不同间歇冻结模式土体冻胀控制试验研究

选取冻胀敏感性粉质粘土,进行了连续冻结、全间歇冻结、后间歇冻结模式下的冻胀试验,得出了土体冻胀量、冻结锋面、温度梯度的变化规律及冻结模式与冻胀控制之间的关系.结果表明:与连续冻结模式相比,全间歇冻结、后间歇冻结模式下的冻胀量分别减少了14.4%、43.6%.不同变温起始时间对冻土冻胀控制效果不同,后间歇冻结模式能够更加有效地控制冻胀量的发展.后间歇冻结模式下,土体内已冻区的温度梯度小,是造成后间歇冻结模式下土体冻胀量小于全间歇冻结模式下土体冻胀量的主要原因,可以考虑通过减小冻胀量快速增长阶段曲线的斜率更有效地进行冻胀控制.

基于红外热扫描测温技术的冻土分凝冻胀

为研究后间歇冻结模式下冻土分凝冻胀规律,选取冻胀敏感性粉质黏土,进行了开放系统下不同间歇时间和变温幅度的后间歇冻结试验。采用红外热扫描测温技术获得分凝温度,分析了分凝温度与冷端温度、分凝速率的关系,结果表明:间歇降温阶段,分凝温度降低,分凝速率先增大后减小;间歇升温阶段,分凝温度升高,分凝速率很快趋近于0,分凝冻胀停止。基于试验结果,提出了适用于后间歇冻结模式的分凝冻胀计算方法,将分凝冻胀计算值与实测值进行比较,结果基本吻合。

变温幅度和间歇时间对土体冻胀影响的试验研究

选取冻胀敏感性粉质黏土,利用人工冻土一维冻胀试验系统进行不同变温幅度和间歇时间作用下的后间歇冻结试验,以试样冻深达到稳定阶段为初始时刻分析冻结锋面、冻胀量及温度梯度变化曲线,得到冷端变温幅度和间歇时间对土体冻胀的影响规律。结果表明:不同变温幅度作用下的冻结锋面、冻胀量曲线呈周期性变化,变化周期为240 min,与间歇时间相同。随着变温幅度的增大,冻胀量分别为3.38,2.55 mm,与连续冻结模式相比,冻胀量分别减少了23.2%,42.0%。相同变温幅度,间歇时间为2,4,8 h的土体冻胀量曲线分别呈抛物型、阶梯型和折线型增长趋势,冻胀量分别为2.82,2.55和1.81 mm。土体冻胀量随着间歇时间的增大而减小,但间歇时间不宜大于8 h,否则分凝冰层融化,冻胀量衰减,对于实际冻结工程,则会影响冻土壁强度。