为了研究高温冻土蠕变变形特征以及各影响因素对蠕变的作用,分别在含水量15%、25%及35%,荷载100kPa、200kPa及300kPa,温度-1.5℃、-0.7℃及-0.3℃的条件下开展了室内单轴蠕变试验,分析在无侧限条件下高温冻土在不同温度、荷载及含冰量条件下的蠕变变形特性。结果表明:在当前试验条件下,冻土蠕变变形非常可观,且蠕变曲线都没有出现渐进流阶段;温度是影响冻土蠕变的最重要的外在因素,而含冰量是影响冻土蠕变的关键内在因素;在高含冰量条件下温度及荷载的改变对蠕变速率的影响非常显著,甚至引起量级上的差别。在现有试验条件下,高温冻土蠕变过程可利用Burgers黏弹性模型来较好地描述。

高温冻土在加载或升温条件下具有较大变形,为充分认识其变形特性及机理,开展一系列室内固结试验,研究了不同含水量（40%、80%、120%）、不同温度（-0.3、-0.5、-0.7、-1.0、-1.5℃）的冻土在分级加载（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 MPa）条件下的压缩变形。采用3种整理压缩试验数据的方法（e—p、e—lg p及ε—p曲线）获取了高温冻土不同温度下的压缩模量、压缩指数及割线模量等压缩性指标。结果显示:压缩模量Es1-2处于高压缩性模量区间,指数函数可很好地描述压缩指数随温度的变化规律,ε—p曲线基本服从双曲线模型。固结系数采用Taylor提出的时间平方根法计算,发现高温冻土固结系数与超软土具有相同的量级,且其固结应力的变化规律与软土相似。为了模拟高温冻土固结试验,基于饱和冻土的三相关系、质量守恒及有效应力原理,推导了高温冻土的太沙基一维固结方程,获得了固结系数理论表达式。通过对比固结系数理论值与试验值的量级及随温度的变化规律,发现传统的太沙基固结理论不适用于解释高温冻土变形机理。

气候变暖对冻土区的影响日趋严重,而高温冻土区的建设依靠单一降温措施很难达到预想要求,加之在寒冷高海拔地区施工难度增加,施工质量不易达到规定要求,随着使用年限的增强,降温能力逐渐减弱。急需从有关路基理论和结构入手,寻求更加可行的调控方式。本文讨论了单一路基降温措施和复合路基降温措施为实际施工提供依据,根据实际周围环境选取最优施工方法,达到冷却路基的目的。通过单一调控路基的组合,很大程度上增加了路基下部冻土的稳定性,是应对环境变化的有效方法。

高温冻土在我国广泛分布,土的冻胀性是引起渠道等灌溉系统破坏的重要原因。通过现场取样制备高温冻土样品,开展力学特性测试,分析其单轴抗压强度、抗剪强度和冻胀性随温度的变化规律。研究结果表明:温度越低,高温冻土进入塑性状态后的峰值应力和峰值点应变就越大,且峰值后的应变软化现象越明显;高温冻土的内聚力和内摩擦角均与温度成"指数递增式"减小关系;当含水率小于10%时,高温冻土基本不发生冻胀,而当含水率大于10%时,高温冻土冻胀率与其含水率成"指数递增式"增长关系,与温度成"指数递增式"减小关系。

基于长期、连续的地温观测数据,对位于共和至玉树高等级公路沿线、平均海拔为4 260 m且处于高温冻土区的片块石路基温度、热状态、冻融循环过程和冻土人为上限及变化速率等进行了分析,研究了沥青混凝土和水泥混凝土路面对片块石路基下伏多年冻土的影响,以期对其适用性进行评价。研究发现,沥青混凝土路面的铺设使路基吸收了较多的热量,促使下伏多年冻土升温,导致多年冻土快速退化。观测期内,高温冻土地区沥青混凝土路面下片块石路基中心冻土退化速率为33.5 cm/a,几乎是天然地基的5倍。而且路基阴阳坡效应严重,阳坡路肩冻土退化速率为33.0 cm/a,明显大于阴坡路肩（22.0 cm/a）。与沥青混凝土路面相比,水泥混凝土路面较高的热反射率、较小的热辐射吸收率,有利于抬升冻土上限或减缓冻土退化速率。但在观测期间,发现处于高温冻土区的高等级公路片块石路基在沥青混凝土路面下融化盘面积增长速率为12.24 m2/a,而在水泥混凝土路面下为9.28 m2/a,即融化盘面积以不同程度的速率始终在增大。因此,单纯的片块石层的存在和路面类型的改变,并未彻底解决高温冻土区高等级...

