岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (1): 1-14.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1009

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

水汽补给下砂土水分迁移规律及冻胀特性研究

雷华阳1, 2, 3，张文振1，冯双喜1, 3，霍海峰4   

  1. 1. 天津大学 土木工程系，天津 300354；2. 天津大学 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300354； 3. 中国地震局 地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室，天津 300350；4. 中国民航大学 机场学院，天津 300300
  • 收稿日期:2021-07-06 修回日期:2021-11-03 出版日期:2022-01-10 发布日期:2022-01-06
  • 通讯作者: 冯双喜，男，1988年生，博士后，助理研究员，主要从事岩土工程方面的研究工作。E-mail: shuangxi@tju.edu.cn E-mail:leihuayang74@163.com
  • 作者简介:雷华阳，女，1974年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土工程方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目（No. 2017YFC0805402）；土木工程防灾国家重点实验室开放基金项目（No. SLDRCE17-01）；国家自然科学基金（No. 52078334）。

On water migration and frost heaving characteristics of sand under water vapor recharge

LEI Hua-yang1, 2, 3, ZHANG Wen-zhen1, FENG Shuang-xi1,3, HUO Hai-feng4   

  1. 1. Department of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300354, China; 2. Key Laboratory of Coast Civil Structure Safety of Education Ministry, Tianjin University, Tianjin 300354, China; 3. Key Laboratory of Comprehensive Simulation of Engineering Earthquake and Urban-Rural Seismic Resilience, China Earthquake Administration, Tianjin 300350, China; 4. School of Airport, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China
  • Received:2021-07-06 Revised:2021-11-03 Online:2022-01-10 Published:2022-01-06
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program (2017YFC0805402), the Open Fund Project of the State Key Laboratory of Civil Engineering Disaster Prevention (SLDRCE17-01) and the National Natural Science Foundation of China (52078334).

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摘要： 利用自主研发的水分迁移和冻胀试验装备，研究了不同初始含水率、冷端温度、干密度对砂土水分迁移规律的影响，分析了三因素作用下砂土水平冻胀力和冻胀量的变化规律，确定了冻结锋面位置。研究表明：初始含水率和冷端温度对砂土的水分迁移和冻胀效果影响明显；初始含水率从0%增加至10%，试样含水率峰值增大了5.00倍，水平冻胀力和冻胀量不断增大，冻结锋面位置上移至2.5 cm高度处。冷端温度从?5 ℃降低至?15 ℃，试样含水率峰值增大了4.38倍，水平冻胀力和冻胀量不断增大，冻结锋面位置上移至2.6 cm高度处。干密度对试样水分迁移和冻胀特性影响相对不明显，整体呈现出在较小干密度下，试样含水率、水平冻胀力和冻胀量增幅稍大的趋势，冻结锋面集中在2.2～2.5 cm高度处。针对不同影响因素提出了水平冻胀力和冻胀量预测公式，为认识水汽补给下砂土水分迁移规律及合理预防冻胀提供参考。

关键词: 砂土, 水分迁移, 冻胀特性, 水汽补给

Abstract: The influence of different initial water contents, cold end temperatures and dry densities on sand water migration was studied using the self-developed water migration and frost heaving testing equipment. The influence of these three factors on frost heaving force and frost heaving capacity and the position of ice peak were determined. The results show that the initial water content and cold end temperature have obvious influence on the soil water migration and frost heaving effect. The water content increases from 0% to 10%, the peak water content increases by 5.00 times. The lateral frost heaving force and the frost heaving amount are increasing, and the ice front position moves up to 2.5 cm in height. The cold end temperature reduces from ?5 ℃ to ?15 ℃, the peak water content increases by 4.38 times. The lateral frost heaving force and the frost heaving amount are increasing, and the position of the ice peak moves up to 2.6 cm in height. Dry density has relatively insignificant influence on water migration and freezing characteristics of specimens. The results show an overall trend of slightly larger increases in specimen water content, lateral frost heaving force and frost heaving amount at smaller dry densities, and the position of the ice peak is concentrated in 2.2 ?2.5 cm in height. The prediction formulas of frost heaving force and frost heaving amount are put forward for different influencing factors, which can provide a reference for understanding the water migration law in sand under water vapor recharge and reasonably preventing frost heaving.

Key words: sand, water migration, frost heaving characteristics, water vapor recharge

中图分类号: TU 443
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