第1章引言凍融循環(huán)的研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述我國黃土大部分分布在西北地區(qū)，這類地區(qū)屬于季節(jié)性凍土地區(qū)[9]，在冬季，溫度下降導(dǎo)致水分在土壤中發(fā)生結(jié)晶凍脹，使土體發(fā)生膨脹。而土中水分分布又是不均勻的，從而導(dǎo)致土體發(fā)生凍脹也是不均勻的，向上發(fā)展則會改變路面的平整性，甚至把路面頂壞，影響行車安全。到了春季凍土開始融化后，土體孔隙中的水開始由固態(tài)逐漸地向液態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，這樣的變化通常造成土的體積發(fā)生收縮，路基容易發(fā)生不均勻下沉、翻漿等現(xiàn)象。在季節(jié)性凍土地區(qū)，如此反復(fù)的凍脹和融沉，就會對道路工程造成很大的危害。在西北地區(qū)工程建設(shè)中，通常采用摻入石灰、水泥和粉煤灰等材料來改良黃土，提高其抗凍脹性。楊梅[10]等往黃土中加入石灰、水泥和粉煤灰，發(fā)現(xiàn)摻入一定比例的無機(jī)結(jié)合料可以有效改善黃土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，降低了黃土的滲透性和壓縮性，把黃土的濕陷性質(zhì)進(jìn)行削弱，一定程度上提高了黃土的強(qiáng)度。陳四利等[11]研究了水泥土在凍融循環(huán)影響下的疲勞特性，隨著凍融循環(huán)的次數(shù)增加，水泥摻量較小時(shí)，水泥土的強(qiáng)度和疲勞壽命降低很快，并通過試驗(yàn)確定了增加水泥摻量可以有效提高水泥土的抗壓強(qiáng)度、抗凍性和疲勞壽命。圖1.2中國凍土地區(qū)分布圖[9]關(guān)于凍融循環(huán)的研究，國內(nèi)也有很多學(xué)者專家進(jìn)行了相關(guān)研究，在強(qiáng)度方面，馬巍等[12]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，石灰粉土的剪切強(qiáng)度特性在不同的凍融循環(huán)次數(shù)的影響下表現(xiàn)差異較大。在一次凍融后，石灰粉土的強(qiáng)度變化比沒加石灰的粉土要?jiǎng)×?，通過孔隙分析得知凍融作用削弱了石灰粉土顆粒間的膠結(jié)作用，孔隙體積大幅度增加，從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低比較明顯，而在10次凍融循環(huán)后石灰粉土的剪切強(qiáng)度最低。張虎元等[13]著重研究了水泥黃土在凍融循環(huán)條件下強(qiáng)度衰減的微觀機(jī)理。凍結(jié)過程中試樣中的水分或從外部補(bǔ)充的水分逐漸向凍結(jié)鋒面移動(dòng)，發(fā)生結(jié)晶并形成連續(xù)不斷的冰層。這個(gè)過程中冰層附近的水泥水化結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)被拉斷，融化后試樣出現(xiàn)弱面，其結(jié)果則是水泥黃土的耐久性降低。于基寧等[14]研究了青藏粉質(zhì)飽和粘土，認(rèn)為凍融作用影響土的強(qiáng)度降低有兩個(gè)原因，分別是孔隙水壓力和結(jié)構(gòu)性發(fā)生了改變，而強(qiáng)度的降低包含了抗剪強(qiáng)度的降低和有效應(yīng)力的降低兩個(gè)部分。董曉宏等[15]對重塑黃土進(jìn)行了直剪試驗(yàn)，研究了凍融循環(huán)次數(shù)對不同含水率重塑土強(qiáng)度的作用，發(fā)現(xiàn)在前5次凍融循環(huán)作用下直剪強(qiáng)度下降明顯，且低含水率重塑土變化范圍較大，之后隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，直剪強(qiáng)度幾乎不再發(fā)生改變。物理化學(xué)性質(zhì)方面，馬冰[16]研究發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)作用下石灰改良鹽漬土土中的粉粒含量增加比較明顯、液塑限稍微有所降低,增加石灰摻量對土的各項(xiàng)物理化學(xué)性質(zhì)改善更加明顯。楊成松等[17]研究了干容重和含水率在凍融循環(huán)條件下的變化，發(fā)現(xiàn)土樣的初始干容重大時(shí)，開始的凍融循環(huán)會降低干容重大小，初始干容重小則增大，但隨著循環(huán)次數(shù)增加，最后平均的干容重都會逐漸保持穩(wěn)定。