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齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究

汪恩良 商舒婷 田雨 李旭辉

汪恩良,商舒婷,田雨,等. 齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究[J]. 水利水运工程学报,2020(4):80-87 doi:  10.12170/20200106005
引用本文: 汪恩良,商舒婷,田雨,等. 齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究[J]. 水利水运工程学报,2020(4):80-87 doi:  10.12170/20200106005
(WANG Enliang, SHANG Shuting, TIAN Yu, et al. Experimental study on frost heaving characteristics of silty clay in Qiqihar region[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 80-87. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200106005
Citation: (WANG Enliang, SHANG Shuting, TIAN Yu, et al. Experimental study on frost heaving characteristics of silty clay in Qiqihar region[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(4): 80-87. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200106005

齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究

doi: 10.12170/20200106005
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51541901);“十三五”国家重点研发计划资助项目(2018YFC0407301)
详细信息
    作者简介:

    汪恩良(1971—),男,河北滦南人,教授,博士,主要从事工程冻土及水工建筑物冻害防治技术研究。E-mail:HLJWEL@126.com

  • 中图分类号: TU445

Experimental study on frost heaving characteristics of silty clay in Qiqihar region

  • 摘要: 黑龙江省受寒冬负温影响,容易引起渠道渗漏、地基下陷、轨道不顺等问题,这增加了工程建设难度。为解决实际问题,以齐齐哈尔地区粉质黏土为研究对象,进行封闭系统下的人工冻结试验,对冻胀试验数据进行分析,研究不同含水率、干密度、冷端温度及冻结速率条件下土体的冻结过程及冻胀率的变化规律。试验结果表明:冻胀率在含水率高、干密度大、冷端温度低、冻结速率低的条件下,土体冻胀现象更为显著,且冻胀率与4个因素相关性较好。冻胀正交分析结果表明:冷端温度对冻胀率的影响程度最弱,干密度较强,含水率的影响最为剧烈。采用SPSS统计分析软件,建立含水率、干密度和冷端温度三因素综合影响下的冻胀率多元线性回归模型,模型拟合效果好、可信度高、精度高,满足实际需求,操作简便,可用于粉质黏土的相关计算和预测。
  • 图  1  土的颗粒级配曲线

    Figure  1.  Particle grading curve of soil

    图  2  起始冻结温度曲线

    Figure  2.  Initial freezing temperature curve

    图  3  温度场和冻结锋面变化过程

    Figure  3.  Temperature field and freezing front change process

    图  4  冻胀率与冻结速率关系

    Figure  4.  Relationship between frost heaving rate and freezing rate

    图  5  不同冷端温度条件下冻胀率变化曲线

    Figure  5.  Curve of frost heaving rate under different cold end temperatures

    图  6  冻胀率与冷端温度关系

    Figure  6.  Relationship between frost heaving rate and cold end temperatures

    图  7  不同初始含水率条件下冻胀率变化曲线

    Figure  7.  Curve of frost heaving rate under different initial moisture contents

    图  8  冻胀率与含水率关系

    Figure  8.  Relationship between frost heaving rate and moisture content

    图  9  不同初始干密度条件下冻胀率变化曲线

    Figure  9.  Curve of frost heaving rate under different initial dry densities

    图  10  冻胀率与干密度关系

    Figure  10.  Relationship between frost heaving rate and dry density

    图  11  冻胀率拟合效果

    Figure  11.  Fitting effect of frost heave rate

    表  1  冻胀试验正交分析

    Table  1.   Orthogonal analysis of frost heave test

    试验编号T/℃ρd/(g∙cm−3)ω/%冻胀率/%
    1 −9 1.5 20 1.03
    2 −9 1.55 22 1.17
    3 −9 1.6 24 1.78
    4 −12 1.5 22 1.25
    5 −12 1.55 24 1.55
    6 −12 1.6 20 1.44
    7 −15 1.5 24 1.58
    8 −15 1.55 20 1.09
    9 −15 1.6 22 1.47
    Yj1 1.327 1.287 1.187
    Yj2 1.413 1.270 1.297
    Yj3 1.380 1.563 1.637
    Rj 0.086 0.293 0.450
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  • 收稿日期:  2020-01-06

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