近相变区冻土压缩变形试验研究

摘要

随着全球气候变暖，使得青藏高原冻土地区公路、铁路、管道等生命线工程面临着很多新的问题与挑战，尤其是在近相变区冻土地区，其具有较高的未冻水含量，导致在附加应力的作用下，土体中的未冻水会产生孔隙水压力并发生消散现象，从而产生固结变形。研究固结变形对认清近相变区冻土的变形机理有着重要作用。 首先为了验证近相变区冻土中孔隙水存在连通性，本文开展了室内试验，设计了测量孔隙水压力的传感器，测量了在气体荷载及不同温度作用下近相变区冻土孔隙水压力的变化趋势。结果表明，当温度高于-1℃时，近相变区冻土中的未冻水具有连通性。但孔隙水压力在加载后会产生一个延迟效应，随着温度的升高，孔隙水压力对所施加荷载的响应速率增快。 发现近相变区冻土未冻水存在迁移现象后，设计了试验来测量近相变区冻土在特定温度区间下的渗透系数，并推导出近相变区冻土的渗透系数可以表示为一个未冻水的体积分数的幂函数。该试验研究为未冻水渗透迁移及固结变形提供佐证。在近相变区冻土渗流分析中，这种关系可以用来估算不同温度条件下多年近相变区冻土的渗透系数，进而可以在计算冻土路基变形中提供一个重要的物理参数。 为了进一步验证冻土受荷变形中存在固结作用以及了解相应的固结程度，本文进行了近相变区冻土孔隙水压力测试，分别针对恒载和循环荷载作用下进行了试验。并对近相变区冻土在不同条件下孔隙水压力变化曲线进行分析，得出温度、排水条件及外加荷载都对近相变区冻土的孔隙水压力产生不同程度的影响，随后从理论上分析了造成此影响的原因。 本项研究成果将对近相变区冻土变形性质研究提供一定的理论基础，同时为多年冻土区工程建设提供一定的参考。

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摘要

Experimental Study on Compression Deformation of F

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 近相变区冻土国内外研究现状

1.2.1 近相变区冻土未冻水研究现状

1.2.2 渗透试验研究现状

1.2.3 孔隙水压力研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

第二章近相变区冻土测试孔隙连通性试验

2.1 试验设计

2.1.1 刺入时孔隙水压力传感器设计

2.1.2 试验仪器

2.1.3 土样特性

2.1.4 试验方法与步骤

2.2 实验结果

2.2.1 青藏黏土试验结果

2.2.2 黄土试验结果

2.3 分析

2.4 本章小结

第三章渗透系数测量及影响因素分析

3.1 试验条件及方法

3.1.1 试验仪器

3.1.2 试验步骤

3.2 试验结果

3.2.1 青藏黏土渗流量随压力的变化

3.2.2 黄土的渗流量随压力的变化

3.3 讨论

3.3.1 渗透系数与温度的关系

3.3.2 渗透系数与未冻水量的关系

3.3.2 土质影响

3.4 本章小结

第四章近相变区冻土孔隙水压力试验研究

4.1 试验装置

4.2 试验方法与步骤

4.2.1 试验条件

4.2.2 恒载变温试验步骤

4.2.3 循环荷载试验步骤

4.3 试验结果分析

4.3.1 恒载变温试验结果

4.3.2 循环荷载试验结果

4.4 讨论

4.4.1 温度和排水条件的影响

4.4.2 循环荷载的影响

4.4.3 固结变形

4.4.4 孔压变化及变形机理

4.5 本章小结

第五章结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致 谢