冻融作用对土物理力学性质影响的试验研究

冻融过程中土结构由于受冷生作用的影响，导致冻融后其物理力学性质发生变化。在寒区进行路堑开挖、新削边坡和路基修建等工程活动时，会使土体新近暴露于冻融作用之下，在相关的变形和稳定性分析中，必须考虑其物理力学性质的变化。随着青藏公路和铁路的修建以及其他冻土地区工程建设的广泛开展，我国的寒区岩土工程建设将遇到同样的问题。目前，冻融作用对土物理性质影响的研究已经比较深入，而冻融作用对土力学性质的影响却缺乏系统的研究，也没有综合的规律性提出，有待进一步深入研究。 本文以两种冻胀敏感性土——兰州黄土和青藏粘土为研究对象，考虑冷端温度和干容重两个影响因素，详细研究了土样的冻融特性、冻融后其物理力学性质的变化规律。研究表明，密实兰州黄土试样的冻融特性和冻融后其物理力学性质的变化规律，随冷端温度的变化呈现良好的线性关系；而随着干容重的逐渐增大，期间存在一个临界干容重，此处冻融前后土样的物理力学性质基本不发生变化，在临界干容重两侧，土样的冻融特性以及冻融前后土样的物理力学性质的变化趋势不同。这是因为在不同的干容重下，土样的饱和含水量和孔隙比是不同的，从而使得冻融过程中孔隙水的冻结量、迁移量、未冻水含量不一样，进而对土体有效应力的影响也不同。试验分析表明，两种土的冻融特性以及冻融后物理力学性质的变化规律基本一致，只是由于二者矿物组成、颗粒成分、颗粒结构的些微差异，使得某些试验结果存在量上的差异，而青藏粘土相较于兰州黄土对冻融作用更敏感