含盐冻土物理力学性质研究现状与进展

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我国工程冻土及水利工程抗冻技术研究现状及展望

我国工程冻土及水利工程抗冻技术研究现状
及展望
工程冻土是指冻土在建筑和公路工程中所遇到的问题，它是我国北方和高寒地区广泛存在的一种现象。

随着我国建设的不断推进，工程冻土问题越来越引起人们的关注。

为此，研究工程冻土的抗冻技术显得尤为重要。

目前，我国的工程冻土抗冻技术已经有了较为成熟的研究。

其中，进行现场试验的研究是最直观和最关键的。

通过对冻土温度、水分等关键参数的监测，从而掌握冻土在低温环境下的状态及其抗冻性能。

同时，还有土工材料和结构设计的研究，如在道路工程中应用沥青混凝土路面、合理布置排水系统，以及改进道路路基结构。

这些改进对于解决工程冻土问题有很大的帮助。

展望未来，我国工程冻土抗冻技术的发展仍需不断地加强。

随着科学技术不断进步，冻土力学、冻土力学模型等研究将有望取得更大的进展。

同时，通过开展国际合作、引进国外先进技术等方式，提高我国工程冻土抗冻技术的水平，为我国经济发展做出更大的贡献。

盐渍土岩土工程特性研究现状与进展

盐渍土岩土工程特性研究现状与进展作者：袁俊军来源：《城市建设理论研究》2013年第17期摘要：本文分析了国内外盐渍土研究的现状，对国内外盐渍土的治理进展及主要成就进行了简要阐述，进而探讨了我国西北地区的盐渍土岩石工程特性研究的现状。

在此基础上，分析了目前盐渍土岩石工程特性研究中需要改进的问题，以供参考。

关键词：盐渍土；岩土工程特性；研究现状；进展中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：一、引言盐渍土包括碱土、盐土和不同程度碱化、盐化的土壤。

根据《岩石工程勘察规范》的规定，如果岩土中的易溶盐含量在0.3%以上时，且具有腐蚀、盐胀、溶陷等特征，就可称为盐渍土。

盐渍土对工程性质和结构有很大影响，危害民用建筑和工业建筑的使用性能，造成了严重的经济损失。

因此，世界各国都对盐渍土岩石工程特性进行了研究，并提出了一些防治措施，以提高盐渍土的利用效率。

二、盐渍土国内外研究现状（一）国外从上世纪四十年代开始，前苏联开始研究盐渍土，并提出了系统性的理论。

国外盐渍土研究是建立在Darcy定律基础上的，以固体热传导方程为计算方法，为盐渍土的研究奠定了基础。

在土壤水盐运动中，将能量概念迁移到盐渍土研究中，对盐渍土研究开始了定量分析。

随着色相分离理论的发展，盐渍土研究也出现了新的变化，在盐渍土研究中普遍采用了置换理论。

所谓置换理论，即溶液通量是由弥散、扩散、对流引起的。

在土壤溶质迁移时，对流和扩散也会同时出现。

在1952年，Amundson和Lapidus提出了对流-弥散方程的模拟模型，对盐渍土盐分转移进行了很好的阐述。

并将其扩张为三维情况，在稳态流、均质土壤情况下，推导出了溶质迁移密度函数，结合溶质迁移时的弥散作用，推动了溶质迁移理论的发展。

在1965年，分子扩散理论也应用到盐渍土研究中，引入弥散度概念，通过模拟模型来分析对流-弥散方程，描述了盐分在介质中迁移的规律。

（二）国内上世纪七十年代，我国在修建青藏铁路时就对西北地区的盐渍土工程特性、分布、成因和对路基工程的影响进行了研究。

我国工程冻土及水利工程抗冻技术研究现状及展望

我国工程冻土及水利工程抗冻技术研究现状及展望
我国是一个冻土分布面积较广的国家，工程建设中，冻土是一项重要的地质条件。

因此，研究冻土的性质及其在工程建设中的作用显得尤为重要。

同时，随着气候变化和全球变暖的趋势，冻土破坏和融化的问题越来越突出，对水利工程的安全和稳定也提出了更高的要求。

目前，我国工程冻土及水利工程抗冻技术的研究已经取得了一定的进展。

在工程冻土方面，通过研究冻土的物理性质、力学性质和热物理性质等方面，提出了多种冻土保护和抗冻技术，如冻土结构的优化设计、加热处理、冻融循环试验等，有效地降低了冻土对工程建设的影响。

在水利工程抗冻方面，通过改善水利工程结构和抗冻性能，如加固冰区水库坝体、设置通气孔、防冻墙等，提高了水利工程的抗冻性能和安全性。

然而，目前我国工程冻土及水利工程抗冻技术的研究还存在一些不足。

一方面，对于冻土的物理性质和力学性质等方面的研究还不够深入，需要进一步加强理论研究。

另一方面，随着气候变化和全球变暖的趋势，冻土破坏和融化的问题越来越突出，对抗冻技术的研究提出了更高的要求，需要进一步加强研究和创新，并结合实际情况进行不断改进和完善。

因此，未来我国工程冻土及水利工程抗冻技术的研究需要进一步深入，加强理论研究，结合实际工程实践进行技术创新，提高研究水平和技术水平，为我国工程建设和水利工程的持续稳定发展做出更大的贡献。

