寒区冻土/基础切向冻胀力试验研究

摘要

本文以正冻土与结构相互作用为工程背景，抽象出冻土-冻土和冻土-结构面冻胀剪切模型。自行设计研制了单向冻结条件下冻土-冻土/冻土-结构面冻胀剪切试验系统，选取两种冻胀敏感性土，进行了三种冷端温度下的两类冻胀剪切共24组试验，对土样在不同冻结条件下的温度、冻胀量、冻胀剪切力、补水量及试验后试样不同高度处的含水量变化规律进行了系统研究。
　　冻土-结构面冻胀剪切试验结果表明：整个土柱温度随冻结历时变化曲线可分为四个阶段，各阶段历时主要由冷端温度决定。补水量、冻胀量、冻胀剪切力随冻结历时变化规律均可划分为五阶段，补水量、冻胀量对冻胀剪切力的影响在各阶段表现出很好的规律性。冻胀剪切力在形成稳定温度场后达到峰值，此后为已冻土与结构面相互作用阶段，此阶段的发展规律与冷端温度、结构面粗糙度关系密切。两种土性试验结果都表明粗糙度越大，切向冻胀力越大，呈现出非线性增长。粗糙度较小时，两种土性在不同冷端温度下最大单位切向冻胀力相差不大，表明可以不考虑冷端温度、土性的影响而统一取某值作为设计值；随着粗糙度增大，粉土、黏土在不同冷端温度下最大单位切向冻胀力相差较大。冻土-冻土冻胀剪切试验温度、补水量、冻胀量分析和冻土-结构面冻胀剪切试验相似。
　　研究分析了两类冻胀剪切试验中冷端温度、补水量、冻胀量对冻胀剪切力的影响。根据冻土-结构面冻胀剪切试验结果绘制出粉土、黏土在不同冷端温度、不同结构面粗糙度约束冻胀下最大单位切向冻胀力和冻胀量关系曲线。建立了冻土-冻土冻胀剪切试验中粉土、黏土单位表观冻胀剪切力-冻胀量-温度经验公式。

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变量注释表

1. 绪论

1.1问题的提出（Bring forward the questions）

1.2研究目的和意义（Research Objectives and Significance）

1.3国内外研究现状（Review of the research in and out of the Country）

1.4研究内容、方法及技术路线（Research methods and technical skills）

2. 冻胀剪切试验系统和试验方案

2.1试验系统（Experiment System）

2.2试验系统调试（Debugging of The Experiment System）

2.3土样基本参数（Basic Parameters of Soil Samples）

2.4试验方案（Experiment Scheme）

2.5试验过程（Experiment Procedure）

2.6 本章小结（Conclusions）

3. 冻土-结构面冻胀剪切试验结果与分析

3.1温度场分析（Analysis of Temperature Field）

3.2 补水量分析 (Analysis of Water Supply)

3.3冻胀量分析（Analysis of Frost Heave）

3.4切向冻胀力分析(Analysis of the Tangential Frost-heave Forces)

3.5水平冻胀力分析(Analysis of Horizontal Frost-heave Forces)

3.6含水量分析(Analysis of Water Content)

3.7 本章小结（Conclusions）

4. 冻土-冻土冻胀剪切试验结果与分析

4.1温度场分析（Analysis of Temperature Field）

4.2 补水量分析 (Analysis of Water Supply)

4.3冻胀量分析（Analysis of Frost Heave）

4.4冻胀剪切力分析(Analysis of the Tangential Frost-heave Forces)

4.5含水量分析（Analysis of Water Content）

4.6 本章小结（Conclusions）

5. 结论与展望

5.1 结论（Conclusions）

5.2 展望（Suggestions）

参考文献

作者简历

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