单向冻结下不同降温模式对季节冻土区粉质黏土冻结特性影响研究

为研究不同温度模式下土体冻结特性,利用冻结试验装置对长春地区粉质黏土进行单向冻结试验。通过改变试验装置顶板温度及温度变化速率,研究分析试验过程中土体温度变化,试验前后土体含水率变化,试验后试样冷生构造、竖向冻胀位移。试验结果表明,土体温度变化大致分为四个阶段:骤降,回升或缓降,持续降温,恒定。相同降温速率,顶底板温度梯度越大,第二阶段温度回升程度越大;顶底板温度梯度相同时,降温速率越大,第二阶段温度回升程度越小。试验结束后,土体外表面出现网状裂缝且沿深度方向裂缝变宽,网状构造宽度与温度梯度大小成正比;土体内部有明显水分结晶,连续分凝冰包裹土体形成类似蜂窝状结构,其中存在一定肉眼可见的未冻水,且降温速率越小,肉眼可见未冻水含量越少。靠近控温顶板(冷端)土体含水率显著增加,靠近控温底板(暖端)土体含水率减小或基本不变,降温速率相同,温度梯度越大,冷端附近土体含水量增加越明显,相同冻结温度下,降温速率越低,冷端附近含水量增量越大。土体竖向冻胀量与温度梯度成正比,降温时间30 min条件下,冷端温度由0℃降低至-15℃冻胀量增加趋势较大,降温时间为60 min时,-10~-15℃温度变化区间冻胀量变化趋势最大。

季冻区粉质黏土分凝冻胀特性试验研究

以长春季节性冻土区粉质黏土为研究对象,利用单向冻结试验仪,通过改变试验装置顶部控温顶板温度,模拟土体实际所处温度环境,从试样表观冷生构造、内部结晶状态、试样竖向位移及内部含水率变化方面,进行冻胀机理分析。结果显示:试样内部纵剖面出现明显的连续冰结晶体,横剖面出现不规则状冰晶体,土体发生分凝冻胀;试样表观冷生构造为网状,且表面存在一定连续性的竖向裂缝;试样竖向位移随温度降低逐渐增大,-5~-15℃温度变化范围内,变化趋势最明显,-15~-25℃试样竖向冻胀位移继续增加,增加趋势减缓。试验结束后,试样内部含水率发生明显变化,顶部位置含水率变化由水分迁移引起,下方含水率变化由毛细作用力和渗透吸力造成。

季冻区非饱和粉质黏土的土-水特征曲线及冻结特征曲线分析研究

土-水特征曲线及冻结特征曲线对于非饱和季冻土强度变化规律的研究具有重要意义,通过GEO-Experts压力板仪对长春地区粉质黏土进行土水特征试验,试验数据通过VG模型和GD模型进行拟合,得到该模型的土-水特征拟合曲线及相应参数,选择最优模型进行冻结特征曲线拟合。结果表明:修正的VG模型可模拟土体在全吸力范围下的土-水特征曲线,得到土体在不同温度时所对应的未冻水体积含水率,VG模型模拟效果强于GD模型;未冻水的体积含水率在-6~0℃时迅速下降,同时对应的体积含冰量迅速增长;当温度低于-6℃后未冻水的体积含水率下降速率逐渐减缓,降至-20℃后仍然会有部分未冻水存在。成果可为探讨粉质黏土抗剪强度参数与体积含冰量的关系提供参考。

开放系统下非饱和季冻土分凝冻胀防治措施

随着西部大开发和振兴东北等重大区域性战略的实施,季冻土区土体的冻胀防治问题逐渐引起人们的关注。实际工程中冻胀主要发生在受季节性温度影响的非饱和土中,其防治措施的选择成为亟待解决的问题。分析总结了土体冻胀产生的原因与处理措施,从土体改良、控制温度、控制水分、改变基础形式等方向出发,简要评价了每种冻胀防治措施的利弊,指出将不同的方法择优组合应用是目前主要的研究方向。

长春市某建筑场地地质勘察及剪切波速特征研究

以吉林省长春市某拟建项目为研究对象,基于相关技术规范,采用钻探取样、剪切波速试验等方法进行工程地质勘察。查明场地范围内地层岩性分布和水文地质条件,确定地基承载力特征值,判定土层渗透系数、场地土的类型和液化程度等;利用4种常见函数模型,针对不同土体甄选出精度较高的拟合函数,为场地周边区域建设剪切波速的验证和预测提供参考;根据场地工程地质条件,结合拟建筑物的特性,提出基础设计及施工方案建议。

桩锚支护越冬基坑抗冻胀性能分析

为解决桩锚支护基坑的越冬问题,对该类基坑负温状态下的抗冻胀性能进行研究。可为实际工程中越冬基坑的桩锚支护设计提供参考依据。考虑锚杆的预应力、层数、间距及锚固长度等因素,运用FLCA^(3D)软件在负温状态下对桩锚支护基坑进行数值模拟研究,分析桩侧冻胀力及桩体位移的变化规律。结果表明锚杆预应力对基坑桩体水平位移影响非常显著,随基坑深度增加,桩侧冻胀力呈增-减-增趋势;随锚杆层数增加,桩体水平位移逐渐减小,而桩侧冻胀力逐渐增大;锚杆竖向间距对桩体的水平位移及桩侧冻胀力的影响较小,桩体水平位移越小,桩侧冻胀力越大;桩体水平位移及桩侧冻胀力随锚固长度增加而增大。研究结果可为桩锚支护越冬基坑的设计和应用提供指导和参考。

管桩竖向裂缝发生机理及防治措施综述

管桩因承载力高、稳定性强等优点得到了广泛应用,而在各领域服役过程中出现了竖向裂缝问题。为充分阐明管桩竖向裂缝产生的原因,并基于裂缝产生机理提供有效防治措施,提高管桩在不同环境下的使用寿命,解决由管桩开裂产生的各种工程问题。通过总结分析现有研究成果,对不同使用领域的管桩竖向裂缝的产生机理、裂缝危害、裂缝防治措施及裂缝检测技术进行综述,为管桩工程裂缝处理提供参考。

温度及饱和度对粉质黏土变形特性的影响

为研究温度及饱和度对粉质黏土变形特性的影响,利用GDS非饱土三轴测试系统和GDS温控式静/动三轴测试系统对天然含水率下的非饱和土及饱和土进行三轴试验,研究不同温度对其变形参数影响并对比分析。结果表明在不同温度条件下,两种不同饱和度的粉质黏土均表现为应变硬化的特性。两种饱和度的粉质黏土在相同围压下轴向变形量均随温度降低而增加,且饱和土的变形量大于非饱和土。两种饱和度的粉质黏土在相同围压下弹性模量均随温度降低而增加,且在0~-2℃区间变化最剧烈。研究可为季冻区粉质黏土地基中的工程设计及施工提供理论参考。