›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (11): 3159-3165.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

粉砂土反复冻胀融沉特性试验研究

严 晗1, 2,王天亮3, 4,刘建坤1   

  1. 1. 北京交通大学 土木建筑工程学院,北京 100044;2. 中铁建工集团西北分公司,西安 710119;3. 石家庄铁道大学 土木工程学院,石家庄 050043;4. 石家庄铁道大学 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,石家庄 050043
  • 收稿日期:2013-01-14 出版日期:2013-11-09 发布日期:2013-11-11
  • 作者简介:严晗,男,1975年生,博士研究生,从事铁路路基研究。
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划973(No. 2012CB026104);国家自然科学基金资助(No. 51208320);河北省自然科学基金(No. E2013210040)

Experimental study of repeated frost heave and thaw settlement properties of silty sand

YAN Han1, 2,WANG Tian-liang3, 4,LIU Jian-kun1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Northwest Corporation, China Railway Construction Engineering Group, Xi’an 710119, China; 3.School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China; 4. Key Laboratory of Roads and Railway Engineering Safety Control of Ministry of Education, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China
  • Received:2013-01-14 Online:2013-11-09 Published:2013-11-11

摘要: 针对深季节冻土区的特殊环境,通过室内试验研究了粉砂土在不同初始含水率、干密度、荷载、冻融次数条件下的反复冻胀、融沉特性。研究结果表明:粉砂土的冻结温度为-1.03 °C;其冻胀融沉变形随冻融次数的增加呈现波浪式起伏变化,并最终趋于稳定状态;经历多次冻融后,干密度较大试样整体表现为膨胀,干密度较小试样整体表现为压密;上部荷载在抑制冻胀的同时加大了试样的整体融沉变形,却降低了每次冻融的冻胀率和融沉系数;存在一个最优初始含水率,该含水率条件下,试样经历多次冻融后的高度不发生变化;由于外界水源的补给,冻融后试样内部含水率均大于初始含水率;干密度和顶端荷载的增大均有效地抑制了外界水源的补给;4次冻融循环后,粉砂土的冻胀率、融沉系数均逐渐趋于稳定。

关键词: 粉砂土, 冻融循环, 冻胀融沉, 冻胀率, 融沉系数

Abstract: According to the special environment in deep seasonal permafrost regions, the repeated frost heave and thaw settlement properties of silty sand under different initial moisture contents, dry densities, overburden pressures, and freeze-thaw cycles were extensively investigated by means of laboratory experiments. Testing results show that: the freezing temperature is -1.03 °C. The deformation of frost heave and thaw settlement presents waves of ups and downs and then levels off in freeze-thaw cycles. Samples with higher dry density present expansion, while samples with lower dry density present compaction after repeated freeze-thaw cycles. The overburden pressure restrains the amount of frost heave, while increasing the amount of thaw settlement. However, the overburden pressure reduces the frost heave ratio and thaw settlement coefficient in every freeze-thaw cycle. At the optimal value of initial water content, the height of sample does not change after repeated freeze-thaw cycles. Due to water supplying to the samples, the water contents of samples frozen and thawed in the open system are greater than the initial water content. The increases of dry density and overburden pressure effectively restrain the outside water supply. The frost heave ratio and thaw settlement coefficient in every freeze-thaw cycle levels off after 4 freeze-thaw cycles.

Key words: silty sand, freeze-thaw cycles, frost heave and thaw settlement, frost heave ratio, thaw settlement coefficient

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