干密度和温度对冻结膨胀土单轴压缩特性影响的试验研究.docx

干密度和温度是决定冻结膨胀土单轴压缩特性的两个关键因素。冻结膨胀土是指含有吸湿性矿物的土壤，在冻结状态下表现出显著的体积变化和力学特性改变。这种类型的土体在寒冷地区尤其是长距离调水工程的渠道建设中常见，并且对工程安全构成威胁。 在低温环境下，土体会经历冻结过程，导致土颗粒间的冰晶形成和土体结构的变化，进而影响其压缩性能。干密度是土壤单位体积的质量，直接影响土体的孔隙结构和强度。研究表明，干密度的增加通常会提高土体的抗压强度，因为更密实的土体有较少的孔隙空间，使得冰晶生长的空间受限，从而降低因冻结引起的体积膨胀和土体破坏的风险。 温度则直接决定了土体是否处于冻结状态及其冻结的程度。随着温度的降低，土体中的水分会凝固成冰，导致体积膨胀。这一过程可能导致土体内部应力的重新分布，可能引发裂缝或结构破坏。试验中选择了-15℃、-10℃、-5℃和-2℃四个温度工况，模拟实际环境中可能出现的不同冻结条件，以全面理解温度对冻结膨胀土力学特性的影响。 试验方法包括试样的制备和单轴压缩测试。试样采用标准的圆柱形状，通过控制含水率、干密度和击实工艺来制备。含水率保持在最优值21.7%，干密度选择5个不同的级别，代表不同的压实度，以研究压实度对土体强度和变形特性的影响。每个干密度和温度组合进行3次平行试验，以获取可靠的数据。 通过这样的试验设计，研究者可以分析干密度和温度如何影响冻结膨胀土的应力应变关系、破坏模式、抗压强度和弹性模量。这些研究成果对于理解和预测寒区膨胀土地段的冻害机制至关重要，也为渠基土的治理提供了科学依据，有助于确保长距离调水工程的安全稳定运行。例如，通过优化干密度和采取适当的防冻措施，可以减少因冻结膨胀导致的渠道结构破坏，从而降低维护成本并延长工程寿命。