冰融作用对土结构性影响的土力学意义

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1、冰融作用对土结构性影响的土力学意义[摘要]冰融作用能够通过影响、改变图的结构性，从而改变土的力学性能。在冻土地区进行的道路施工等工程在挖开土壤之后，路基等暴露在外的结构部位，容易受到冰融、风华等作用，土结构以及土的力学性能都发生了一定的变化。本文通过对冰融作用对土结构性影响的研究办法，研究设备、土在冰融作用下发生的结构性变化以及力学性能变化、冰融作用影响的机理都能进行了系统的介绍。结果表明，土壤的结构在冰融作用下渗透性发生变化；不同密实程度的土壤在冰融作用下具有不同的变化趋势。[关键词]冰融循环；土的结构性变化；土力学性能；变化

2、机理中图分类号：TU361文献标识码：A1.前言6在之前对土的力学性能研究中，往往局限在对土的颗粒度、湿度以及密度这三个物理本质特性的研究中。而另外一个对土的力学性能影响很大的结构性，却没有得到充分的研究以及定量的结论，为土性质的研究带来了很大的不便。土的冰融作用是指土在冰融循环的作用下，土的结构性受到改变，其竖直方向上的渗透性变大；冰融作用之后的土壤力学性质也发生了一定的变化。土壤在冰融循环作用之下，土壤颗粒之间的结合力受到破坏，颗粒得以重新排列，这就对土的结构性产生了影响，进而造成了对土的力学性质的影响。综上所述，冰融作用对

3、土的结构性、力学性质等诸多方面都产生了一定的影响，而这些影响都是通过对土的宏观、微观结构影响的基础之上实现的。因此，对冰融作用对土结构性影响和力学性质的研究具有重要意义。2.冰融作用对土的物理性质以及水理性质的影响在历来的研究中，冰融作用对土壤渗透性影响的研究进行的较多，通过研究发现，土壤的内部结构、含水量、冻胀敏感度、土壤的矿物成分以及孔隙比等因素的改变，都会对土壤的渗透性产生影响，共同决定了土壤的渗透性。除此之外，冰融实验的环境和条件也对渗透性产生了影响。例如，在最初的研究中发现，虽然孔隙比减小了，但是土壤的渗透性却相反扩大

4、了，这种趋势随着土的塑性指数变大而变大。研究认为，冻融作用使土在孔隙减少的同时，在土壤中产生了一种裂缝，这就造成了土壤在孔隙比降低的情况下，渗透性反而增强的情况。3.冰融作用对土力学性质的影响3.1对土的应力应变关系的影响6冰融作用对土力学性质的影响，除了取决于土的类型之外，也同样受到实验过程中的应力路径以及排水路径的影响。在常规的三轴排水实验过程中发现，，重塑的粉质土相对比较松散，经历冻融循环过程后，其剪切应力相对原始状态有所增大；对原状土进行不排水实验，发现经冻融处理的土壤相较原状土，孔隙水压力有所降低，并且原状土的剪切应力

5、峰值在冻融之后小时，其压缩曲线整体处在原状土曲线的下方。3.2冰融循环对模量的影响所谓的模量是岩土工程中的一个参数，在涉及到土变形及其稳定性分析中经常用到，该数据要求在较小的应变条件下获得，对应变的变化敏感性较大。研究发现，在冻融作用之后，土的模量都会发生很大程度的下降；原始弹性模量在110kPa之上的原状土，在经过冻融作用之后，其弹性模量最少下降一半；土壤中细粒的含量对弹性模量的变化有很大影响，细粒含量越大，弹性模量下降越多。综上所述，冻融作用对土的弹性模量具有降低作用，降低程度约在30%~55%之间。此外，有另外一些研究结果

6、表明，研究方法的不同对土的弹性模量有所影响，土的弹性模量并不都是下降的。3.3冰融作用对土的强度影响对土强度的研究可以有不同的方式，可以对强度参数单独研究，也可以对土整体的力学性质进行研究。这两种方式不仅难易程度不同，所得的6结果也有很大的不同。土的强度的变化一方面受土的状态影响，另一方面则受到实验条件的影响。研究表明，冻融作用通过对土的含水量产生作用，进而对土的强度产生影响。如若冻融作用能够增大土的含水量，则土的强度有所降低；冻融作用不能改变土的含水量，则土的强度会有所增加。土壤在冻融之后，空隙会发生显著的改变，并进一步的导致

7、土壤的骨架结构发生变化。大孔隙所占面积比例降低、小尺寸的孔隙数量降低，使土壤颗粒接触点有所增加，摩擦力的作用提升。冻融作用会降低土壤颗粒之间的粘结力，使得抗剪强度摩擦力、内摩擦角有所增加。冻融作用对孔隙的的尺寸有减小的作用，并且造成孔隙的性质更加的不规则，其方向性变化并不大，只有在局部区域方向性出现较大的变化，促进了颗粒之间摩擦力的作用。综上所述，冻融作用对土壤的微观结构产生作用，改变了土壤颗粒的联结方式，以及土壤的结构形态，从而对土壤的强度产生了影响。4.冰融作用对土结构性的影响机理研究表明，冻融作用对土的力学性质、渗透性等性

8、质的变化，都是以对土的结构性质产生影响为基础而产生作用的。冻融作用主要通过土结构形态、土颗粒联结状态两方面进行作用。冻融作用通过对土结构产生影响，出现了较大的空隙以及微裂纹等，从而增大了竖直方向上的渗透性。冻融循环次数越多，土壤颗粒之间的结合力受到的破坏越大，土