寒区岩石常因经受冻融循环作用而产生冻融变形累积，对工程稳定产生不利影响，目前对岩石累积冻融变形及其危害认识不足。因此，基于砂岩冻融循环试验，研究砂岩多周期累积变形特性，并探究了冻结温度、降温速率、饱和度、孔隙率对其累积冻融变形特性的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、压汞法对冻融作用前后砂岩微观孔裂隙分布、孔径分布演化进行测试，以揭示砂岩宏观冻融变形特性的微观机制。结果表明，砂岩累积冻胀应变和残余应变均远大于首周期冻胀应变和残余应变，寒区工程以单周期冻融应变为依据进行工程响应分析存在显著风险，以累积冻融变形为依据更合理。冻结温度降低、降温速率增大或孔隙率增大时，砂岩累积冻胀应变和残余应变均增大。冻融循环作用下，砂岩内部微观孔隙、裂隙逐渐发育，颗粒间的连接也逐渐松散，内部孔隙结构发生变化，部分孔径范围内孔隙明显增多，孔隙总体积也相应增大，产生无法恢复的塑性变形，从而产生宏观上随冻融循环次数逐渐增长的累积冻胀应变和残余应变。
寒区岩石常因经受冻融循环作用而产生冻融变形累积，对工程稳定产生不利影响，目前对岩石累积冻融变形及其危害认识不足。因此，基于砂岩冻融循环试验，研究砂岩多周期累积变形特性，并探究了冻结温度、降温速率、饱和度、孔隙率对其累积冻融变形特性的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、压汞法对冻融作用前后砂岩微观孔裂隙分布、孔径分布演化进行测试，以揭示砂岩宏观冻融变形特性的微观机制。结果表明，砂岩累积冻胀应变和残余应变均远大于首周期冻胀应变和残余应变，寒区工程以单周期冻融应变为依据进行工程响应分析存在显著风险，以累积冻融变形为依据更合理。冻结温度降低、降温速率增大或孔隙率增大时，砂岩累积冻胀应变和残余应变均增大。冻融循环作用下，砂岩内部微观孔隙、裂隙逐渐发育，颗粒间的连接也逐渐松散，内部孔隙结构发生变化，部分孔径范围内孔隙明显增多，孔隙总体积也相应增大，产生无法恢复的塑性变形，从而产生宏观上随冻融循环次数逐渐增长的累积冻胀应变和残余应变。
寒区岩石常因经受冻融循环作用而产生冻融变形累积，对工程稳定产生不利影响，目前对岩石累积冻融变形及其危害认识不足。因此，基于砂岩冻融循环试验，研究砂岩多周期累积变形特性，并探究了冻结温度、降温速率、饱和度、孔隙率对其累积冻融变形特性的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、压汞法对冻融作用前后砂岩微观孔裂隙分布、孔径分布演化进行测试，以揭示砂岩宏观冻融变形特性的微观机制。结果表明，砂岩累积冻胀应变和残余应变均远大于首周期冻胀应变和残余应变，寒区工程以单周期冻融应变为依据进行工程响应分析存在显著风险，以累积冻融变形为依据更合理。冻结温度降低、降温速率增大或孔隙率增大时，砂岩累积冻胀应变和残余应变均增大。冻融循环作用下，砂岩内部微观孔隙、裂隙逐渐发育，颗粒间的连接也逐渐松散，内部孔隙结构发生变化，部分孔径范围内孔隙明显增多，孔隙总体积也相应增大，产生无法恢复的塑性变形，从而产生宏观上随冻融循环次数逐渐增长的累积冻胀应变和残余应变。