为了研究离子类土壤固化剂对青藏高原高温冻土工程性质的改良效果,分别选用酸性和碱性离子类土壤固化剂对冻结青藏粉质黏土进行了改良测试。塑性指数测试表明,两种固化剂的最优含量为0.20%。固化剂含量小于0.30%时,冻结温度相对原状土样没有明显的下降。对不同含量碱性和酸性固化土力学性质进行了测试,无侧限单轴抗压强度相对原状土样整体增大,碱性和酸性固化土抗压强度最大分别提高了78.7%和46.6%,最优配比(0.20%)的碱性和酸性固化土体积压缩系数随养护龄期增大而减小,两种固化土的体积压缩系数相对原状土样最大分别下降了44.4%和27.8%,固化效果明显。碱性固化土力学性质变化更显著,说明碱性固化剂更适合对青藏黏土进行改良。

在荷载的作用下孔隙水压力的消散是揭示冻土整体变形机理的关键,为了研究高温冻土中孔隙水压力变化规律,在不同温度、不同排水条件下,对高温冻土开展了压缩固结试验,并监测其在-1℃、-0. 5℃和-0. 3℃的条件下孔隙水压力及位移变化情况。结果表明:温度对孔压、变形有较大影响,温度越高,土体的变形速率越大,孔隙水压力峰值越大,消散速率也越快;而温度相同时,排水条件下的孔压峰值比不排水条件下的低,位移比不排水条件下的大;从试验结果中可以认识到,孔隙水压力在受骨架挤压增大的同时也在缓慢消散。

为解决高温冻土未冻水含量高、压缩性强对冻土路基造成的不良影响.以采自青藏高原粉质黏土为研究对象,从高温冻土的结构性出发,在负温环境下配置15%掺量的普通硅酸盐水泥、高性能硫铝酸盐以及普通硅酸盐水泥+高性能硫铝酸盐水泥的固化冻土试样,并通过烘干法、TDR技术、X射线衍射、扫描电镜与融化压缩试验,分析高温冻土固化前后土体总含水量、未冻水含量变化以及固化剂加入高温冻土后土体的物相成分,对比不同固化剂的固化效果,同时利用MATLAB编程开发CURVEEXTRACT图像分析系统对SEM图像进行预处理,将其导入Image-ProPlus6.0（IPP）软件中,对比分析高温冻土固化前后微观结构孔隙分布、形态以及定向性等特征.以土体孔隙定向性分维数与固化后压缩系数为桥梁,建立高温冻土固化后宏、微观之间的关系.结果表明,固化后土体总含水量减小,未冻水含量增多,由于固化剂产物的胶结作用,土颗粒整体呈现团聚状态,固化效果越好大颗粒越多,内部孔隙面积减小且孔隙由狭长状向等轴状转化,土体孔隙更加均匀化,土体孔隙定向性分维数D_f与融化压缩系数av之间存在良好的线性关系,固化效果越好,土体孔...

高温冻土通常描述的就是温度比较高的冻土,又叫做相变区冻土。高温冻土中因为温度的剧烈变化,冻土当中的存在的冰和水的比例对于剧烈变化的温度比较敏感。所以高温冻土物理力学的特性开始变得波动,很容易在温度变化的区间以内发生一些改变。纵观目前国内外关于高温冻土物理力学特性的文章和资料,我将把高温冻土的定义作为本文的切入点,分析高温冻土物理力学的几种特性。对于高温冻土的研究,对于目前各项工程有深远意义,研究高温冻土的特性能够帮助解决特殊地区的建设工程难题。

高温冻土抗拉强度是分凝冰形成准则中的重要参数,对于土体冻胀过程中的分凝冰形成判定具有重要意义。为研究高温冻土抗拉强度,采用径向压裂法对青藏高原高温冻土进行巴西劈裂试验,获得高温冻土抗拉强度随温度变化规律:0℃-0.4℃,高温冻土抗拉强度随温度降低而增大,且增大幅度随温度降低而减小;-0.4℃-2.0℃,抗拉强度随温度降低线性增大。将试验获取的高温冻土抗拉强度拟合函数代入分凝冰形成准则,利用冻胀模型进行冻胀量的计算,与同条件下的试验结果进行对比,验证了高温冻土抗拉强度试验方法和结果的可靠性,为土体冻胀模型的应用提供了重要参数。