冻融循环下含砂粉土冻胀率和融沉系数的试验研究
2021-11-04沈宇鹏邰博文汤天笑田亚护
沈宇鹏,刘 越,邰博文,汤天笑,田亚护
(1.北京交通大学 轨道工程北京市重点实验室, 北京 100044;2.北京交通大学 北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心, 北京 100044;3.中国科学院西北生态环境资源研究院 冻土工程国家重点实验室, 甘肃 兰州 730000)
大量的现场监测资料表明,冻胀和融沉是多年冻土地区路基破坏的主要原因,以青藏公路为例,85%的填土路基病害是由于冻土的融沉造成的,其他15%的为冻胀和翻浆所致[1]。因此,研究土体在反复冻结、融化过程中物理力学性质的变化尤为重要,其中冻胀率和融沉系数随着冻融循环次数的变化规律对多年冻土区路基冻害预报和防控具有重要的工程指导意义。
20世纪30年代,国内外学者开始重视冻土的融化沉降问题。Morgenstern等[2]和Shoop等[3]提出了融沉计算模型,取得了良好的效果。Klinova等[4]通过室内试验,研究了融沉系数与干密度、含水率、孔隙率之间的相互关系。Tanaka等[5]通过室内大比例模型试验,研究了土体的融沉特性。吴李舟等[6]通过冻胀融沉试验,分析了非饱和黏土的冻胀融沉变化特征,研究了冻胀过程中冻结锋面的移动规律。刘鸿绪等[7]认为冻胀量是冻胀率沿冻结深度的叠加。随着研究的深入,冻融循环条件下融沉系数和冻胀率的变化规律引起学者的注意。梁波等[8]通过室内试验研究了不同土质在不同含水率、密实度、荷载条件下反复冻融过程中的融沉特性,并给出了反复冻融条件下融沉系数的表达式。严晗等[9]通过粉砂土一维开放反复冻融试验,研究了干密度、含水率、荷载以及冻融循环次数对冻胀率和融沉系数的影响,得到随着冻融循环次数增加,冻胀率及融沉系数先增大后减小,并在冻融4次后达到稳定。……
