工膜阻碍土体冻结过程中的水分蒸发,出现复合土工膜下土体增水的现象,即“锅盖效应”。为探究土体的锅盖效应发生机制和规律,制备不同含水率的土柱试样进行单向冻结试验,分析复合土工膜对土柱温度场和水分场的影响。研究表明:有复合土工膜覆盖土柱的降温速率及土层间温差均小于未覆盖复合土工膜的土柱;冻结过程中,未覆盖复合土工膜的土柱底部水分通过土体孔隙通道不断向顶层迁移补充后蒸发,整个土柱含水率降低,且呈不均匀状分布;而有复合土工膜覆盖的土柱,在水分迁移和锅盖效应作用下,底部土体含水率降低,膜下顶层土体含水率显著增加,且膜下结冰,表明复合土工膜使土体在冻结过程中产生明显的锅盖效应。初始含水率不同的土柱受锅盖效应影响后产生的水分迁移量和形态存在差异,初始含水率较小的土柱顶层含水率的增加以气态水迁移为主,初始含水率较大的土柱含水率的增加则以液态水迁移为主。

冻土-复合土工膜-混凝土界面抗剪强度试验研究

为了研究冻土-复合土工膜-混凝土界面抗剪强度的形成及特征,进行了考虑抗剪温度、含水率、法向应力等因素影响下的直剪试验。建立考虑含水率、法向应力、冻结温度条件的冻土-复合土工膜-混凝土界面抗剪强度回归方程,为寒旱区刚柔复合衬砌渠道的抗冻胀设计和施工提供科学依据。