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人工冻结红黏土力学特性试验研究

李国强  
【摘要】:在我国冻土面积约占全国面积的1/5,近年来这些地区正开展大量的基础设施建设,地下建筑以及城市、城际地铁得到快速发展,而冻结法作为一种特殊的施工法,在此发挥了重要的作用,红黏土作为一种特殊土,由于其土性带的“灾害”频繁出现在工程建设中,而当前对于冻结红黏土的研究很少,因此十分有必要对于冻结红黏土的力学特性做进一步的探究。本文以重塑红黏土作为试验材料,采用人工冻结法探究不同试验影响因素下冻土的单轴压缩、单轴蠕变的变化特性,引入损伤理论对试验结果进行分析,并采用间接法测冻土的抗拉强度,研究不同试验方法的可行性,分析了不同试验条件下抗拉强度值的变化。冻土单轴压缩试验结果表明,温度对于单轴抗压强度值具有较大的影响,随温度的降低抗压强度值随之增大,引入损伤理论,发现损伤起始应力值随温度的降低而增大,起始应变值则随温度的变化不大,构建了能够良好反映冻结红黏土损伤全过程的损伤本构方程。根据冻土单轴蠕变试验结果,分析了当前不同蠕变模型能够反映出的蠕变规律,引入损伤理论,构建出能够良好体现冻结红黏土蠕变全过程特点的元件模型,尤其可以很好反映蠕变非线性阶段,可以为实际工程提供良好的参考价值意义。采用间接法测冻土的抗拉强度值,发现试样高度对试验测定值影响较大,随着试样高度的增大,影响越来越小,最后趋于稳定值;随着衬垫尺寸的增加,轴向压裂试验测定值随之增大,两者呈线性关系;轴向压裂试验测定值伴随温度的降低而增大。径向压裂试验中的众多加载方式中,荷载板与试样直接接触的方式并不是适合于此次试验条件下的冻结红黏土的抗拉强度测定。冻结红黏土的抗压强度与轴向压力法测定的抗拉强度存在良好的比关系,拉压比在5.0~6.3之间。本文的试验研究成果,可为土质为冻结红黏土的工程提供一定理论参考依据。


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