浅论粉质粘土冻融循环的力学效应及其结构性研究

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1、中国科学院武汉岩土力学研究所博士学位论文粉质粘土冻融循环的力学效应及其结构性研究姓名：和礼红申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：汪稔20040601摘要摘要本文依据青藏铁路的工程背景，在总结前人关于冻融循环对冻土物理力学性质的影响研究、土结构性研究方法以及冻土结构性研究现状的基础上，运用试验手段对冻结粉质粘土的无侧限抗压强度特性进行了研究，并对在多次冻融循环作用下的粉质粘土的无侧限抗压强度、抗剪强度以及压缩性等力学性质进行了研究。为了描述冻融循环对冻土力学性质的影响，运用了应力扰动和应变扰动的概念；为了研究

2、冻土的结构性数学模型，引进了冰率的概念。具体研究内容包括以下几个方面：1．介绍了冻土学的学科体系，详细地描述了国内外冻土冻融循环的研究现状和国内关于冻土结构性的研究现状。2．简述了青藏铁路的特点及其修建的起因和意义，说明了多年冻土工程地质条件的三个主要控制因素并对冻土的基本特性进行了较为详细地说明。3．通过室内试验和分析，确定了粉质粘土的冻融循环标准，即冻结稳定时间和融化稳定时间。4．运用应力扰动和应变扰动的概念解释了在冻融循环过程中，冻融循环次数、温度和含水量对粉质粘土的无侧限抗压强度、直剪强度和压缩性等力学性

3、质的影响规律。5．利用笔者引进的冰率的概念探讨了冻土结构性的研究方法，研究了压实度和含水量与冰率的关系，在此基础上建立了粉质粘土冻融过程的结构性数学模型。6．以室内试验为基础，研究了含水量和温度对冻结粉质粘土的无侧限抗压强度特性的影响规律。关键词：粉质粘土冻融循环结构性冰率数学模型冻结稳定时间融化稳定时间Absnm醴Studyontheeffectsofcyclicfreeze-thawonthemechanicalpropertiesofsiltyclayandonthestructuralcharacteri

4、sticsHeLihong(GeotechnicalEngineering)DirectedbyProf．WangRenThestudyoⅡeffcctsaboutmechanicalpropcrtiesoffrozensoilbev二auseofcyclicfreeze—thaw，thestatusquoofresearchmethodsofsoil’sstructuralcharactedsticsandthestatusquoofresearchoffrozensoil’sstructuralcharact

5、eristicsaresummarizedinthisdissertation．OnthebasisofthisandtheCElgineeringbackgroundofOinghai—TibetRailway,theunconfinedcompressivestrengthoffrozensiltyclayandtheunconfinedcompressivestrength，theshearstrengthandthecompressibiiltyofsiltyclayexposedtoseveralcyc

6、licfreeze．thawarestudiedthroughlaboratorytests．Theconceptionofstress．disturbandstrain．disturbisusedtodepicttheeffectsofcyclic矗ooze．thawonthemechanicalpropertiesoffrozensoils．Andtheconceptionoficeefficiencyisputfolwardtoresearchthestructuralmathematicsmodel．Th

7、eresearchworkinvolvesseveralaspectsasfollows：1．ThedisciplinesystemofGcoeryologyisintroduced．Thestatusquoofresearchoffrozensoil’scycilcfreeze—thawinforeigncountricsandhomelandandthestatusquoofresearchoffrozensoil’sstructuralcharacteristiesinhomelandaredepicted

8、indetail．2．111eproperties．reasonsandsignificanceofQin曲al—TibetRailwayarcnarratedbriefly．Thethreemainfactorscontrollingtheengineeringgcologicconditionsofpermafrostareclarifiedandthefundame