含水率和含盐量对人工冻土强度特性影响的试验研究_孙立强

第37卷增刊2 岩土工程学报 Vol.37 Supp.2 2015年7月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2015 含水率和含盐量对人工冻土强度特性影响的试验研究孙立强１，路江鑫１＊，李恒２，闫澍旺１，贾霄１，韩圣章３　(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072；2. 青岛高新技术产业开发区工程质量与安全监督站，山东青岛 266109；3. 天津市地下铁道集团有限公司，天津 300000)摘要：冻结法已经广泛应用于建筑基坑加固、地铁隧道开挖等城市地下工程建设，针对人工冻土单轴抗压强度的研究已取得较多成果，但因其强度受温度、含水率、含盐量以及区域水文地质等诸多因素的影响，其研究成果具有典型的区域性，致使研究成果推广受限。

选取天津地区粉质黏土和黏土，开展了不同含水率、不同NaCl含量冻土试样的单轴抗压强度试验，探讨了上述两因素对两种土质人工冻土单轴抗压强度的影响规律，提出了同一温度下人工冻土强度随含水率变化存在一峰值，峰值对应的含水率定义为“冻土最佳含水率”，并对其机理进行了揭示。

该研究成果可为天津地区冻土工程的设计和施工提供参考。

关键词：人工冻土；单轴抗压强度；NaCl含量；冻土最佳含水率中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2015)S2–0027–05作者简介：孙立强(1979–)，男，副教授、硕士生导师，主要从事岩土工程方面的教学和科研工作。

E-mail: lujx0512@。

Influence of water and salt contents on strength of artificially frozen soilsSUN Li-qiang 1, LU Jiang-xin1, LI Heng 2,YAN Shu-wang1, JIA Xiao 1, HAN Sheng-zhang3(1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety in Tianjin University, Tianjin 300072, China; 2. The EngineeringQuality and Safety Surveillance of Qingdao High-tech Development Zone, Qingdao 266109, China; 3. Tianjin Metro Group Co., LTD,Tianjin 300000, China)Abstract: The artificial freezing method is widely used in the urban construction of underground engineering, such as the foundation reinforcement and excavation of subway tunnels. The strength properties of artificially frozen soils are affected by many factors. Water content, temperature, salt content and other factors affect the strength of artificially frozen soils to a large degree. At present, a lot of researches on uniaxial compressive strength of artificially frozen soils has been made, but they are certainly regional. For the silty clay and clay in Tianjin area, a series of uniaxial compressive strength tests are conducted with different water and salt contents. According to the test results, the effects of water and salt contents on the strength characteristics and the “optimum water content of the artificially frozen soils” are obtained. The test results show that the dry density of the soils has little effect on the water content corresponding to the peak strength of silty clay and clay. The conclusions can be used to guide the design of engineering in Tianjin area.Key words: artificially frozen soil; uniaxial compressive strength; NaCl content; optimum water content of frozen soil0 引言人工冻土是一种复杂的多相介质，其强度特性是城市地下工程设计的重要指标，指标选取是否合理直接影响着工程的安全性，因此冻土的强度特性是当前研究的热点内容。

木里矿区四井田冻土 (岩) 物理力学性质的研究

木里矿区四井田冻土（岩）物理力学性质的研究摘要：冻土因其独特的工程性质成为所有寒区工程面临的一大难题，深入研究和解决冻土问题成为了寒区工程的关键。

冻土（岩）测试主要是获取岩土体在冻融条件下，岩土体物理力学性质的变化情况，为露天矿在服务年限内安全开采以及相关设计提供依据。

该文主要对木里矿区四井田冻土（岩）物理力学性质从力学参数及地温监测两方面进行研究，为该露天矿边坡稳定的研究做基础。

关键词：木里矿区高海拔冻土物理力学参数地温监测Abstract：Permafrost become a major problem faced to all the cold regions engineering because of its unique nature of the works，In-depth study and resolve the permafrost problem has become the key to cold regions engineering.The permafrost（rock）test is to obtain the changes in the physical and mechanical properties of rock and soil when the rock and soil in freezing and thawing conditions and provide the basis for the open pit mine in the service life of safe mining and related design.In this paper，we study the mechanical parameters and ground temperature monitoring of the physical and mechanical properties of the muli mining area four-Ida frozen soil（rock）Keywords：Muli mining area High altitude Frozen soil Physical and mechanical parameters Ground Temperature Monitoring四井田属青藏高原多年冻土区的一部分，冻土是指具有负温或零温度并含有冰的土（岩），根据冻土冻结状态持续时间的长短，可分为多年冻土、隔年冻土和季节冻土三种类型，在多年冻土区的某些地段，因具有特殊的水热条件而不能发育多年冻土，称为融区。

