冻融循环下非饱和膨胀土一维土柱模型试验研究
2021-08-04崔郁雪杨忠年凌贤长涂志斌
西安建筑科技大学学报(自然科学版) 2021年3期
崔郁雪,杨忠年,时 伟 ,凌贤长,2,涂志斌
(1.青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 266033;2.哈尔滨工业大学 土木工程学院,黑龙江 哈尔滨 150090)
冻土在世界范围内分布十分广泛,全球陆地面积有23%的范围内分布着多年冻土,季节性冻土区的占比高达56%[1].我国是世界上第三大冻土国,中国陆地面积中有75%的范围分布着多年冻土和季节性冻土,主要分布在西北、华北和东北地区[2].其中季节性冻土冬季冻结夏季融化,是一种含有水分和冰晶体的特殊土水体系,季节性冻融循环对地表的能量和水分平衡有显著影响,我国季节性冻土的面积为5.137×106km2,占我国陆地面积的53.5%[3-4].在这些季节性冻土区中大量分布着膨胀土等非饱和土,非饱和土是一种由气、液、固三相组成的体系,其力学性质和工程特性与饱和土相比更为复杂,极易造成工程冻害问题.在岩土工程实践中,大多数问题均属于非饱和土力学的问题,而太沙基经典土力学已经不能有效解决非饱和土的问题,因此研究非饱和膨胀土对于实际工程和理论革新具有重要意义[5].膨胀土具有胀缩性、超固结性、裂隙性等不良特性,物理力学性质极为复杂[6-7].在冻融的影响下,非饱和膨胀土中的水分发生相态的转变,导致土体产生冻胀融沉和水分迁移等现象,大大降低了土体的强度和稳定性,对处于季冻区的公路、铁路、水利、边坡等多种工程造成严重的破坏和经济损失[8-11].
目前对冻融循环条件下非饱和膨胀土的物……
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