岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 2938-2952.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0911CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0911
李志杰1,储亚1,蔡国军2, 3, 4,陈熠坤1,闫超2, 3,刘松玉4
LI Zhi-Jie1, CHU Ya1, CAI Guo-jun2, 3, 4, CHEN Yi-kun1, YAN Chao2, 3, LIU Song-yu4
摘要: 人工冻结法广泛应用于复杂环境岩土工程及应急处理,但冻土强度特性的原位评价尚不成熟。采用自主研发的嵌入式四电极系统,对长江河漫滩富水粉质黏土开展强度与电法测试,结果表明:人工冻土无侧限抗压强度随温度降低呈“缓升—激增—缓升”特征,随干密度增大而升高;与含水率呈特殊关联,在临界含水率为22%时达到峰值,超此值因冻胀裂纹下降,近饱和时转为冰骨架主导,强度小幅回升但低于峰值。电阻率随温度降低呈阶段性变化:低温阶段因自由水冻结、孔隙曲折度增加而急剧升高,含水率越高导电弱化越显著,存在临界干密度使导电机制由孔隙水转为结合水与土骨架主导,此时电阻率随干密度略降;更低温度下以结合水导电为主,增速放缓。饱和度与电阻率呈幂函数关系,结合水冻结及冻胀变形放大其敏感性。无侧限抗压强度与变形模量呈强线性关系,且均随电阻率升高而增大。基于电阻率构建了连接宏观特性与微观结构、水分变化的预测模型,从细观层面解释了模型离散性及精度问题。Brunnauer-Emmett-Teller(BET)法与扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)试验验证表明:孔隙参数随含水率增大,冻融后团聚体由片状转为蜂窝状,高含水率时团聚体重组并且微孔隙扩展为连续大孔隙,揭示了冻融微观损伤过程及水冰相变与孔隙结构耦合对强度的影响机制。本研究深化了多参数耦合下冻土工程特性与电阻率响应机制的理解,为构建人工冻土场地高效精准的电阻率−工程特性评价模型体系提供支撑。
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