土和冻土的动态力学性能及本构模型研究

土和冻土的动态力学性能及本构模型研究概述：土和冻土是地球表层最常见的材料之一，对于土地利用、地基工程和天然灾害等方面都具有重要意义。

土和冻土在动态加载下的力学性能对于结构的稳定性和工程设计具有极大的影响。

本文将从土和冻土的动态力学性能及本构模型研究进行阐述。

一、土和冻土的动态力学性能土和冻土的动态力学性能通常指材料在动力加载下的应力-应变响应，包括动态弹性模量、阻尼比、波速、破坏特性等。

土和冻土在动态加载下的力学性能与其物理和化学特性、孔隙结构、含水状况以及加载方式等有关。

具体来说，土和冻土的动力响应是由材料的颗粒间接触、颗粒对墙壁的撞击和孔隙介质内部的惯性作用引起的。

本构模型是研究物质在固体力学领域中的应力-应变关系的数学描述。

土和冻土的本构模型研究是为了揭示他们的力学行为，在工程设计和质量评价中有很大的应用价值。

常见的土和冻土本构模型包括弹性模量模型、黏塑模型和损伤模型等。

1.弹性模量模型：弹性模量模型是最简单的土和冻土本构模型之一，它假设土体和冻土具有线弹性行为。

常用的弹性模量模型有弹性模量常值模型和应力路径相关模型。

弹性模量常值模型即假设土和冻土的弹性模量是常数，适用于一些已知性质的土层或冻土。

而应力路径相关模型则将弹性模量与加载路径相关联，通过比例因子来反映材料的弹性响应。

2.黏塑模型：黏塑模型是一种描述土和冻土的非线性本构模型。

它考虑了土和冻土的黏聚力、内摩擦角、应变硬化、静动态强度比等因素。

常用的黏塑模型有Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型和Cam-Clay模型等。

这些模型通过引入一些参数来描述土和冻土的可压缩性、抗剪强度和应变软化等特性。

3.损伤模型：损伤模型用于描述土和冻土在动态加载下的强度破坏和变形性状。

损伤模型基于材料的微动和损伤累积过程，描述了土和冻土在破坏前后的力学特性。

常见的损伤模型有弹塑性损伤模型、连续损伤模型和非连续损伤模型等。

结论：土和冻土在动态加载下的力学性能及本构模型研究对于土地利用、地基工程和天然灾害等方面都具有重要意义。

冻土动力学的研究现状及展望

冻土动力学的研究现状及展望作者：张志敏来源：《吉林农业》2014年第02期摘要：本文简述了冻土动力学的发展现状及研究进展。

分析了冻土的动弹性模量及测试方法，冻土强度和破坏试验的研究，对冻土动力学研究方向进行展望。

关键词：冻土动力学；研究现状；展望中图分类号：P642.14文献标识码：A文章编号：1674-0432（2014）-01-96-11冻土动力学的研究现状H.A.崔托维奇1930年出版《冻土力学》奠定了冻土研究的基础。

冻土动力学是冻土力学的一个分支学科，在近些年来的研究中被逐渐重视起来。

我国学者从上世纪90年代初就开始研究冻土的动力学特性，而国外对于这一方面的研究还要更早于我国。

对于测试方法的研究，主要包括循环三轴试验、超声波无损测试、循环单轴试验等。

这些实验主要进行动弹性模量、阻尼比、动泊松比等动参数的测定。

对于动弹模影响主要有以下因素：首先是最大应力的影响。

若起始应力接近于零，根据统计回归的资料表明，动弹模受到这一因素的影响效果并不明显。

因此，可不予考虑最大应力的影响。

其次是应变问题的影响。

随着应变的增长，动弹模的变化呈直线减小，其减小的幅度会受到冻土温度的影响，冻土温度降低其减小的幅度增大。

再次是频率方面的影响。

动弹模的变化随频率增快而增大，其变化的趋势接近于对数曲线。

最后是温度的影响。

温度越低动弹模越大，当频率较高达到5Hz时，动弹模增大的趋势呈现出斜率逐渐减小趋于平缓；当频率较低达到0.IHz时，其增大的趋势与高频时刚好相反。

通过统计回归可以得到如下方程：3测试技术冻土的动力学中的典型参数主要四种，即泊松比μ，动弹性模量E，动剪切模量G，和阻尼比η。

目前动三轴试验法，共振柱法和波速法被广泛地用在冻土力学参数测试中。

动三轴实验法具有一定的适用范围，一般在大应变（10-4-10-1），低频率（零点几赫兹到十几赫兹）范围内较为适用。

由于该种实验方法能够较好的对地震动荷载进行模拟，因此这种实验方法在实际中得到了广泛的应用。

冻融作用下盐渍土及稻壳灰固化盐渍土的工程力学性质

冻融作用下盐渍土及稻壳灰固化盐渍土的工程力学性质冻融作用下盐渍土及稻壳灰固化盐渍土的工程力学性质引言：盐渍土是指土壤中含有较高盐分的土壤，对于土地利用和工程建设都带来一定的困扰。

工程力学性质是评价土壤稳定性和工程可行性的重要指标之一。

本文将探讨在冻融作用下盐渍土及利用稻壳灰固化盐渍土的工程力学性质，以期为解决盐渍土问题提供参考。

一、冻融作用对盐渍土的影响1. 冻融循环引起的土壤膨胀和收缩：冻融过程中，土壤中的水分会因为结冰而膨胀，当冰晶变为液态时，土壤会发生收缩。

这种膨胀和收缩的现象会导致土壤的体积变化，使土体的稳定性受到影响。

2. 冻融作用对土壤的强度和变形能力的影响：冻融作用会改变土体的内聚力和内摩擦角，从而影响土壤的强度特性。

在冻融过程中，土壤的孔隙度和孔径也会发生变化，导致土壤的变形能力发生改变。

二、稻壳灰固化盐渍土的原理与优势1. 稻壳灰固化盐渍土的原理：稻壳灰中的无机成分可以与盐渍土中的盐分发生反应，生成新的化合物，从而改变土壤的物理、化学和工程力学性质。

