随着寒旱区高速铁路工程的增多和工程服役时间的增长，气态水迁移引发的路基冻害问题被广泛关注。为深入探究寒区粗颗粒填料的冻胀机制，研制一套考虑水–热–力耦合的土柱试验装置，开展不同补水类型、细颗粒含量、细颗粒类型的单向冻结试验。结果表明：(1)冻结锋面位置受补水方式、细粒土含量的影响较为显著，细粒土类型的影响相对较小。(2)随冻结时间的增长，液–气组合补水和气态水补水均会导致试样含水率不断升高，而前者含水率变化较快。细粒土含量和类型会显著影响气态水迁移量，造成土柱水分分布的明显差异。(3)粗颗粒级配土中液态水很难通过冻胀–抽吸力直接上升至冻结锋面，气态水迁移是造成冻胀发展的重要因素。在高速铁路的长期运营过程中，气态水迁移引发的路基水分积聚和冻胀问题不可忽视。
随着寒旱区高速铁路工程的增多和工程服役时间的增长，气态水迁移引发的路基冻害问题被广泛关注。为深入探究寒区粗颗粒填料的冻胀机制，研制一套考虑水–热–力耦合的土柱试验装置，开展不同补水类型、细颗粒含量、细颗粒类型的单向冻结试验。结果表明：(1)冻结锋面位置受补水方式、细粒土含量的影响较为显著，细粒土类型的影响相对较小。(2)随冻结时间的增长，液–气组合补水和气态水补水均会导致试样含水率不断升高，而前者含水率变化较快。细粒土含量和类型会显著影响气态水迁移量，造成土柱水分分布的明显差异。(3)粗颗粒级配土中液态水很难通过冻胀–抽吸力直接上升至冻结锋面，气态水迁移是造成冻胀发展的重要因素。在高速铁路的长期运营过程中，气态水迁移引发的路基水分积聚和冻胀问题不可忽视。
冻胀和融沉是影响寒区工程设施安全服役的关键难题,如何合理评价土体的冻害敏感性一直是寒区岩土工程的热点话题。长期以来,以细粒含量为指标的冻胀特性评价体系,较为简单、明确,在指导寒区工程建设中发挥了重要作用。但近年来的研究成果表明:不同国家和地区的冻害敏感性评价体系差别较大,准确性参差不齐;气态水迁移能够引起粗粒土发生冰体聚集和明显冻胀,既有评价体系并未考虑。这对既有冻害敏感性理论提出了严峻挑战,冻害敏感性的概念、指标、评价体系等是否合理,值得深入探讨和梳理。对冻害敏感性存在的问题进行了概述分析,分析了冻害敏感性的分级体系和可靠度,并重点讨论既有冻害敏感性存在的潜在问题。结果表明:(1)既有冻害敏感性评价方法可靠度普遍偏低,可靠度在50%～80%之间;(2)既有冻害敏感性评价标准并不适用于气态水迁移诱发的土体冻胀,仅根据细粒含量来判定土体冻害敏感性是不充分的,应综合考虑冻结环境因素。(3)既有冻害敏感性评价指标可以用于评判土体的融沉特性。分析了既有冻害敏感性的不足并给出了相关的试验证明,成果有助于补充完善土的冻害敏感性分类标准,对寒区冻害防控有重要意义。
冻胀和融沉是影响寒区工程设施安全服役的关键难题,如何合理评价土体的冻害敏感性一直是寒区岩土工程的热点话题。长期以来,以细粒含量为指标的冻胀特性评价体系,较为简单、明确,在指导寒区工程建设中发挥了重要作用。但近年来的研究成果表明:不同国家和地区的冻害敏感性评价体系差别较大,准确性参差不齐;气态水迁移能够引起粗粒土发生冰体聚集和明显冻胀,既有评价体系并未考虑。这对既有冻害敏感性理论提出了严峻挑战,冻害敏感性的概念、指标、评价体系等是否合理,值得深入探讨和梳理。对冻害敏感性存在的问题进行了概述分析,分析了冻害敏感性的分级体系和可靠度,并重点讨论既有冻害敏感性存在的潜在问题。结果表明:(1)既有冻害敏感性评价方法可靠度普遍偏低,可靠度在50%～80%之间;(2)既有冻害敏感性评价标准并不适用于气态水迁移诱发的土体冻胀,仅根据细粒含量来判定土体冻害敏感性是不充分的,应综合考虑冻结环境因素。(3)既有冻害敏感性评价指标可以用于评判土体的融沉特性。分析了既有冻害敏感性的不足并给出了相关的试验证明,成果有助于补充完善土的冻害敏感性分类标准,对寒区冻害防控有重要意义。
寒区高铁粗粒土路基冻胀机理问题一直困扰科研和工程技术人员,气态水迁移诱发冻胀是目前广被关注的解释之一,但在直接试验证据方面研究较少。为证明气态水迁移可以诱发非饱和粗粒土冻胀,并进一步阐释非饱和粗粒土的冻胀机制,基于新开发的粗粒土冻胀试验仪,开展了系列的室内试验。结果表明,仅有气态水补给条件下,无细粒含量的粗粒土发生了明显冻胀,试验测得6 cm高的土柱336 h的冻胀量可达8.30 mm,672 h的冻胀量达到23.46 mm。基于X-CT扫描试验观察了气态水补给下冻胀粗粒土中冰的分布特征,发现在恒定温度梯度下冻土中无层状分布的冰透镜体,仅存在一条包含分凝冰和饱和孔隙冰的水平冻结带。冻胀试验发现土柱的冻胀量随温度梯度的增大而增大;梯度降温更有利于气态水的迁移补给,并导致更大的冻胀;土柱的初始含水率越高,越不利于气态水在土中的迁移,冻胀量越小。气态水补给诱发冻胀的试验现象,对传统液态水在细颗粒中成冰冻胀的冻土理论形成了较好补充,同时对揭示寒区高速铁路路基的冻胀机制有重要价值。
寒区高铁粗粒土路基冻胀机理问题一直困扰科研和工程技术人员,气态水迁移诱发冻胀是目前广被关注的解释之一,但在直接试验证据方面研究较少。为证明气态水迁移可以诱发非饱和粗粒土冻胀,并进一步阐释非饱和粗粒土的冻胀机制,基于新开发的粗粒土冻胀试验仪,开展了系列的室内试验。结果表明,仅有气态水补给条件下,无细粒含量的粗粒土发生了明显冻胀,试验测得6 cm高的土柱336 h的冻胀量可达8.30 mm,672 h的冻胀量达到23.46 mm。基于X-CT扫描试验观察了气态水补给下冻胀粗粒土中冰的分布特征,发现在恒定温度梯度下冻土中无层状分布的冰透镜体,仅存在一条包含分凝冰和饱和孔隙冰的水平冻结带。冻胀试验发现土柱的冻胀量随温度梯度的增大而增大;梯度降温更有利于气态水的迁移补给,并导致更大的冻胀;土柱的初始含水率越高,越不利于气态水在土中的迁移,冻胀量越小。气态水补给诱发冻胀的试验现象,对传统液态水在细颗粒中成冰冻胀的冻土理论形成了较好补充,同时对揭示寒区高速铁路路基的冻胀机制有重要价值。