冻融循环过程中土体的孔隙水压力测试研究

作     者：张莲海 马巍 杨成松 ZHANG Lian-hai;MA Wei;YANG Cheng-song

作者机构：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2015年第36卷第7期

页      面：1856-1864页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：自然科学基金面上项目(No.41271087) 国家重点基础研究发展计划资助(973项目)(No.2012CB026106) 国家自然科学基金优秀国家重点实验室研究项目(No.41023003) 国家自然科学基金创新群体(No.41121061) 冻土工程国家重点实验室自主项目(No.SKLFSE-ZQ-31) 中国科学院寒旱所青年人才成长基金 

主　　题：孔隙水压力 冻融循环 水分迁移 干密度 

摘      要：冻融循环对土的结构以及物理力学性质有着重要影响,其变化与冻融过程中的孔隙水压力变化有密切关系。但土体冻结过程中的孔隙水压力测试一直是冻土土工测试试验的技术难题。针对这一难题,研发了一种适用于冻结土体孔隙水压力测试的探头,并对砂土和粉质黏土在冻融循环过程中的孔隙水压力发展变化进行了实时监测,获得了圆柱试样冻融循环过程中不同深度处的孔隙水压力变化过程。在冻结过程中,粉质黏土形成冻结缘区及可视的分凝冰,而砂土则无冻结缘及分凝冰的形成。冻融循环过程中土体内部的孔隙水压力变化受温度、冻结速率、冻融循环以及土质等因素的影响。孔隙水压力随温度的循环变化而经历周期性变化:冻结过程中,孔隙水压力不断下降,吸力不断增加;融化过程中,孔隙水压力增大。而冻结速率、冻融循环及土质主要对孔隙水压力降的幅值变化产生影响。此外,冻结锋面位置附近孔隙水压力的下降、吸力的增加,正是水分由未冻区向冻结区迁移的主要驱动力。根据以上试验结果及其理论分析发现,所研制的孔隙水压力探头具有一定的实用性。