稻壳灰中的含碱成分可以中和土壤中的盐分，降低土壤的盐碱度。

2. 稻壳灰固化盐渍土的优势：- 可以提高盐渍土的强度和稳定性，增加土壤的承载能力；- 可以改善盐渍土的透水性和渗透性，促进土壤中盐分的排泄；- 具有环保性，对环境无污染。

三、实验研究：冻融作用下盐渍土及稻壳灰固化盐渍土的工程力学性质在冻融作用下，对比分析盐渍土和经过稻壳灰固化的盐渍土的力学性质包括抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、变形能力等。

四、实验结果与讨论1. 抗压强度：经过稻壳灰固化的盐渍土的抗压强度相比于盐渍土有所提高，稳定性有所增加。

2. 抗剪强度：在冻融过程中，经过稻壳灰固化的盐渍土的抗剪强度相对较高，表现出较好的稳定性。

3. 抗拉强度：经过稻壳灰固化的盐渍土的抗拉强度也有所提高，改善盐渍土的变形能力。

4. 变形能力：经过稻壳灰固化的盐渍土对冻融作用的变形能力较弱，相对稳定。

土力学方面的研究进展和未来展望

土力学方面的研究进展和未来展望土力学，又称土体力学，是土力学与岩土力学中的一门基础学科。

它主要研究土体的物理、力学性质，以及土体在受力作用下的变形特性和破坏规律。

土力学是岩土工程的核心领域之一，扮演着重要的角色。

随着现代建筑技术的不断发展，土力学的研究范围和深度也在不断扩展。

近年来，土力学方面的研究进展及其未来展望备受关注。

本文旨在概括当前土力学的研究进展和未来发展趋势，以期提供有关研究方向和思路的参考。

一、土体物理力学性质的研究进展土体物理力学性质是土力学研究的一个重要方面。

它主要研究土体的密度、孔隙度、水分含量等性质对土体力学性能和行为的影响。

在这方面的研究中，X射线断层扫描技术被广泛用于观察土体细观结构和孔隙度变化，为对土体力学性质的分析提供了依据。

此外，随着计算机技术的不断进步，离散元法、有限元法等数值方法也被广泛应用于土体物理力学性质的模拟和分析中。

值得一提的是，随着对粘性土体物理力学性质的深入研究，普通的粘性土模型已经无法满足实际需求了。

因此，一些新的粘性土体模型被提出，如钩子模型、BBM模型等，这些模型在实际应用中获得了较好的效果。

二、土体力学性能的研究进展土体力学性能主要研究土体在受力作用下的变形特性和破坏规律。

在这方面的研究中，与土体力学性质类似，计算机模拟方法也被广泛应用于土体受力和变形行为的模拟和分析。

同时，一些新的数值方法也被发展出来，如差分方程法、灰色系统理论等，用于处理各种土体力学性能的分析和预测。

此外，针对土体动态力学特性研究，如耐震和抗风等，一些新的分析方法也被提出，如动态有限元法、声学波传播方法等，这些方法在工程实际中的应用已经逐渐得到了推广。

三、未来趋势未来土力学的发展方向主要表现为以下几个方面：1. 全球变化环境的研究气候变化、资源的快速消耗和人口的爆炸性增长等问题，对土壤和水资源的保护带来了巨大的挑战。

因此，探究土壤生态系统在环境变化中的动态变化规律，以及不同治理方式对土壤环境的影响，是目前以及未来的一个重要研究方向。

冻土力学性质的影响因素分析及新方法的应用

冻土力学性质的影响因素分析及新方法的应用作者：宋明哲程玉龙来源：《科技创新与应用》2017年第11期摘要：中国的冻土区（多年冻土和季节性冻土）的分布及其广泛，介绍了对冻土研究的必要性。

通过对不同的控制因素（主要有温度、含水率、含盐量、围压、冻融循环作用、不同类土等）对冻土的物理力学性质进行分析，简单介绍新方法在冻土研究中的应用，最后给出未来冻土研究的见解。

关键词：控制因素；冻土；力学性质1 概述我国占据世界冻土面积的23%，在东北大小兴安岭地区、西部青藏高原地区和天山地区分布着丰富的冻土资源。

随着经济基础建设和国防事业的推进，我国对东北和西北等边疆地区开发的加剧，我们面临着冻土给工程建设带来的巨大挑战，因此，在这些地质条件严酷的冻土地区施工开发时，必须冻土的作用机理、病害问题和保护措施进行充分的认识，并确保解决问题措施的可行性与可靠性，进而保证建设的建筑物或结构的安全性和稳定性。

众所周知，冻土体的结构非凡复杂，包含不同粒径的土颗粒，水分，气体成分和冻结的冰晶体，这种复杂的构成成分也导致了冻土各方面的差异性与不确定性，在宏观上主要表现为物理力学性的差异。

许多试验研究表明，土颗粒的级配，含水率，土中含盐分多少，含冰量（及未冻水含量），冻融作用，加载时间，添加剂等都对冻土的物理力学性质产生影响。

本文要总结前人通过对不同影响因素条件下对冻土的物理性质和力学性质进行总结与分析，并为未来的发展趋势提出一点见解。

2 不同影响因素对冻土的物理力学性质的影响分析2.1 温度和含水率对冻土物理力学性质的影响在一定条件下，温度和含水率对冻土的物理力学性质的影响主要是温度控制的，含水率对冻土力学性质的影响相对起辅助作用。

