冻融循环作用对黄土微结构和强度的影响.pdf

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1、第36卷第4期冰川冻土VO1．36．No．42014年8月JOURNALOFGLACIOL0GYANDGE0CRYOLOGYAug．，2014doi：107522／j．issn．1000"0240．2014．O111NiWankui，ShiHuaqiang．Influenceoffreezing—thawingcyclesonmicro—structureandshearstrengthofloess[J]．JournalofGlaciologyandGeocryology，2014，36(4)

2、：922—927．[倪万魁，师华强．冻融循环作用对黄土微结构和强度的影响[J]．冰川冻土，2014，36(4)：922—927．]冻融循环作用对黄土微结构和强度的影响倪万魁，师华强(长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安710054)摘要：通过对洛川黄土在反复冻融作用下的电镜扫描观测、单轴压缩试验和三轴剪切试验，研究了冻融循环作用对黄土微结构和强度的影响，结果表明：随着冻融循环次数的增加，黄土的原始胶结结构逐渐被破坏，颗粒重新排列，土的结构越来越疏松，同级压力下土体的孔隙比不断增大；冻融循环50次

3、后土样的原始胶结已完全破坏，当压力超过自重应力时会产生很大的附加变形．反复冻融作用使黄土颗粒之问原始固有胶结逐渐减弱，造成黏聚力不断降低．同时，较大的团粒破碎，颗粒均一化，颗粒与颗粒之问的接触点增多，表现为内摩擦角不断增大．多次冻融循环后，原状黄土的抗剪强度与重塑黄土的强度接近．关键词：黄土；冻融循环；微观结构；孔隙比；抗剪强度中图分类号：P642．131文献标识码：A文章编号：1000~240(2014)04—0922-06研究发现，冻融作用前后土的强度变化不大¨H；0引言土体在融化中，强度的

4、衰减与土的类型有很大的关冻融作用是导致季节性冻土区黄土构筑物工程系¨；冻胀和融沉作用是造成冻土地区路基破坏性质劣化的重要原因之一¨J．有研究发现，经过冻的主要原因¨．另外，对多孔固体材料以及饱和与融过程之后，土体颗粒会重新排列，颗粒之问的联非饱和土的冻融效应也开展了试验研究¨．接方式也发生变化，使得土体结构发生变化，影响国内学者开展冻融作用对黄土物理力学性质影土体的物理力学性质．在寒冷地区进行各种工程响的研究虽起步较晚，但也取得了一些有价值的成活动，如修建路基、开挖路堑以及削边坡等，都会果．如对

5、兰州黄土经过一次冻融循环之后发现冻融使土体受到新的冻融作用的影响．因此，在计算变作用对不同干容重的土具有强化和弱化的双重作形和稳定性分析时，就需要考虑土体物理力学性质用；而从微观结构上分析冻融作用对兰州黄土的变化引．和天津粉土的结构性影响，发现土体经过冻融循环20世纪80年代以来，国外学者在研究冻融作之后，无论是力学性质还是土体的微观结构都发生用对土的物理力学性质影响方面已取得了许多成了变化川．在冻融循环作用对非饱和黄土力学性果．试验研究发现，经过冻融循环之后，细粒土的质的影响方面，发现在含水率

6、较低的情况下，冻融孔隙比减小，而渗透系数增大；松散土和密实循环作用对黄土的黏聚力和内摩擦角影响都不大，土经过若干冻融循环之后趋向于一个稳定的孔隙而在含水率较高时，随着冻融循环次数增多，冻结比，即残余孔隙比．在冻融作用对土的力学性质温度越低，黏聚力不断减小而内摩擦角不断增大的影响上，有的学者研究发现经过冻融作用之后，土规律_2．反复冻融作用下杨凌重塑黄土抗剪强度体的抗剪强度有所增加E8一；而有的却认为土体的的研究表明，在含水率不变的情况下，经过3～5次抗剪强度经过冻融作用之后有所降低J．还有冻融循

7、环之后，黄土的黏聚力降到最低，并趋于稳收稿日期：2014-03-01；修订日期：2014-06-05基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB026101)；国家自然科学基金创新群体项目(4l】21061)；中国科学院西部行动计划项目(KZCX2-XB3—19)；国家自然科学基金重点项目(41030741)资助作者简介：倪万魁(1965一)，男，宁夏固原人，教授，1999年在西安工程学院获博士学位，现主要从事岩土工程及地质灾害方面的研究．E—mail!nnwwkk@l26

8、．com4期倪万魁等：冻融循环作用对黄土似ta,；构和强度的影响923定，而内摩擦角的变化则不大．有的学者发为一次冻融循环．重复以上过程，试样分别冻融循现，在外界有水分补给的情况下，冻融作用使得黄环2次、15次和50次．冻融循环完成后，分别对冻土样含水率增加，土样初期的冻胀变形强烈，随后融后的样品进行电镜扫描试验、单轴压缩试验和三趋于稳定，黄土样上部干密度减小的比下部大，冻轴剪切试验．融作用对土样的结构具有弱化作用的规律；冻黄土的微结构测试采用陕西师范大学的环境扫融作用改变了黄土的孔隙结构从而使