冻融循环作用下高寒地区粗粒土的力学和电学特性

摘要

为评价冻融影响下高寒地区粗粒土的工程特性,对不同干密度(ρd=1.90 g/cm^3,2.00 g/cm^3,2.15 g/cm^3)、不同含水率(w=9.0%,11.5%,14.0%)的粗粒土在不同冻融循环(C=0~20次)下电学和单轴力学特性进行试验研究。结果表明,循环冻融作用下,低密度、高含水(ρd=1.9 g/cm^3,w=14.0%)试样的应力-应变关系从应变硬化型向软化型过渡。随着冻融循环次数的增加,试样的电阻率(ρ)呈增长趋势,而单轴力学特性(单轴抗压强度qu、变形模量E)和脆性指标(IB)均显著衰减,在7~9次循环后趋于稳定。此外,冻融循环对试样的影响还受干密度和含水率的交互作用。采用图像法深入分析了冻融作用下粗粒土的剪切破坏和孔隙结构特征。在修正的Archie模型的基础上,提出了考虑冻融影响的非饱和含粘粒粗粒土的电阻率模型来评价试样电学特性的冻融效应。最后,建立了冻融粗粒土的单轴抗压强度、变形模量和电阻率的关系,对基于无损的电阻率法评价冻融粗粒土力学特性具有重要意义。