非冻土中，其他控制条件一定时土的强度指标随着含水率的增加先增加后减小，在温度的作用下，随着温度的降低，土的强度指标表现为一定负温范围内随着含水率的增加冻土的强度先增加后逐渐接近于某水平直线[1，2]。

因此，冻土的强度指标主要取决于温度，又受含水率的钳制。

冻融循环对含盐土物理力学性质影响的试验研究

冻融循环对含盐土物理力学性质影响的试验研究盐渍土在冻融循环过程中，土体内部与外部环境间物质能量交换复杂，严重影响土体的物理力学特性。

目前，针对冻融环境中盐渍土抗压强度的研究较多，根据不同地区不同含盐类别主要可分为硫酸盐盐渍土、碳酸盐盐渍土以及氯盐盐渍土3种。

硫酸盐盐渍土主要分布在新疆、青海等地区，冻融循环作用下盐渍土的冻-盐胀以及溶陷等工程特性较为显著，使其抗压强度受到影响。

从现有研究成果来看，硫酸盐盐渍土在经历冻融循环作用后，，抗压强度减小，当冻融次数约为6次时，强度减小趋势变缓。

同时，其强度与试验温度和土体中含盐量密切相关：盐渍土试验温度和土体中含盐量降低时，其抗压强度表现为线性增大。

并且研究表明可利用“相对温度”的概念来从非盐渍土的力学性质预测盐渍土的力学性质。

碳酸盐盐渍土主要分布在我国东北地区，该地区常年温差变化大，盐渍土冻融作用十分明显。

目前的研究方法主要通过室内人工配制碳酸盐盐渍土，使其经历冻融循环后进行单轴抗压强度试验。

试验表明冻融循环作用下盐渍土单轴抗压强度呈现衰减趋势，其衰减的主要影响因素权重排序为：含盐量<击实度<含水率<冻融循环次数。

同时，冻融循环作用会造成盐渍土质量损失，当试样经历第--次冻融循环后强度较之前有所增大571.在影响碳酸盐盐渍土抗压强度的因素方面，研究结果表明：在冻融循环初期，随着含盐量和含水量的增加，试样强度减小，抗压强度的改是含盐量和含水量共同作用的结果。

氯盐盐渍土主要在我国的西北地区分布较广，通过现场采取或室内人工配制盐渍土试样，在含盐量、温度、加载速率、冻融循环次数等对抗压强度的影响方面做了一些研究，结果表明：氯盐盐渍土的单轴抗压强度随着含盐量的增加而降低，随温度的减小而增大，随加载速率的增加而增大。

厦门地区含盐地层冻土力学性能试验研究

收稿日期：２０１５—０９—３０；修回日期：２０１５一ｌ１—１０基金项目：国家８６３计划项目（２０１２ＡＡ０４１８０２，２０１２ＡＡ０４１８０３）第一作者简介：苏文德（１９７３一），男，福建龙海人，１９９５年毕业于东南大学，交通工程专业，本科，高级工程师，现从事地下交通工程建设和管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：３８５６５１７７９＠ｑｑ．ｃｏｍ。
具有较好的一致性，获得的应力一应变曲线和强度值相差不大。同时，砂性土具有较高的强度和较大的弹性模量，而黏性土的单轴
抗压强度相对较低，并呈现出明显的峰值现象。
关键词：含盐地层；人工冻土；物理力学性能；单轴抗压强度
ＤＯＩ：１０．３９７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７４１Ｘ．２０１６．０１．００４
第３６卷第１期ｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｖｏｌ＿３６Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０１６
厦门地区含盐地层冻土力学性能试验研究
苏文德，周建军
（１．厦门轨道交通集团有限公司，福建厦门３６１０２６；２．盾构与掘进技术国家重点实验室，河南郑州４５０００１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｅａｗａｔｅｒｓｏａｋａｇｅｗｉｌ１ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓａｌｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆｕｎｄｅｒｓｅａｓｔｒａｔａａｎｄａｆｆｅｃｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌｃｕｒｔａｉｎ．Ｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌｏｆｓａｌｔ—ｂｅａｒｉｎｇｓｔｒａｔａ，ｓｏｍｅｔｅｓｔｓａｒｅｍａｄｅｏｎｔｈｅｉｎｔａｃｔｓａｌｔ－－ｂｅａｒｉｎｇｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｕｎｄｅｒｓｅａｔｕｎｎｅｌｏｆＨａｉｃａｎｇｄａｄａｏＳｔａｔｉｏｎ－－ＤｏｎｇｄｕｌｕＳｔａｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｉｎＸｉａｍｅｎａｎｄｒｅｍｏｕｌｄｅｄｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ，ａｎｄｔｈｅｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｆｒｏｚｅｎｓｏｉｌｓａｒｅ

