单向冻结条件下粗颗粒级配土的水热分布及冻胀特性研究

摘要

随着寒旱区高速铁路工程的增多和工程服役时间的增长,气态水迁移引发的路基冻害问题被广泛关注。为深入探究寒区粗颗粒填料的冻胀机制,研制一套考虑水–热–力耦合的土柱试验装置,开展不同补水类型、细颗粒含量、细颗粒类型的单向冻结试验。结果表明:(1)冻结锋面位置受补水方式、细粒土含量的影响较为显著,细粒土类型的影响相对较小。(2)随冻结时间的增长,液–气组合补水和气态水补水均会导致试样含水率不断升高,而前者含水率变化较快。细粒土含量和类型会显著影响气态水迁移量,造成土柱水分分布的明显差异。(3)粗颗粒级配土中液态水很难通过冻胀–抽吸力直接上升至冻结锋面,气态水迁移是造成冻胀发展的重要因素。在高速铁路的长期运营过程中,气态水迁移引发的路基水分积聚和冻胀问题不可忽视。