冻融循环作用对冻土融沉性质具有较大的影响。文中依托实际工程,对粉质黏土原状样进行二次冻融循环试验,通过比较两次冻融循环作用后土样融沉系数的变化,分析融沉系数随含水率、超塑含水率以及干密度变化的变化规律,提出不同融沉等级的粉质黏土在经过一次和二次冻融循环作用后的融沉系数变化规律,为实际工程中地基土融沉病害的防治提供理论依据。
冻融循环作用对冻土融沉性质具有较大的影响。文中依托实际工程,对粉质黏土原状样进行二次冻融循环试验,通过比较两次冻融循环作用后土样融沉系数的变化,分析融沉系数随含水率、超塑含水率以及干密度变化的变化规律,提出不同融沉等级的粉质黏土在经过一次和二次冻融循环作用后的融沉系数变化规律,为实际工程中地基土融沉病害的防治提供理论依据。
针对掺入纤维对土体冻融特性的影响进行离散元数值模拟,首先自研了过程感知融化固结系统,基于融沉试验,提出了微观参数折减法模拟融化过程,分析了纤维掺量、纤维长度、土样高度的影响规律。结果表明:离散元方法可对融沉过程进行较为有效的模拟,并可得到最优纤维掺量,对于模拟工况,最优纤维掺量为0.1%;从融化压缩模量看,纤维长度与掺量为敏感影响因素,土样高度为次要因素;掺入纤维对土体强度与融沉特性的提升效果具有一致性。
针对掺入纤维对土体冻融特性的影响进行离散元数值模拟,首先自研了过程感知融化固结系统,基于融沉试验,提出了微观参数折减法模拟融化过程,分析了纤维掺量、纤维长度、土样高度的影响规律。结果表明:离散元方法可对融沉过程进行较为有效的模拟,并可得到最优纤维掺量,对于模拟工况,最优纤维掺量为0.1%;从融化压缩模量看,纤维长度与掺量为敏感影响因素,土样高度为次要因素;掺入纤维对土体强度与融沉特性的提升效果具有一致性。
为探讨多年冻土原状样承受竖向外荷载时的强度和变形特性,对不同深度的原状冻土样进行单轴试验和固结试验,并分析了冻土抗压强度、弹性模量、破坏形态、融沉特性.试验表明:在单轴试验中,浅层土的应力-应变曲线为不规则的非线性曲线,深土层的应力-应变曲线为抛物线形式曲线,随着含冰量的增加以及含砂量的减少,荷载由土颗粒骨架发展为冰晶体承担,抗压强度和弹性模量随深度的增加先减小后增大.冻土的破坏分为三种:延性破坏时外部无明显裂痕,仅产生挤压变形;弱面剪切破坏引起侧向裂缝以及侧向挤压变形;轴向分裂破坏的裂痕从中间至轴向展开.在固结试验中,主固结一般发生在前100 min,深层土的固结应变及融沉系数比浅土层大,且深土层融沉系数受荷载影响较大.
为探讨多年冻土原状样承受竖向外荷载时的强度和变形特性,对不同深度的原状冻土样进行单轴试验和固结试验,并分析了冻土抗压强度、弹性模量、破坏形态、融沉特性.试验表明:在单轴试验中,浅层土的应力-应变曲线为不规则的非线性曲线,深土层的应力-应变曲线为抛物线形式曲线,随着含冰量的增加以及含砂量的减少,荷载由土颗粒骨架发展为冰晶体承担,抗压强度和弹性模量随深度的增加先减小后增大.冻土的破坏分为三种:延性破坏时外部无明显裂痕,仅产生挤压变形;弱面剪切破坏引起侧向裂缝以及侧向挤压变形;轴向分裂破坏的裂痕从中间至轴向展开.在固结试验中,主固结一般发生在前100 min,深层土的固结应变及融沉系数比浅土层大,且深土层融沉系数受荷载影响较大.
为探讨多年冻土原状样承受竖向外荷载时的强度和变形特性,对不同深度的原状冻土样进行单轴试验和固结试验,并分析了冻土抗压强度、弹性模量、破坏形态、融沉特性.试验表明:在单轴试验中,浅层土的应力-应变曲线为不规则的非线性曲线,深土层的应力-应变曲线为抛物线形式曲线,随着含冰量的增加以及含砂量的减少,荷载由土颗粒骨架发展为冰晶体承担,抗压强度和弹性模量随深度的增加先减小后增大.冻土的破坏分为三种:延性破坏时外部无明显裂痕,仅产生挤压变形;弱面剪切破坏引起侧向裂缝以及侧向挤压变形;轴向分裂破坏的裂痕从中间至轴向展开.在固结试验中,主固结一般发生在前100 min,深层土的固结应变及融沉系数比浅土层大,且深土层融沉系数受荷载影响较大.
为探讨多年冻土原状样承受竖向外荷载时的强度和变形特性,对不同深度的原状冻土样进行单轴试验和固结试验,并分析了冻土抗压强度、弹性模量、破坏形态、融沉特性.试验表明:在单轴试验中,浅层土的应力-应变曲线为不规则的非线性曲线,深土层的应力-应变曲线为抛物线形式曲线,随着含冰量的增加以及含砂量的减少,荷载由土颗粒骨架发展为冰晶体承担,抗压强度和弹性模量随深度的增加先减小后增大.冻土的破坏分为三种:延性破坏时外部无明显裂痕,仅产生挤压变形;弱面剪切破坏引起侧向裂缝以及侧向挤压变形;轴向分裂破坏的裂痕从中间至轴向展开.在固结试验中,主固结一般发生在前100 min,深层土的固结应变及融沉系数比浅土层大,且深土层融沉系数受荷载影响较大.
为探讨多年冻土原状样承受竖向外荷载时的强度和变形特性,对不同深度的原状冻土样进行单轴试验和固结试验,并分析了冻土抗压强度、弹性模量、破坏形态、融沉特性.试验表明:在单轴试验中,浅层土的应力-应变曲线为不规则的非线性曲线,深土层的应力-应变曲线为抛物线形式曲线,随着含冰量的增加以及含砂量的减少,荷载由土颗粒骨架发展为冰晶体承担,抗压强度和弹性模量随深度的增加先减小后增大.冻土的破坏分为三种:延性破坏时外部无明显裂痕,仅产生挤压变形;弱面剪切破坏引起侧向裂缝以及侧向挤压变形;轴向分裂破坏的裂痕从中间至轴向展开.在固结试验中,主固结一般发生在前100 min,深层土的固结应变及融沉系数比浅土层大,且深土层融沉系数受荷载影响较大.
全球气候变暖加剧了多年冻土退化,冻土融化下沉严重威胁管道的安全运营,准确评价管基土融沉风险等级显得尤为重要。选取含水率、孔隙比、含冰量、超塑含水率4个重要的融沉影响因素,通过熵值法对各指标进行客观赋权,采用可拓云模型对多年冻土区管基土融沉等级进行评价。评价模型在中俄原油管道漠大线的实践应用表明:现行规范对多年冻土区管基土评价指标单一、界限含水率过大,同时k-means评价融沉等级界限相对模糊,而熵值-可拓云模型能够避免融沉指标界限模糊、影响因素间的不确定性,使评价结果更符合实际情况,可为多年冻土区管道的设计、运营管理中的融沉防护方案提供科学依据与理论参考。(图3,表7,参33)