冻土的力学性质及研究现状

冻土的力学性质及研究现状冻土是指地下温度低于零度，土壤含有一定含水量的地层。

由于温度的变化，冻土地区的土壤会发生冻融循环，这种循环会引起土壤的变形、破裂和失稳等问题。

因此，了解冻土的力学性质对于开展工程建设和环境保护等方面有着重要意义。

以下将对冻土的力学性质及其研究现状进行介绍。

冻土的力学性质主要包括冻土的强度、变形特性、渗透性和应力-应变关系等方面。

冻土的强度指的是冻土抵抗外部应力的能力，可以通过剪切试验来研究。

剪切试验可以得到冻土的抗剪强度、抗剪应变关系等参数，有助于分析冻土发生崩塌、破坏的条件和机理。

冻土的变形特性主要包括收缩、膨胀和蠕变等方面。

冻土的收缩变形主要由于土壤中水分冻结而造成的。

膨胀变形主要由于冻土解冻时水分释放、结晶体积变化等因素引起。

蠕变是冻土长期加载下的变形现象，具有时间依赖性。

冻土的渗透性是指冰的形成和破裂对渗流过程的影响。

冻土渗透性的研究对于水资源管理、工程建设和环境保护具有重要意义。

渗透性试验可以通过测量冻土中水分的渗流速度、渗透系数等参数来研究冻土的渗透性。

冻土的应力-应变关系是研究冻土响应外部应力的能力，包括弹性模量、屈服强度和应力松弛等等。

冻土的应力-应变关系与冻结温度、含水量、粒度分布等因素都有关系，这些因素会影响冻土的强度和变形特性。

目前，冻土的力学性质研究已经取得了一定的成果。

国内外学者对冻土的强度、变形特性、渗透性和应力-应变关系等方面进行了大量的实验研究和理论分析。

例如，通过剪切试验研究了冻土的抗剪强度和剪切应变关系；通过压缩试验研究了冻土的变形特性和渗透性；通过数值模拟研究了冻土的应力-应变关系和变形机制等。

此外，研究者还通过野外调查和实际工程观测等手段对冻土的力学性质进行了研究。

例如，通过对寒区铁路、油气管道和桥梁等工程的调查分析，研究了冻土的力学性质对工程稳定性的影响，并提出了相应的设计和施工建议。

综上所述，冻土的力学性质研究是一个重要且复杂的课题。

铁路路基动荷载稳定性及含盐冻土工程特性研究.pptx

图2 动剪切模量－动剪应变关系插值曲线
0.24
0.20
0.16 λ
0.12 0.08 0.04
冻土非冻土融土
0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 γ/％
图3 阻尼比－动剪应变关系插值曲线
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冻土场地铁路路基地震灾害响应机理研究
4 a (t) (m/s2) h
3
2
10 a(m/s2)
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0
含冻土层水平加速度反应谱 5.0 ß 含冻土层竖向加速度反应谱 4.5 不含冻土层水平加速度反应谱不含冻土层竖向加速度反应谱4.0
3.5
含冻土层水平加速度反应谱含冻土层竖向加速度反应谱不含冻土层水平加速度反应谱不含冻土层竖向加速度反应谱
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含盐量g/L 1.225 9.629 3.741 1.563 1.293 0.906 15.519 0.666 3.651
•青藏铁路沿线及北麓河地区盐分状况调查
深度/m 深度/m
0 0 5 10 15
含盐量/%
0.05
0.1
0.15
0.2
北麓河DK1138+000处含盐量随深度变化状况
17.8
17.8
含水量 %
21.5
最大动剪切模量 MPa
2360
动泊松比 0.35
负温 -5℃
31.0
1670
0.48
26.0
1970
0.48
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2.
学术思想
1.0
0.9
0.8
0.7
α G
0.6
冻土非冻土融土 αG=G/Gmax