寒区岩石常因经受冻融循环作用而产生冻融变形累积，对工程稳定产生不利影响，目前对岩石累积冻融变形及其危害认识不足。因此，基于砂岩冻融循环试验，研究砂岩多周期累积变形特性，并探究了冻结温度、降温速率、饱和度、孔隙率对其累积冻融变形特性的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、压汞法对冻融作用前后砂岩微观孔裂隙分布、孔径分布演化进行测试，以揭示砂岩宏观冻融变形特性的微观机制。结果表明，砂岩累积冻胀应变和残余应变均远大于首周期冻胀应变和残余应变，寒区工程以单周期冻融应变为依据进行工程响应分析存在显著风险，以累积冻融变形为依据更合理。冻结温度降低、降温速率增大或孔隙率增大时，砂岩累积冻胀应变和残余应变均增大。冻融循环作用下，砂岩内部微观孔隙、裂隙逐渐发育，颗粒间的连接也逐渐松散，内部孔隙结构发生变化，部分孔径范围内孔隙明显增多，孔隙总体积也相应增大，产生无法恢复的塑性变形，从而产生宏观上随冻融循环次数逐渐增长的累积冻胀应变和残余应变。
寒区岩体在裂隙水冻胀作用的影响下发生损伤劣化，严重威胁寒区工程建设安全。针对孔隙率不同的绿砂岩、红砂岩和花岗岩开展了饱水裂隙岩石的冻融循环试验，分析了不同裂隙长度、裂隙宽度和岩性的岩石在冻融循环过程中随时间和温度变化的变形规律，得到了饱水裂隙岩石冻融变形特征值的变化特征，探究裂隙长度、裂隙宽度及岩性对冻融应变特征值的影响，分析了裂隙岩石冻融变形特性和破坏机制。试验结果表明：（1）不同裂隙几何参数岩石冻融应变变化过程可分为7个阶段：冷缩阶段、冻胀阶段、冻胀趋稳阶段、热胀阶段、融缩阶段、融缩回弹阶段和融缩趋稳阶段；（2）饱水裂隙岩石冻融应变随温度变化的曲线为不能闭合的滞回环，出现“冻融滞回”现象，且随冻融次数增加，滞回环逐渐上移，残余应变逐渐增加；（3）饱水裂隙岩石冻融应变特征值包括最大应变、残余应变、冻胀幅值和融缩幅值，且应变特征值与裂隙长度、裂隙宽度和岩体岩性相关，裂隙岩石冻融破坏是残余应变逐渐累积的过程。
寒区岩体在裂隙水冻胀作用的影响下发生损伤劣化，严重威胁寒区工程建设安全。针对孔隙率不同的绿砂岩、红砂岩和花岗岩开展了饱水裂隙岩石的冻融循环试验，分析了不同裂隙长度、裂隙宽度和岩性的岩石在冻融循环过程中随时间和温度变化的变形规律，得到了饱水裂隙岩石冻融变形特征值的变化特征，探究裂隙长度、裂隙宽度及岩性对冻融应变特征值的影响，分析了裂隙岩石冻融变形特性和破坏机制。试验结果表明：（1）不同裂隙几何参数岩石冻融应变变化过程可分为7个阶段：冷缩阶段、冻胀阶段、冻胀趋稳阶段、热胀阶段、融缩阶段、融缩回弹阶段和融缩趋稳阶段；（2）饱水裂隙岩石冻融应变随温度变化的曲线为不能闭合的滞回环，出现“冻融滞回”现象，且随冻融次数增加，滞回环逐渐上移，残余应变逐渐增加；（3）饱水裂隙岩石冻融应变特征值包括最大应变、残余应变、冻胀幅值和融缩幅值，且应变特征值与裂隙长度、裂隙宽度和岩体岩性相关，裂隙岩石冻融破坏是残余应变逐渐累积的过程。
寒区岩体在裂隙水冻胀作用的影响下发生损伤劣化，严重威胁寒区工程建设安全。针对孔隙率不同的绿砂岩、红砂岩和花岗岩开展了饱水裂隙岩石的冻融循环试验，分析了不同裂隙长度、裂隙宽度和岩性的岩石在冻融循环过程中随时间和温度变化的变形规律，得到了饱水裂隙岩石冻融变形特征值的变化特征，探究裂隙长度、裂隙宽度及岩性对冻融应变特征值的影响，分析了裂隙岩石冻融变形特性和破坏机制。试验结果表明：（1）不同裂隙几何参数岩石冻融应变变化过程可分为7个阶段：冷缩阶段、冻胀阶段、冻胀趋稳阶段、热胀阶段、融缩阶段、融缩回弹阶段和融缩趋稳阶段；（2）饱水裂隙岩石冻融应变随温度变化的曲线为不能闭合的滞回环，出现“冻融滞回”现象，且随冻融次数增加，滞回环逐渐上移，残余应变逐渐增加；（3）饱水裂隙岩石冻融应变特征值包括最大应变、残余应变、冻胀幅值和融缩幅值，且应变特征值与裂隙长度、裂隙宽度和岩体岩性相关，裂隙岩石冻融破坏是残余应变逐渐累积的过程。
