针对这一问题,岩土力学与工程国家重点实验室特殊土力学团队对万能试验机进行改装,对有荷冻融循环过程中膨胀土的冻胀和融沉变形进行了研究,并开展了扫描电镜(SEM)试验和核磁共振(NMR)试验,对循环后的土体微观结构形态和孔隙分布特征进行了深入分析。结果表明:由于荷载对冻胀变形的抑制作用,有荷载状态下土体的预冻结时间更长;当土体达到新的平衡状态时,存在一个冻结荷载和一个融化荷载,在这两个荷载下,土体的体积变化为零;荷载可以减小冻融循环对土体的破坏,当荷载较大时,有荷冻融循环有助于土体形成更致密稳定的结构;根据变形和微观结构结果,给出了膨胀土渠坡回填土厚度建议值。
相关研究成果以 “The deformation and microstructure characteristics of expansive soil under freeze–thaw cycles with loads”为题,发表在Cold Regions Science and Technology。研究工作获得国家重点研发计划的资助。
论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X21001749
图1 取样地点与附近地形地貌
图2 边坡示意图
图3 冻融循环试验中体变随循环次数和荷载的变化曲线
图4 不同荷载下的归一化T2分布曲线(NFT=8后)
图5 有荷冻融循环后土体的SEM图像