人工凍土融沉特性及其預(yù)報(bào)模型研究.pdf

1、本論文首先根據(jù)土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50123-1999)要求，自行研制了一套人工凍土凍脹融沉試驗(yàn)裝置。其中，凍脹量試驗(yàn)裝置由試樣盒、恒溫箱、溫度控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、變形監(jiān)測系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)組成。融沉試驗(yàn)裝置由加熱傳壓蓋、試樣盒、恒溫箱、溫度控制系統(tǒng)、溫度監(jiān)測系統(tǒng)、變形監(jiān)測系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)組成。在自行研制的試驗(yàn)裝置上，針對南京地區(qū)典型土質(zhì)淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂，選擇影響人工凍土融沉特性的冷凍溫度、含水量、干密度、荷載等

2、因素進(jìn)行不同水平的單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，獲得了冷凍溫度、含水量、干密度和荷載對各種土質(zhì)融沉系數(shù)、融化壓縮系數(shù)的影響規(guī)律。指出淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土和粉砂在單向凍結(jié)溫度場中產(chǎn)生融沉變形，其融沉系數(shù)均隨含水量增大而增大；融沉系數(shù)與干密度變化規(guī)律中存在一個臨界干密度，臨界干密度對應(yīng)土體最小的融沉系數(shù)；土體開敞型單向凍融時(shí)，其融沉系數(shù)隨溫度增大而增大；荷載在50～300KPa變化時(shí)，對融沉系數(shù)的影響最大；正交試驗(yàn)表明，影響融沉系數(shù)的第一主因是含水

3、量，其次是干密度和冷凍溫度；當(dāng)含水量較小時(shí)，融沉系數(shù)值與凍脹率接近，含水量較大時(shí)，融沉系數(shù)遠(yuǎn)大于凍脹率。在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了融沉預(yù)報(bào)模型，模型建立時(shí)，采用各因素對融沉影響的相加、相乘模型分別來反映其對融沉的綜合作用，通過對各種模型評價(jià)，淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂推薦使用相加模型來預(yù)報(bào)凍土地層中融沉大小，該模型可用于預(yù)報(bào)南京地區(qū)典型土層凍土融沉系數(shù)。本文還分析了土體凍融后的水分遷移特征，指出凍結(jié)過程和融化過程都會導(dǎo)致水分在土體內(nèi)遷移