由于不考虑冻融循环等因素的影响,常规分析评价方法不适用于季节性冻土地区排土场边坡稳定性分析,评价结果准确性不高,常见的滑坡机理也不适用于这类滑坡,因此,冻融循环对露天矿排土场边坡稳定性影响机理需要进一步研究。以神宝矿区排土场浅层滑坡为研究对象,通过现场调查、监测、坑探结合室内物理力学试验及冻融试验,分析了季节性冻土区露天矿排土场浅层滑坡滑动机理。结果认为:季节性冻土区排土场浅层滑坡的形成主要是由于冬季土层冻结时水分不断向冻结锋面迁移集聚,在漫长的冻结过程中,冻结层集聚了大量地下冰体,加之冬季降水又无法入渗,全部以冰的形式聚集在冻结层内;在暖季气温升高后,岩土层从上至下融化,冰融化的水无法入渗,冰融化后致使土层含水率急剧增大,加之冻胀作用引起土密实性降低,从而导致土体强度降低引起的。
为了研究盐分对季节性冻土区路基土体冻胀的抑制效果,现场采集青藏铁路西宁-格尔木段的典型路基土样,加入不同的盐分形成人工盐渍土进行室内冻胀试验,分析不同含水率、不同压实度和不同温度下的冻胀曲线,并以此为基础推导出了盐分、水分、压实度及温度四个参数预估冻胀率的公式,并进行验证。根据此公式可计算出不同路基土体的冻胀率,也可以反推出在保证一定冻胀量下路基土体所需的盐分,由此提出了既有线铁路路基冻胀预报模型和新建铁路路基冻胀预防模型。
以测试冻土冻胀的力学行为为研究背景,设计了一套基于阀控非对称缸的液压力控制系统。根据伺服机构的受力特点,简化了数学模型,在此基础上分析了系统结构柔度对力控制系统精度的影响,对不同的底板结构进行了仿真研究。进行了试验研究,试验结果表明在针对性地采取了双惯性环节补偿、零点自整定以及提高底板刚度等措施后,系统能够以1%的精度跟踪5Hz的正弦信号,也验证了系统设计和理论分析的正确性。