冻土的力学性质及研究现状

冻土的力学性质及研究现状冻土是一种具有特殊力学性质的地质材料，它在自然界中具有重要的作用。

冻土的力学性质主要包括剪切强度、压缩系数和导热系数等，这些性质的研究对于冻土工程的应用和理论研究具有重要意义。

本文将介绍冻土的力学性质及研究现状，以期为相关领域的研究提供参考。

冻土的力学性质是研究冻土行为的重要参数。

其中，剪切强度是冻土最基本的力学性质之一，它表示冻土在剪切力作用下的抵抗能力。

压缩系数是冻土压缩变形的量化指标，导热系数则反映了冻土在温度变化时的热传导能力。

这些性质的研究有助于深入了解冻土的力学行为和变形规律。

对于冻土力学性质的研究，近年来取得了一定的进展。

研究者们通过实验和理论分析，对冻土的剪切强度、压缩系数和导热系数等性质进行了深入研究。

例如，研究者通过应力路径实验，探究了不同应力路径下冻土的力学响应；同时，基于热力学理论，建立了冻土的热传导模型，为冻土工程的应用提供了理论支持。

冻土研究涉及多个领域，包括地质学、物理学、土木工程等。

在国家政策方面，许多国家都加强了对冻土研究的投入，推动了冻土科学的发展。

例如，我国在南北极科学考察、青藏公路建设等方面投入了大量资源，深化了人们对冻土的认识。

然而，目前冻土研究仍存在一些不足之处。

冻土的力学性质和行为规律仍不完全清楚，需要进一步实验和理论研究。

冻土工程应用中存在诸多问题，如冻胀、融沉等，需要采取有效的技术措施加以解决。

冻土区生态环境脆弱，如何在保护环境的前提下合理利用冻土资源，也是亟待解决的问题。

为了解决冻土研究与应用中存在的问题，需要发展相应的关键技术。

目前，冻土领域的关键技术主要包括数值模拟、原位测试和理论分析等。

数值模拟技术通过计算机模拟冻土在不同条件下的行为，为冻土工程设计和优化提供重要依据。

原位测试则通过现场对冻土进行测试和分析，直接获取冻土的力学性质和其他相关参数。

理论分析则通过建立数学模型对冻土行为进行描述和预测。

这些技术在解决冻土问题中具有广泛的应用前景。

冻土的力学性质及研究现状_齐吉琳

冻土的力学性质及研究现状_齐吉琳冻土是指土壤中的水分在低温条件下结冰形成的一种特殊环境。

冻土主要分为两种类型：浅层冻土和深层冻土。

浅层冻土是指土壤表层在冬季低温条件下结冰，导致土壤温度低于冰点的现象。

深层冻土是指土壤深层出现永久的冰冻现象，即土壤温度低于0℃并且长时间保持不化冻的状态。

1.冻胀性：当冻土发生冻结时，其中的水分结冰会引起体积膨胀，导致土壤体积增大。

这种体积膨胀现象称为冻胀。

冻胀现象会导致土体的变形和破坏，对工程结构产生不利影响。

2.强度性：冻土在冻结过程中由于水分的冻结形成了微观的结冰带，这些结冰带之间形成了较强的冻结胶结，从而使土体的强度增加。

同时，冻土的强度还与土壤的颗粒类型、含水量、冻结速率等因素有关。

3.含水量性：冻土的含水量直接影响着冻胀和强度性。

含水量越高，冻胀性越强，土体强度越低。

现阶段，对冻土力学性质的研究主要集中在以下几个方面：1.冻胀特性的研究：冻胀是冻土最主要的力学问题之一，其破坏作用对于基础工程、道路、建筑物等的稳定性和安全性有着重要影响。

目前，冻胀性问题的研究主要针对不同类型的土壤、不同的冻结速率和冻结深度进行了实验室和野外观测研究，以期理解和控制冻胀问题。

2.强度特性的研究：目前，对冻土强度特性的研究主要是通过室内试验和数值模拟进行。

试验主要包括直剪试验、抗压试验和抗拉试验等，研究土体的强度特性和冻结过程中的应力分布情况。

数值模拟主要使用有限元分析方法，来模拟冻结胶结带的形成和发展过程，以及冻土强度的变化规律。

3.冻土的渗透性研究：冻土的渗透性是指冻土中水分的通过能力。

冻土的渗透性对水分的分布、交换和热传导等具有重要影响。

目前，对冻土的渗透性主要通过室内试验和野外观测来研究。

试验主要使用压汞法、电导法等进行，以获得冻土的渗透性参数。

总的来说，对冻土的力学性质的研究在不断深入，通过实验室试验和现场观测，不断增强对冻土力学行为的认识。

然而，冻土力学性质的研究仍然存在一些问题，如研究方法的不足、试验条件的难以控制等。

冻土动力学性的研究现状及研究方向

+B +旷+Dln(1十一 ) ，中 ,B,C,D是温 f 今’ 其 :A /，与
研究现状
冻土的动蠕变特性
下二丽，牛不，中 ,1 是温、率围其 :MV 与度频、压 M g(tf)} 一 - 一-一，一， lo ”” -- - ，提出有关的试验参数;朱元林等通过试验资料分析，
I SSN 100 9 -89 84 C N 2 2 - 13 2 3/ N
长春工程学院学报 ( 自然科学版) 2007 年第 8 卷第4 期
J. Chahgclmn Inst. Tech. ( Nat. Sci. Edi. ) 1 2007 , Vol. 8 , No. 4
4 / 27
11- 14
也可用时间一温度比拟法预报冻土在振动荷载作用下的长期强度，其预报模型为二。其中:: 为建筑物设计使用时间 Aln( Int +Ina,) + B’
I
1. 1. 1 冻土动蠕变模型动蠕变模型通常都是在静蠕变模型的基础上建立和发展起来的。当前，冻土静蠕变常用模型有如
下几种 :
对重塑冻结兰州黄土在地震荷载作用下的冻土动力学参数的研究，得出了如下结论:等幅正弦循环荷载作用下冻土的动弹性模量表达式，即Ed = 1/ ( a + b +Ed) ,a,b 为试验参数，为动应力幅值。随着温 Ed 度的降低， ,b 参数值均有减小， a 在水一冰剧烈相变区( 温度约为0一一 :C) ， 5' 其值随温度降低而减少更为显剧;冻土动弹性模量E‘ 随着温度的降低而增大;在水一冰剧烈相变区，其值随温度变化较为明
型:二=e"糕 (‘ +t)ni Da +Elno-m 二， /， f n a x+Fln ， f 其中: s. 是，a m :所对应的应变， a Om , zI 0 m ' in是振动期中的周轴还试验得出了动模型:e =A+B 十 t13 如下蠕变 t C1

冻土力学性质研究现状

冻土力学性质研究现状发布时间：2022-07-13T06:56:27.581Z 来源：《工程建设标准化》2022年第3月5期作者：作者李东鑫,上官云龙,王罡[导读] 中国具有广大的季节冻土和多年冻土区作者李东鑫,上官云龙,王罡吉林建筑大学交通科学与工程学院，吉林长春 xxxxxx摘要：中国具有广大的季节冻土和多年冻土区，在冻土地区研究冻土的力学特性来确保冻土地区的工程建设。

