衬砌渠道周围的水分与温度场分布存在明显差异，此范围内渠基土在水热两场耦合作用下冻胀有明显不同。基于这种差异，开展渠基土在不同水分、温度条件下冻胀率试验研究。结果表明：①在不同温度条件下，土体冻胀率随温度的变化过程可分为两个阶段，当温度从0℃降至-5℃左右时，在此阶段产生的冻胀率约占整个冻胀过程的50%～80%，冻胀率与温度线性关系明显。随着温度继续降低，二者非线性关系明显。②在无补水情况下，相同温度条件下的土体，初始含水率越大，所产生的冻胀率越大。初始含水率25%与35%的土体产生的冻胀率均为初始含水率15%土体的一倍到两倍以上。当土体在冻胀过程中有水分补充时，其冻胀率与水分变化线性关系明显。初始含水率越大的土体产生的冻胀率增量越大，初始含水率25%、35%的土体冻胀率增量均为15%土体的两倍以上。③提出了水热耦合条件与渠基土冻胀率的多元非线性关系，且与试验数据吻合较好。④建立数值模拟模型，对衬砌渠道不同位置处冻胀作用分布与变形进行计算与分析，结果表明：温度越低、水分越大，衬砌渠道所受到的切向冻胀力与法向冻胀力越大。水热变化差异越大时，土体冻胀导致的衬砌渠道冻胀变形越显著。本研究可为宁...
衬砌渠道周围的水分与温度场分布存在明显差异，此范围内渠基土在水热两场耦合作用下冻胀有明显不同。基于这种差异，开展渠基土在不同水分、温度条件下冻胀率试验研究。结果表明：①在不同温度条件下，土体冻胀率随温度的变化过程可分为两个阶段，当温度从0℃降至-5℃左右时，在此阶段产生的冻胀率约占整个冻胀过程的50%～80%，冻胀率与温度线性关系明显。随着温度继续降低，二者非线性关系明显。②在无补水情况下，相同温度条件下的土体，初始含水率越大，所产生的冻胀率越大。初始含水率25%与35%的土体产生的冻胀率均为初始含水率15%土体的一倍到两倍以上。当土体在冻胀过程中有水分补充时，其冻胀率与水分变化线性关系明显。初始含水率越大的土体产生的冻胀率增量越大，初始含水率25%、35%的土体冻胀率增量均为15%土体的两倍以上。③提出了水热耦合条件与渠基土冻胀率的多元非线性关系，且与试验数据吻合较好。④建立数值模拟模型，对衬砌渠道不同位置处冻胀作用分布与变形进行计算与分析，结果表明：温度越低、水分越大，衬砌渠道所受到的切向冻胀力与法向冻胀力越大。水热变化差异越大时，土体冻胀导致的衬砌渠道冻胀变形越显著。本研究可为宁...
为评估分布黄土改良治理效果，以黄土渠基为试验对象，设计了木质素改良下黄土力学试验，并基于此开展黄土干渠衬砌结构冻胀仿真计算。由试验结果得知，木质素成分含量高或低，均不会改变改良土试样应变破坏特点，但木质素含量提高，改良土应力水平会增大，但在掺量3%后提高效果会减弱。相比之下，含水率因素会改变改良土试样应力应变曲线特征，在含水率14%～18%与20%～22%下分别为应变软化、应变硬化特点；含水率提高，峰值应力降低，而围压增大，可减弱含水率对改良土承载应力的负面作用。基于冻胀仿真计算，获得了原状渠基土与改良黄土衬砌结构冻胀位移在断面上均为对称分布，峰值冻胀位移处于断面1 m处，且改良黄土衬砌结构冻胀位移值低于原状渠基土，经改良后渠基土受含水率影响冻胀危害弱于后者。本研究可为输水灌渠土体物化治理设计及冻胀仿真计算提供参考。
为评估分布黄土改良治理效果，以黄土渠基为试验对象，设计了木质素改良下黄土力学试验，并基于此开展黄土干渠衬砌结构冻胀仿真计算。由试验结果得知，木质素成分含量高或低，均不会改变改良土试样应变破坏特点，但木质素含量提高，改良土应力水平会增大，但在掺量3%后提高效果会减弱。相比之下，含水率因素会改变改良土试样应力应变曲线特征，在含水率14%～18%与20%～22%下分别为应变软化、应变硬化特点；含水率提高，峰值应力降低，而围压增大，可减弱含水率对改良土承载应力的负面作用。基于冻胀仿真计算，获得了原状渠基土与改良黄土衬砌结构冻胀位移在断面上均为对称分布，峰值冻胀位移处于断面1 m处，且改良黄土衬砌结构冻胀位移值低于原状渠基土，经改良后渠基土受含水率影响冻胀危害弱于后者。本研究可为输水灌渠土体物化治理设计及冻胀仿真计算提供参考。
