为了揭示高寒地区厚煤层上冻土体冻融循环破坏特征，以高寒地区厚煤层上冻土体为研究对象，采用电液伺服岩石单轴实验机进行岩石力学试验，利用非金属超声波检测仪测试人工试件波速，得到了在不同含水量下冻融循环次数对于冻土体结构、峰值强度、弹性模量以及裂隙发育的影响特征。研究结果表明，随着冻融循环次数增加，一定含水率条件下的人工冻土试件的峰值强度-冻融循环次数和弹性模量-冻融循环次数的拟合函数关系曲线均为“开口向下”的抛物线，弹性模量以及峰值强度的降幅取决于应变累积速度以及损伤发展速度；随着冻融循环次数增加，人工冻土试件的波速逐渐减小，即内部孔隙、裂隙发育状况良好。从细观力学角度分析，历经数次冻融循环后，冻土渗透系数逐渐增大，水分迁移速度加快，冻胀力作用效果明显，细颗粒土逐渐被压实，同时产生大量的新生微裂隙，孔隙率逐渐增大。
基于Leclaire对饱和双相孔隙弹性介质Biot模型的扩展,研究含有两种不同固相组分的三相多孔弹性介质中体波的传播特性。以饱和冻土为例,分析了各相体积分数、颗粒形状,接触参数等因素对波动方程中惯性参数、黏性参数、刚度参数的影响;对该三相介质模型进行了退化,分析了孔隙中只含液态水或固态冰时体波的特性;以饱和冻土为例,通过数值计算,探讨了饱和冻土中体波的相速度和衰减系数与胶结参数、接触参数、频率、饱和度、孔隙率等参数的关系。结果表明:与一般的饱和土不同,饱和冻土中存在5种体波,即3种纵波和2种横波;5种体波均具有弥散性和衰减性,且P1波、S1波弥散性和衰减性远小于P2、P3、S2波;胶结参数、饱和度、孔隙率对5种体波的传播特性影响显著,接触参数对传播特性影响较小。
【中文摘要】本项目拟针对青藏高原多年冻土区重大基础工程中采用"冷却地基"的碎石路堤地温调控技术,对冻土区碎石路堤在振动荷载作用下的路堤结构稳定性(包括碎石层形状变化及其边坡稳定)、碎石层密实效应(包括引起碎石颗粒排列位置变化及其粒径变化等不可逆变化)等因素对多年冻土碎石路堤降温效果的影响机理进行理论和实验方面的系统性、基础性研究,确定振动荷载长期作用对碎石层孔隙率变化的影响规律,建立能考虑由于振动荷载作用引起
2007-01基于饱和多孔介质波动理论平面波解,分析了频率对纵、横波速度和衰减的影响以及孔隙率、体积模量、渗透系数等参数对纵、横波速度的影响,得出了波速、衰减具有频散的特性及孔隙率是影响冻土波速的主要因素等结论,据此分析了冻土超声波测试中存在的动力学特性规律不明显的原因,并提出了改进建议.在饱和土波动理论分析的基础上,对高饱和土的纵、横波特性进行了分析,得出了完全饱和土和未完全饱和土之间的波速性态有很明显的差别,并据此解释了冻土超声波测试中的波速比和泊松比偏低问题.
