正融土无侧限抗压强度试验研究

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1、北京交通大学硕士学位论文正融土无侧限抗压强度试验研究姓名：刘琳申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：刘建坤20071201摘要我国东北、西北、华北处于季节冻土地区，建筑物的冻害十分普遍。与其它工程相比，该地区的铁路路基工程除受到土质影响外，更容易受到水分条件、外界环境温度和外荷载等因素的影响。上述因素的综合作用使得该地区的既有线路出现严重的冻害，该现象已经引起了人们的高度重视。冻土在寒冷环境中的冻结和融化作用塑造着独特的冷生现象和自然景观，加上人类对这一系统的积极参与。构成了协同发展的冻土环境。

2、随着对冻土地区自然资源的开发和经济的发展，许多国家的政府机构、高等院校、公路、机场、石油开采、采矿、工业及军事设施等部门都在冻土工程的有关方面作了一些理论和试验研究，以期解决冻土工程中存在的各种问题。特别是地处季节性冻土区的广大北方地区的铁路路基，其冻胀、翻浆冒泥等病害现象严重，常引起路基的下沉或失稳、甚至出现轨道变形，严重制约了高速铁路的发展，同时也影响了既有铁路的安全运营。因此，季节性冻土的冻胀、融沉特性研究日益受到广泛关注。季节性冻土融化时，出现强度大幅度下降的弱化现象，这将导致季节冻土区内路

3、基春季翻浆冒泥、地基失稳。为探明路基土融化过程中的强度弱化机理以及在此基础上制定有效的冻害预防措施，进行冻土的单轴无侧限抗剪强度试验，分析各因素对土的应力应变关系和强度的影响。结果表明：含水量、冷却温度、融化温度是冻土强度弱化的重要影响因素。含水量在18％～20％之间存在一个临界值，即最佳含水量。在该临界值，冻土的破坏强度达到最大值，土的各项力学性能最优。小于该临界值，土的破坏属于脆性破坏；大于该临界值，土的破坏逐渐趋于塑性破坏，应力应变关系呈现硬化趋势。含水量大于23％，土样不发生强度破坏而出现变

4、形破坏。土作为松散材料的堆积体，在组构上呈现出高度的各向异性、非均质性、非连续性和随机性，在力学性能上表现出强烈的非线性、非弹性和粘滞性，土的本构模型就是反映这些力学性态的数学表达式。文中用线性方程和高斯公式组成的分段函数对冻土融化时的应力应变关系曲线进行拟和，发现吻合很好。该公式可以对正融土不同冷却温度、融化温度和含水量下的应力应变特性进行预测，可在实际工程中推广应用。对处于融化过程中的冻土施加动荷载，分析动荷载作用下的累积应变和振动次数之间的关系，并与静荷载试验进行比较，为正融土在冻荷载作用下的

5、变形研究提供试验依据。关键词：冻土融化强度弱化含水量冷却温度融化温度方程拟和动荷载ABSTRACTSeasonalfrozensoilwidelydistributesinnortheastandnorthwestofChina，andhascausedalotofdamagestoconstructions．Comparedtootherprojects，railwayprojects，especiallyinoldones，gallmoreeasilybeaffectedbysomefactor

6、s～suchaswater，soilquality，minustemperature，outerload，etc．Freezingandthawingeffectsoffrozensoilareparticularnaturalphenomena．Besides，humanbeinghavebeenparticipatingintheseprocesses，whichmakeupofthecorporatedevelopmentoffrozensoilenvironment．Withtheexplo

7、ituretonaturaltesoBrceandthedevelopmentoftheeconomy，manystategovernments，institutions，universities，departmentsofroad，airport，oil，mine，industryandmilitaryallhavebeendoingsomeresearchsonfrozensoilprojects，hopingtosolveallkindsofproblemsinconstructions．Es

8、peciallyinthenorthregions，foundationinstabilityandtrackdeformation，canscdbyfrostheavingandmudmumping，havebeenseverelyrestrictingthedevelopmentofhighspeedrailway．Therefore，researchesonthefrostheavingandthawingcharacteristicoffrozensoilha