本文分别从冻土的强度和冻土的流变性以及冻土的动力学特征这三方面介绍了已冻土的力学特性。

关键词：冻土，冻土力学性质，冻土强度，冻土流变性，冻土动力学特征0.引言冻土对寒区工程建设有十分重要的影响。

多年冻土区地质灾害的发生与冻土的工程性质密切相关，多年冻土区灾害一直是工程建设的难题之一。

灾害主要有冻胀和融沉，会引起地质灾害如冻胀丘、热融滑塌等。

其次为滑坡、崩塌、水土流失等[1]。

因此，为减少永冻土引发的工程灾害，研究冻土的力学性质是十分必要的。

1.冻土的强度冻土强度特性是冻土力学领域研究最为深入的课题之一。

在冻土的单轴压缩的试验中，研究发现冻土的破坏首先在最薄弱的位置产生微小的裂隙、并汇聚向四周呈爆炸式空洞并且会在破坏位置产生局部膨胀。

通过大量学者研究分析将冻土的弱化分为由于土体颗粒移动、冰体的滑移和颗粒骨架的塌落，其次出现的才是裂隙，裂缝汇聚，这与岩石类材料的弱化完全不同[2]。

在冻土三轴压缩的试验条件下，由于受到围压的作用，在变形过程中土颗粒将发生重新排列，并随着围压的增大，剪胀得到抑制，颗粒间的胶结作用得到一定程度的增强，由此带来的结果是冻上的强度得到提高。

随着围压的进一步增大，冻土内的冰将发生压融，使未冻水含量增大，机颗粒发生错断或挤碎，颗粒胶结强度减小，最终导致冻土强度降低。

2. 冻土的流变性冻土的流变性是冻土主要的力学性质之一，它受制于冻土的物质组成和结构性联结，主要表现为以下几个方面：冻土强度的降低、受力冻土产生的应力松弛和冻土的蠕变变形等。

冻土的力学性质及研究现状

摘要：中国具有广大的季节冻土和多年冻土区，在冻土地区进行工程建设，就必须深入研究冻土的力学特性，以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性。本文首先，简要介绍了我国冻土的分布状况和冻土区别于融土的基本特性，广义的冻土力学可分为冻融作用和已冻土力学性质两方面，冻胀、融沉和冻融循环引起的土力学性质的变化属于冻融作用的范畴。对于冻胀的研究较为深入，人们先后提出了多个理论来解释冻胀产生的机制，有的应用于计算分析中。对融沉的研究尽管具有较长的历史，但是多数停留在经验方法上，融化固结理论目前还有较大的局限性，因此提出一方面可以用人工神经网络法提高经验方法的精度和适用范围，另一方面应当发展融化固结大变形理论；冻融循环可以改变土的力学性质，介绍了作者的最近研究进展。针对已冻土的力学特性，从 3 方面进行了分析。冻土的强度主要沿用融土的强度理论，很难反映高应力下的压融现象；冻土动力学特性主要针对温度对动力学参数的影响，近年来冻土层对场地动力响应的影响越来越受到重视；冻土的本构关系多集中在蠕变研究，以经验公式法为主。最后，分析了多年冻土地区工程变形所涉及的物理力学过程。关键词：冻土；力学性质；冻融作用；研究现状中图分类号：TU 443 文献标识码：A
冻土的力学性质及研究现状和重度轴向荷载的振动频率和振动次数等主要影响因素之间的关系并利用以上数据定量地分析了冻土的密度结构及损伤度等方面的变化及动三轴试验前后ct数增量方差增量与围压负温之间的关系分析了在振动荷载作用下冻土内部孔隙裂隙扩展ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程从附加损伤的角度证实了临界围压值的存在明确了冻结粉质黏土结构弱化的根本原因是孔隙冰的压融和微裂隙的发育76
第 31 卷第 1 期 2010 年 1 月
文章编号： 1000－7598 (2010) 01－0133－11

某高原公路含盐冻土力学强度研究

某高原公路含盐冻土力学强度研究
李海燕;王正伟;刘亚伦
【期刊名称】《路基工程》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】基于控制温度、含盐率、含水率3个变量的低温GDS三轴试验,研究温度、盐分、水分三因素综合作用对高原多年冻土动、静力学强度的影响。

结果表明:温度降低使得冻结含盐细砂的黏聚力、内摩擦角增大,在低围压范围内抗剪强度随围压增大而线性提高,抗剪强度随温度降低而降低;在动荷载作用下冻结含盐细砂的破坏振次随动荷载的提高而降低;温度对冻结含盐细砂的动强度影响为温度越低,含冰量越大,自由水含量越低,动强度越高。

【总页数】6页(P95-100)
【作者】李海燕;王正伟;刘亚伦
【作者单位】新疆路桥建设集团有限公司;长安大学
【正文语种】中文
【中图分类】U416.168
【相关文献】
1.含盐冻土无侧限抗压强度的试验研究
2.含盐冻土物理力学特性研究现状与展望
3.含水率和含盐量对冻土无侧限抗压强度影响的试验研究
4.含水率和含盐量对人工冻土强度特性影响的试验研究
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