季节冻土冻融循环过程中水分迁移试验研究-论文.pdf

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1、第34卷第9期绥化学院学报2014年9月Vo1．34No．9JournalofSuihuaUniversitySept．2014季节冻土冻融循环过程中水分迁移试验研究郑美玉(绥化学院黑龙江绥化152061)摘要：文章对哈尔滨地区的粉质粘土进行了冻结过程的水分迁移试验，考察了含水率、冻结温度及干密度在封闭系统的条件下对粉质粘土中水分迁移的影响。结果表明，控制含水率和干密度相同，项板的冻结温度越高，水分迁移量越大，顸板冻结温度为一3℃的水分迁移量较冻结温度为一9~C的水分迁移量大；控制顶板冻结温度和干密度相同，初始含水率大

2、的试样，水分迁移量大；控制顶板冻结温度和含水率相同，水分迁移量随干密度的增加而减小。关键词：季节冻土；粉质粘土；冻胀；水分迁移中图分类号：Tu445文献标识码：A文章编号：2095-0438(2014)09-0154-04我国是一个冻土分布面积较大的国家，季节目前在世界上展开冻土研究的国家除我国冻土的分布面积最为广泛，约为514万平方公外，主要有前苏联、美国、加拿大、瑞典等国家。如里，占国土面积的53．5％。【t】哈尔滨地处东北的北Konrad、Gilpin等学者研究了正冻土外荷载作用下部，属于典型的季节冻土分布区。在

3、该地区修建的水分迁移规律及成冰机制[1]fe476)，闼；Harlan的铁路、公路、民用建筑及水利工程设施等，都需提出了正冻土中热质与水分迁移相互作用的耦要考虑冻胀融沉给建筑物结构的安全和稳定带合模型1314-1323)。我国在20世纪60年代，一些研来的影响，而恰恰冻胀融沉的破坏与季节冻土中究院所及高校对冻土开展了深人的研究，8O年代的水分迁移有着直接的联系。因此，深入研究季中国科学院兰州冰川冻土研究所针对青藏地区节冻土区土体冻结过程中的水分迁移规律对防的多年冻土的研究更加系统化。针对水分迁移的治冻胀对建筑结构的破坏

4、有着重要的工程指导研究，陈肖柏等通过大量的室内试验研究发现冻意义。土中的水分迁移与冻结过程中的土水势梯度有收稿日期：2014—05—12作者简介：郑美玉(1983一)，女，黑龙江绥化人，绥化学院农业与水利工程学院助教，研究方向：水工结构。基金项目：绥化学院2013年科学技术研究资助项目(项目编号：K1301009)；黑龙江省教育厅科学技术研究项目(项目编号：12543084)。154关，该梯度主要取决于土体的性质、边界条件、冻3．将试样底板温度及箱体温度始终保持为结速度和冻胀速度等【4】；赵刚等对原状土和重+1℃，顶板

5、温度调至所需的负温，进行不同冻结塑土冻融引起的水分迁移分析其冻融前后的含温度、不同含水率及开放条件下不同干密度的水水率变化情况957)，[6](1：'519-525)。原国红针对吉林省分迁移试验研究。季节冻土区道路冻胀与翻浆问题进行了现场含通过温度传感器，监测土样不同土层的温度水率、冻深及地温等监测，对季节冻土中的水分变化情况。迁移进行了研究。(四)试验方案本文针对哈尔滨地区的粉质粘土进行了试表2粉质粘土试验条件验，分析冻结温度、含水率及开放条件下的干密顶板温度／℃干密度，度变化对水分迁移的影响情况。试验编号含水率／％

6、冻结融化(g,／em3)1-32021．711．585一、试验2-62021．7l1．5763-92021．7l1．585(一)试验土样4-62020．21．54试样选自黑龙江省哈尔滨地区的典型常见5-62023．61．54土质一粉质粘土，土的基本物理力学指标见表1。6-42023．91．45表1土的基本物理指标7-42023．91．49天然天然干击实特性土质含水密度液限塑限塑性最大干最优8-42023．91．54率((％)(％)指数密度含水％)(g／em)(g，c率(％)二、试验结果分析柑质帖土20．41．6231．

7、018．312．71．7514．5(二)试验方法(一)冻结温度对水分迁移的影响为了研究土的水分迁移特性，自行组装了土为研究粉质粘土在不同冻结温度情况下的体单向冻结的试验装置，本试验过程中采用的装水分迁移特性，在试验的过程保持试样单向冻置由XT5405FSC型土工冻胀试验箱，JCJ10o探结，并控制不同试样的冻结温度分别为一3~C、针直插式温度传感器、DT85数据采集系统及补一6~C和一9℃，试样冻结稳定后测得不同土层的含水装置等设备，满足单向冻结条件下的水分迁移水率分布情况。图1为试验过程中不同冻结温度试验要求。条件下

8、的水分迁移量随试样高度变化的过程曲(三)试验步骤线。1．试验选择重塑土，制备过程符合GB／T50123—1999(土工试验方法标准》规定，将风干土过筛(筛孔直径为2mm)后取筛下的土，按所需的含水率配制土体，并采用分3层击实装样，试样为250mm高的有机玻璃桶，内径为100m，在试样桶的侧壁每隔1．5em打孔，以便安插温度传感器。