我国季冻土分布广泛,跨越了我国一半以上的省份,随着经济的发展及国家"一带一路"战略的提出,季冻区的交通基础设施建设规模也越来越大。经调查统计,季冻土路基常常会出现冻胀、融沉、沉陷、翻浆、边坡滑塌等一系列的路基病害,威胁行车安全,造成严重的经济损失。因此从季冻土覆盖范围、经济发展、国家战略布局和季冻土路基灾害的角度上,研究季冻土的强度变形特性显得尤为重要。季冻土的相关研究很不成熟,截至目前,连基本的冻融循环下抗剪强度指标的变化模式都存在很大争议。造成争议的根源就在于季冻土试验技术的不成熟,这种不成熟表现在多个方面,缺乏季冻土试验标准以及受试验仪器限制等等。因此注重试验的研究才能合理揭示季冻土的强度变形特性。本文对冻融循环土试验技术、季冻土静力学本构理论、冻融循环土强度理论和季冻土残余应变理论中的几个关键问题开展研究,提出季冻土制样新标准,得到了冻融循环下土应力应变关系变化规律与抗剪强度指标变化模式,给出了抗剪强度指标计算公式,得到了更符合实际的季冻土残余应变发展模式与更符合实际的振陷参数。主要工作和成果如下:(1)发现了常规土制样标准对季冻土试验的不适用性,指出了冻结融化使试样密度离散性...
随着季冻区公路工程建设规模不断扩大,路基在冻融及车辆荷载(尤其重载)协同作用下翻浆、沉陷等灾害现象频繁出现,需要对其致灾机理进行深入研究。本文采用英国GDS冻土动静三轴仪对季冻区路基土开展了常温、-5℃及-10℃三种环境下的动变形试验研究。主要工作有:(1)针对GDS仪器在试验中出现的围压进气孔及加载杆易冻结等实际问题,提出了采用耐压密封胶及硅胶干燥剂等处置方法,保证了冻土负温试验的顺利开展;(2)开展了常温下路基土动变形试验。在相同循环作用次数条件下,存在动应力临界值。当动应力幅值超过此界限,土体残余应变逐渐增大,直至破坏;反之,则土体应变速率逐渐降低,残余应变最终趋于稳定;(3)开展了-5℃及-10℃条件下路基土动变形试验。试验表明:同一动应力幅值作用下,随土体温度降低,其残余应变减小,但即便同在负温条件下,土的应变速率及最终值也有很大差异。试验得到的新认识对季冻区公路设计及灾害防治有一定指导意义。
通过新型低温动三轴仪的等幅循环荷载试验,以更为符合客观实际的围压、动应力幅值以及固结和冻结方式,研究了冻土冻结期的残余应变规律,包括了温度、荷载作用大小和次数对冻土的残余应变的影响。结果表明:冻土的残余应变随着荷载振动次数的增加不断增长,随着温度的降低不断减少;冻土的残余应变增长模式表现为开始阶段残余应变增长较快,后逐步缓慢增长,当动应力超过临界破坏应力之后,土试样残余应变迅速增长并达到破坏;低温冻土破坏应力较常温较大提高,低温-5℃提高了20%25%,低温-10℃提高了45%50%;冻土大多数荷载情况下处于非破坏状态,在一定次数荷载作用后,不同温度土的残余应变发展近似平行状态,大动应力幅值下的土试样的残余应变对温度更敏感。试验设计克服了以往试验过大固结应力和过大动应力的缺欠,得到的结果应符合客观实际。