北方寒冷地区温度场作用下公路路表形变规律分析

为了更加具体、深入地理解寒区道路,研究其病害发生、发展规律,提高对道路结构在时间和空间上的认知,开展了北方寒冷地区路表形变规律的研究。通过选取典型公路路段,建立10个监测段落,对路基的冻胀、融沉变形持续进行现场高程监测。分析温度场作用下路表形变特征和响应机制,分析公路在自然条件下的时域形变特点、动态形变特征及差异性。分析周期监测数据,构建竖向相对形变、竖向相对形变速率、横断面间形变速率最大倍数等参数,比较不同段落、不同横断面和监测点间的形变及其差异。研究北方寒冷地区路表形变与温度场协调规律,结果表明:北方寒冷地区基于温度场的路表形变具有典型的周期特性。对比分析填、挖方路段纵横方向形变的差异特征,形变极值分布规律,以及结合热胀、冻胀、融沉阶段的相对形变规律及形变速率差异特点,结果发现:挖方路段形变速率是填方路段的10余倍;8月份至10月份的热胀速率大于10月份至11月份的热胀速率;融沉主要发生在3月份至5月份;而冻胀速率较为稳定,对于填方路段,11月份至次年1月份的冻胀大于1月份至2月份的冻胀,而挖方路段则相反。给出了寒冷地区路表形变的温度场时域响应规律、特点,为开展寒区路基、路面结构和材料研究,以及道路病害等研究提供了依据。

黄土的冻胀融沉作用对水利设施的病害分析

季节性冻土区内,黄土的冻胀融沉受多种因素影响,冻结温度引起冻结深度和水盐迁移变化,影响冻胀融沉发生的程度,反复的冻胀融沉作用会对高标准农田灌区水利设施产生不同程度的危害,影响水利设施的正常使用。以陕西省宝鸡市千阳县高崖镇高标准农田灌溉区的黄土为研究对象,利用COMSOL数值仿真模拟软件研究了不同冻结温度状态下黄土冻结深度的变化规律,通过室内冻结试验,分析了冻结温度对水盐迁移及冻胀融沉的影响,探究了多因素条件下黄土的冻胀融沉作用对高标准农田水利设施产生的危害,并提出了相应的防治措施。结果表明:冻结温度降低时,冻结温度梯度增大,水盐迁移量增大;土层冻结深度随冻结温度的降低而加深,即一定温度范围内,冻结温度越低,土层冻结深度越大,冻胀融沉的影响范围越大,土体扰动范围越大,对高标准农田水利设施产生的危害就越大;采取“水盐热隔离法”,可隔离水盐迁移,降低水盐迁移对黄土冻胀融沉的影响,从根本上解决冻胀融沉对水利设施产生的病害。

昆明某地铁车站端头垂直冻结法施工工艺探讨

在地铁隧道盾构施工过程中,由于复杂的地质水文条件,盾构在始发及接收的过程中,极易出现渗漏坍塌等问题。施工中垂直冻结法的使用可有效加固复杂土层抵挡侧向水土压力,减小施工风险。为此根据昆明地铁2号线某区间车站端头的盾构始发施工,详细介绍了垂直冻结法施工中冻胀融沉问题的预防和处理措施以及施工的关键步骤,可以为其他相似工程的建设提供一定的参考。

甘肃省公路沿线典型地段含盐量对冻胀盐胀特性影响的试验研究

季节冻土区含盐土公路路基在季节性冻胀、盐胀和融沉作用下,发生大量的道路病害,给道路的安全运营带来了严重的隐患。在考察大量现场道路病害的基础上,针对甘肃省季节冻土区公路沿线盐渍化道路病害比较严重的地段,选取几种典型的盐渍土进行室内冻融循环试验来研究它们在周期波动温度条件下冻胀、盐胀和融沉特性,进一步探讨盐渍土地区道路病害产生的机制。试验结果发现,含盐量对路基土冻胀、融沉和盐胀等变形过程有明显的影响,不同的含盐量路基土膨胀机制不同。含盐量较高的土体,变形主要由盐胀引起,没有明显的融沉变形;含盐量较低的路基土,变形主要由冻胀和融沉引起,可能存在盐胀;对于无盐但冻胀敏感性路基土,其变形主要由冻胀和融沉引起。另外,开放系统下盐渍土反复冻融循环后含水率重新分布,含水率普遍增加,且形成了两端含水率高、中间低的现象。

冻融循环条件下罗布泊天然盐渍土的盐胀融沉规律研究

以罗布泊湖积平原区的盐渍土为研究对象,分别从影响盐渍土冻胀和融沉的各因素、冻融循环次数、干密度和含水率等方面进行试验研究。结果表明:不同含水率、不同干密度的土样经多次冻融循环作用后,土样的盐冻胀量随冻融循环次数的增加而递增;含水率相同而干密度不同的土样,其盐—冻胀率相差不大,含水率为影响盐—冻胀率的主要因素。

孔隙水含盐量对上海饱和软黏土冻融特性的影响

在河口三角洲地区使用人工地层冻结法修建过江、过海隧道工程时,高含盐量的地层冻结效果不同于以往淡水冻结。以上海市沿江地区软黏土的冻结施工为背景,对不同孔隙水含盐量的重塑软黏土进行单向冻融试验、冻结单轴抗压试验,得到不同孔隙水含盐量下软黏土的热力学特性、冻胀特性、融沉特性,冻结土的强度特性、抵抗变形特性。研究结果表明:孔隙水中的盐分能降低冻结软黏土的抗压强度、弹性模量,给工程带来不利影响;能降低土体的冻胀率、融沉系数,带来有利影响;对传热特性、融沉时间的影响不显著。冻结可以致使孔隙水中的水分子迁移,而对孔隙水中的盐分没有明显的效果。

注盐法整治季节性铁路路基冻害可行性试验研究

以青藏铁路鸟岛段季节性冻土区路基冻害为研究背景,在室内填筑路基实体模型,进行封闭系统中反复冻融循环条件下的模型试验,分析冻融循环条件下普通路基和注盐路基的温度和位移规律。结果表明:随着环境温度的周期性变化,普通段和注盐段的温度均呈现出正弦曲线变化规律,试验段温度波动范围为环境波动范围的1/3左右;普通段两个断面路基土体在固结沉降过程中呈现出有规律的抬升和下沉,注盐段呈缓慢下沉;普通段和注盐段两个试验段四个断面路基土体冻胀最大值分别为0. 23 mm、0. 10 mm和0. 06 mm、0. 05 mm,注盐之后路基冻胀减小平均约74%,说明注盐对于路基土体冻胀有很大的抑制的作用,注盐法整治路基冻害是可行的。

硫酸(亚硫酸)盐渍土有荷载多次冻融盐冻胀发育规律试验研究

通过对天山北麓水磨河流域细土平原区硫酸(亚硫酸)盐渍土有荷载多次冻融盐-冻胀试验研究,发现不同硫酸钠含量、不同压力土体多次冻融盐-冻胀变形随冻融次数的变化规律是土体膨胀力、土体抵抗力、外压力综合作用的结果。不同压力、不同硫酸钠含量土体冻融循环次数与土体盐-冻胀干密度和土体盐-冻胀率均符合二次抛物线规律。