高纬度多年冻土区地基土冻胀特性研究.pdf

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1、王锐：高纬度多年冻土区地基土冻胀特性研究113DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．10．043高纬度多年冻土区地基土冻胀特性研究王锐(东北林业大学土木工程学院。哈尔滨150040)【摘要】大兴安岭高纬度多年冻土地基土主要以低液限粉土和低液限黏土为主，通过室内闭式冻胀试验分析两种土体冻胀率与压实度、土质和含水率的关系。结果表明：在土质和含水量相同的条件下，冻胀率随着土体压实度的增加而增大；在相同含水率和压实度的条件下，低液限黏土冻胀率大于低液限粉土；在土质和压实度相同的条件下，冻胀率随着含水率的增加而增大

2、，二者基本成线性增长关系。【关键词】大兴安岭；高纬度；多年冻土；冻胀【中图分类号】TU475．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)10一O1l3—02冻胀是由于土中水的冻结和冰体的增长引起土不超过塑限，因此，在塑限左右选取18％、20％和22％体膨胀和地表不均匀隆起的现象。大兴安岭位于我3个含水率水平。在压实度水平不超过压实度对冻胀国高纬度多年冻土地区，在此修建道路工程，其地基影响的临界值的情况下，参考程培峰等对季冻区粉土体的冻胀势必会严重影响该地区道路的稳定性和质黏土冻胀特性分析，确定压实度水平为88

3、％、90％安全性。同时冻胀通常由土中冰透镜体的集聚所引和93％。冻胀试验温度根据沿线布设的温度传感器起，冰量大的冻土在春季融化时，对路基强度和变形监测的温度进行确定，地基温度最低为一2℃。因此，影响很大，因此，冻胀实际上也是融沉的主要成因⋯。确定本次冻胀试验温度为一2℃。随着冻胀现象的进一步研究，影响地基土冻胀的主要2试验方法因素有：含水率、土质、压实度和温度。本文依托《漠根据不同含水率和压实度分别制备试样，采用直大线伴行路多年冻土地区路基及桥梁建设关键技术》径10cm，高10em，由压力机静压成型，静压时间10min项目，选

4、取典型多年冻土断面，对其地基土进行取样。后卸载。取2mm筛下土样，在105～110％恒温下烘通过对大兴安岭高纬度多年冻土区典型土样的冻胀干，烘干时间不小于8h，根据相应试件含水率计算含率试验，分析冻胀率与含水率、土质和压实度之间的水量，称取土和水，拌匀后在塑料袋中闷至24h。卸载规律。为大兴安岭多年冻土地区道路路基沉降计算后的试件，密封并放置时间不小于8h，以消除自身变和预测提供参考。形对试验结果的影响。然后将试件在温度为一2℃的1冻胀试验概况恒温箱放置24h，试验过程中采用精度为0．01mm百分(1)土的性质。依据JTGE4

5、0—2007(公路土工表测定土样冻胀量。试验规程》规范，通过室内试验，采用液塑限联合测定3试验结果分析试验方法对所选地基土土样进行分类得知：中俄原油3．1压实度对土体冻胀的影响管道漠大线林区伴行路地基土主要为低液限粉土和图1为不同含水率下低液限粉土冻胀率与压实度低液限黏土。测定相应土样的参数见表1。关系，图2为不同含水率下低液限黏土冻胀率与压实表1地基土性质参数度关系。从图1、图2中得知，在土质和含水量相同的条件下，低液限粉土和低液限黏土的冻胀率随着压实土样最大干密度最佳含水率塑限液限塑性指数的．．米．．}R．I编号r／g．e

6、m一3％∞／％L／％，P上度的增加而增大。这是因为随着土体的压实度增加，在试件体积不变的条件下，土颗粒之间的间隙减小，11．7715．620．824．43．6低液限粉土。在闭式试验过程中，由于含水量是不变的，土体的密21．7313．319．830．510．7低液限黏土实程度的变化，直接影响土体的饱和度大小。因此土(2)试验条件。采用闭式冻胀试验方法对两种质和含水量相同的条件下，压实度大的饱和度大于压土样分别进行冻胀试验。由于土体冻胀的主要因素实度小的饱和度，在外界负温的作用下，土中自由水有：土质、含水率、压实度和温度。根据夏琼

7、⋯等的研开始冻结过程中体积膨胀无法在土颗粒间的空隙中究成果可知：土的起始冻胀含水率位于塑限左右，但释放，导致冻胀率随着压实度的增加而增大的现象。[基金项目]大庆油田有限责任公司重点科研项目(2013022411)l14低温建筑技术2015年第1O期(总第208期)3．2土质对土体冻胀的影响从图1和图2中可看出，在含水率和压实度相同，土质不同的条件下，低液限黏土冻胀率远大于低液限粉土。这主要是由于黏土的颗粒粒径小于粉土，黏土土粒的比表面积与水接触时，其颗粒与水的作用面积随着土粒粒径的变细而增大，导致冻胀率随之增大，含水率／％故在

8、相同含水率和压实度的条件下，低液限黏土冻胀+压实度88％—-l压实度90％—压实度93％率大于低液限粉土。图4不同压实度下低液限黏土冻胀率与含水率关系4结语譬大兴安岭高纬度多年冻土地基土主要以低液限始粉土和低液限黏土为主，通过室内闭式冻胀试验分析两种土体冻胀率与压实度、土质和