目前来看，在构筑物与土体表面粗糙度影响土-构筑物接触面间切向冻胀力方面的研究还较少，因此，本研究从川西季节冻土区渠基土-衬砌接触面的切向冻胀力问题出发，着重考虑衬砌表面粗糙度这一因素对接触面间抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响规律和影响效应，并结合环境温度、含水率及冻结时长，利用正交分析综合探究了4种因素对接触面间峰值抗剪强度影响的相关性和显著性，结果表明：接触面间抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随衬砌表面粗糙度变化呈现相同规律，即衬砌表面越粗糙，3项指标随即增大。正交分析中揭示了影响接触面间峰值抗剪强度大小最显著的因素是衬砌粗糙度，其次是环境温度和含水率，冻结时长的影响效应不显著，同时低温、低含水率、较长冻结时长、较高衬砌粗糙程度下的峰值抗剪强度越大。此项结果可为季节冻土区渠系工程防冻胀危害提供理论支撑。
目前来看，在构筑物与土体表面粗糙度影响土-构筑物接触面间切向冻胀力方面的研究还较少，因此，本研究从川西季节冻土区渠基土-衬砌接触面的切向冻胀力问题出发，着重考虑衬砌表面粗糙度这一因素对接触面间抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响规律和影响效应，并结合环境温度、含水率及冻结时长，利用正交分析综合探究了4种因素对接触面间峰值抗剪强度影响的相关性和显著性，结果表明：接触面间抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随衬砌表面粗糙度变化呈现相同规律，即衬砌表面越粗糙，3项指标随即增大。正交分析中揭示了影响接触面间峰值抗剪强度大小最显著的因素是衬砌粗糙度，其次是环境温度和含水率，冻结时长的影响效应不显著，同时低温、低含水率、较长冻结时长、较高衬砌粗糙程度下的峰值抗剪强度越大。此项结果可为季节冻土区渠系工程防冻胀危害提供理论支撑。
冻融作用是一种能够显著改变土的物理力学性质的强风化作用,危害寒区工程建设的安全.以兰州地区常见的黄土为样本,选取饱和渠基土样,就不同温度下试样冻胀、融沉的变化规律展开研究,观察冻融作用前后的力学性质变化.研究得到了饱和渠基土在单向冻融后,物理力学性质呈现随冷端温度变化的规律性结论.具体表现为冻胀率和融沉系数随冷端温度降低而降低;先期固结压力Pc和压缩模量Es因冻融作用减小,且影响随温度降低而降低,与干容重变化相似;粘聚力因冻融作用降低,而内摩擦角增大,该作用随冷端温度的降低而增强.冻融作用下饱和渠基土物理力学性质的变化,主要由于冷端温度变化影响孔隙水的成冰方式.本研究的结论适用于与兰州黄土为同类粉质土的其他类型饱和渠基土.
冻融作用是一种能够显著改变土的物理力学性质的强风化作用,危害寒区工程建设的安全.以兰州地区常见的黄土为样本,选取饱和渠基土样,就不同温度下试样冻胀、融沉的变化规律展开研究,观察冻融作用前后的力学性质变化.研究得到了饱和渠基土在单向冻融后,物理力学性质呈现随冷端温度变化的规律性结论.具体表现为冻胀率和融沉系数随冷端温度降低而降低;先期固结压力Pc和压缩模量Es因冻融作用减小,且影响随温度降低而降低,与干容重变化相似;粘聚力因冻融作用降低,而内摩擦角增大,该作用随冷端温度的降低而增强.冻融作用下饱和渠基土物理力学性质的变化,主要由于冷端温度变化影响孔隙水的成冰方式.本研究的结论适用于与兰州黄土为同类粉质土的其他类型饱和渠基土.
为了量化渠基土体中的水分在冻融过程中的迁移及其分布规律,揭示渠基土体的微观冻胀特性,选取渠基土体不同部位的原状土样,进行冻融试验,采用CT扫描技术,监测研究渠基土样冻融过程中的水分迁移及其孔隙水分布规律,进一步探究渠基土体的微观冻胀特性。结果表明:冻融过程中土样深度16～18 cm处的含水率较高,产生了水分积聚。冻结过程中,土体的微观孔隙结构发生了明显变化,同时发生了裂缝的张开和闭合。在融化阶段,由于冻结水快速融化,土体发生融沉,最大融沉量为6.78 mm。研究成果揭示了渠基土体单向冻融过程中的水分迁移规律、孔隙水的分布状态及其冻胀微观特性,为季节冻土区输水渠道的抗冻胀设计提供了理论基础。