王威娜等[18]在室內(nèi)展開了對凍融循環(huán)作用下路基土回彈模量的研究，通過控制含水率，發(fā)現(xiàn)隨著凍融次數(shù)的增加回彈模量一開始下降明顯，隨后逐漸趨于穩(wěn)定，不同含水率在初始幾次循環(huán)回彈模量受到的影響程度不一樣，其中低含水率變化較為明顯。羅小剛等[19]通過試驗(yàn)研究了凍融循環(huán)對各項(xiàng)土工參數(shù)的影響，揭示了凍結(jié)溫度是影響含水量和孔隙率的主要因素，外荷載也對凍融土有一定影響，凍結(jié)溫度越低時(shí)影響越大，而外荷載則在一定程度上抑制了這樣的影響作用。張貴生等[20]進(jìn)行了凍脹試驗(yàn)，通過分析凍融循環(huán)作用下土體的融沉變形，得到土樣的壓縮系數(shù)隨著凍融次數(shù)增加而增大，而粘土與砂土經(jīng)歷凍融循環(huán)作用后的表現(xiàn)也不同，前者表現(xiàn)為凍脹，后者表現(xiàn)為融沉。在結(jié)構(gòu)方面，齊吉琳等[21]在電子顯微鏡下觀察了凍融作用后黃土的微觀結(jié)構(gòu)，并對孔隙參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到大孔隙的數(shù)量有所增加，而面積相對減小，并聯(lián)系凍融對黃土的強(qiáng)度影響，總結(jié)了凍融作用通過改變黃土微觀結(jié)構(gòu)來改變黃土的土力學(xué)性質(zhì)。穆彥虎等[22]以隴西黃土為研究對象，對壓實(shí)土樣進(jìn)行電鏡掃描，發(fā)現(xiàn)凍融前土樣密實(shí)度良好，土顆粒緊湊，而隨著凍融次數(shù)的增加，顆粒間產(chǎn)生的冰晶破壞了骨架顆粒的形態(tài)以及連接方式，且冰晶融化后也無法恢復(fù)到凍融前的狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌奈⒂^結(jié)構(gòu)并趨于穩(wěn)定，而黃土的土力學(xué)性質(zhì)也隨之發(fā)生改變。參考文獻(xiàn)[1]孫建中.黃土地質(zhì)學(xué)[M].香港：香港考古學(xué)會出版社,2005.[2]楊廣慶.水泥改良土的動(dòng)力特性試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2003,(07):1156-1160.王銀梅,高立成.黃土化學(xué)改良試驗(yàn)研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2012,20(06):1071-1077.夏瓊,楊有海,耿瑄.粉煤灰與石灰、水泥改良黃土填料的試驗(yàn)研究[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào),2008(03):40-43+47.杜丹.石灰改良高速公路黃土路基的工程應(yīng)用[J].山東交通科技,2016(03):68-70+76.王翰越,蔣應(yīng)軍.石灰改良黃土路基填料抗凍性能分析[J].中國科技論文,2020,15(02):154-159.汪中衛(wèi),王海飆,戚科駿.土體小應(yīng)變試驗(yàn)研究綜述與評價(jià)[J].巖土力學(xué),2007(07):1518-1524.顧曉強(qiáng),楊峻,黃茂松,高廣運(yùn).干砂彈性參數(shù)測定的彎曲-伸展元試驗(yàn)[J].巖土力學(xué),2015,36(S1):220-224+229.徐學(xué)祖,王家澄,張立新.凍土物理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社,2001.4.楊梅,劉永紅.摻入石灰改良黃土性能的試驗(yàn)研究[J].路基工程,2007(01):53-54.陳四利,趙百強(qiáng),侯芮.凍融循環(huán)作用下水泥土疲勞特性[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):1-7.馬巍,徐學(xué)祖,張立新.凍融循環(huán)對石灰粉土剪切強(qiáng)度特性的影響[J].巖土工程學(xué)報(bào),1999(02):23-25.張立新,張虎元,馮珂.水泥黃土反復(fù)凍融條件下的強(qiáng)度衰減機(jī)理[J].冰川凍土,1993(01):175-181.于基寧,汪稔,譚峰屹.飽和粉質(zhì)粘土凍融力學(xué)效應(yīng)試驗(yàn)研究[J].巖土工程界,2008,11(12):48-51.董曉宏,張愛軍,連江波.反復(fù)凍融下黃土抗剪強(qiáng)度劣化的試驗(yàn)研究[J].冰川凍土,2010,32(04):767-77馬冰.凍融循環(huán)條件下石灰固化鹽漬土物理力學(xué)性質(zhì)研究及機(jī)理分析[D].吉林