冻土试验低温恒温箱温度均匀性试验研究

冻土低温恒温箱内的温度均匀性对试验精度至关重要。为改善冻土试验低温恒温箱的温度均匀性,该文对放置试样情况下的低温恒温箱进行设有不同形式导流板的多组试验,分析试验结果表明:在低温恒温箱内放置试样会对箱内温度均匀性产生较大影响,具体表现为上热下冷、前热后冷;而在低温恒温箱内设置温度导流板可以有效提升箱内温度均匀性。通过对比分析不同形式导流板对箱体内气流流向的影响,得到一种能够强制箱体内气流在试样周围均匀分布的导流板形式。试验结果显示:该导流板能够将不同温度监测点温度差异控制在温度均值的±0.2℃以内,能够满足冻土试验的温度均匀性要求。

冻融循环冻土的冲击动态力学性能

以典型冻土为研究对象,通过不同冻融循环次数的冻融循环实验、不同温度的冻结实验以及不同应变率的冲击动态实验,综合研究了冻融循环冻土的冲击动态力学性能。结果表明,冻土存在冻融循环效应,随着冻融循环次数的增加,冻土的峰值应力有一定程度的降低,但在达到临界冻融循环次数后,峰值应力将维持稳定;同时,冻土表现出明显的应变率效应和温度效应,其峰值应力随应变率的增加或温度的降低而增加。通过定义冻融损伤因子,推导满足Weibull分布的冲击损伤,提出了一个基于Z-W-T方程的损伤黏弹性本构模型。该模型可较好地描述冻融循环后冻土的冲击动态力学行为,为研究季节性冻土区冻土的冲击动态破坏提供参考。

人类活动对冻结层上水的影响

人类活动对冻结层上水影响的研究具有重大意义。通过研究人类活动对冻结层上水的影响以及在俄罗斯北部城市雅库茨克市的调查,指出:(1)人类活动对冻结层上水补给的影响主要包括耕作(灌溉)区部分灌溉水入渗和来自城市不同持压管道和蓄水系统水的渗漏两方面;(2)通过人类活动对冻结层上水文情势影响的理论分析表明:在人类各种活动的影响下冻结层上和冻结层间湿寒土的形成和变化呈现一定的特性;(3)对俄罗斯北部城市雅库茨克市区开展的综合性水文监测工作的研究表明:虽然人类活动因素产生的影响呈局部性特征,但却使冻结层上水年水文情势、多年水文情势发生本质性变化。

冻结层上水地区实用排水措施

研究冻结层上水地区实用排水措施对解决冻土地区居民因冻结层上水而带来的诸多不便问题具有重要的作用。本文通过以建在永久冻土上最大的城市——雅库茨克市为例进行说明,指出了:(1)永冻区土壤浸没问题给许多居民带来诸多不便;(2)永冻区土壤浸没主要是人们在建设大量砌体结构房屋的同时,还对道路进行改造,铺浇沥青而造成的;(3)矿化冻结层上水的危害主要为其在多年冻土层下的渗漏引发的湿陷现象和其的广泛分布使城区无法进行绿化;(4)永冻区城市排水要求为应从冻土、水文地质和工程地质角度综合考虑,提出合理科学依据,制定实用的保护措施;(5)永冻区城市排水技术方案构建时建议形成统一的相互联系的收集雨水和冻结层上水的三级排水系统。

多年冻土拓宽路基差异沉降特征分析

为了分析多年冻土拓宽路基差异沉降变形特征及形成机理,在青藏公路楚玛尔河地区开展了冻土拓宽路基试验研究,分析了路基拓宽后冻土地温、冻土上限、路基变形、新旧路基差异沉降变化特征以及拓宽路基对旧路的附加影响。结果表明：冻土路基拓宽后改变了坡角处原有的水热交换条件,造成新建拓宽路基下部多年冻土出现迅速升温退化;现场路况调查以及分层沉降监测显示新建拓宽路基在运营后发生大幅沉降变形,沉降主要集中在新旧路基结合处,变形主要来自于地表下2~3m处土层的压缩固结,该层土处于原天然地表下冻土上限附近,表明冻土融化下沉是导致拓宽路基发生沉降的主要原因;新旧路基间差异沉降量达到6cm,造成路基横坡改变率达到0.8%,超过《公路路基设计规范》（JTGD30—2015）中横坡改变率0.5%的上限要求;路基拓宽后使得黑色路面宽度增加,进而导致吸热量增加,加之拓宽路基产生的附加荷载,导致旧路中心处沉降在路基拓宽后初期内迅速发展。