冻融循环对黏质粗粒土抗剪强度影响的试验研究

通过室内循环冻融循环试验和三轴不固结不排水(UU)压缩试验研究了循环冻融作用与细砾组含量(P_(2-5))对黏质粗粒土抗剪性能的影响。结果表明,冻融循环作用对黏质粗颗粒土的应力—应变曲线性状具有一定的影响,可使其由未冻融的应变软化向应变硬化转变的趋势,但随着细砾组P_(2-5)含量的增加,冻融作用对其影响逐渐减弱。随着冻融循环次数的增加,土样剪切强度呈现逐渐衰减,且在5～9次冻融循环次数后基本保持不变,多次循环冻融作用后剪切强度最大衰减幅度可达40%。弹性模量随冻融循环次数的增加上下波动较大但整体呈现下降趋势。在抗剪强度指标方面,冻融作用对黏聚力影响比较显著,随着冻融循环次数的增加,黏聚力逐渐减小,最大衰减幅度可达65%,而内摩擦角上下波动较大无明显趋势。此外,随着细砾组P_(2-5)含量的增加,剪切强度、弹性模量及抗剪强度指标均呈现不同程度的减小,这与粗粒土内部粗颗粒和细颗粒占比及其强度发挥机制有关。     

化学溶蚀及冻融循环作用下砂岩的力学特性研究∗

选取云南的砂岩作为试验岩样，研究砂岩经过化学溶蚀及冻融循环作用下的力学特性。通过对砂岩在3种水化环境(PH=3的HCl溶液、PH=7的水溶液、PH=12的NaOH溶液)作用后分别进行循环冻融试验，并在不同冻融循环温度 (-20 ℃、-30 ℃、-40 ℃、-50 ℃)作用下对试样进行单轴压缩试验和三点弯曲试验。结果表明：砂岩经过化学溶蚀和冻融循环作用下的劣化损伤模式主要受冻融循环温度及不同水溶液影响，在不同的水溶液中，单轴抗压强度、弹性模量、应力峰值和断裂韧度均随着冻融循环温度的降低而逐渐降低；HCl溶液浸泡后的砂岩损伤变量最大，而在对砂岩有修补作用的NaOH溶液中出现了负损伤的变化。     

多次冻融循环人工盐渍土路基模型试验研究∗

青藏铁路西宁至格尔木段为典型的季节性冻土区铁路，冻害频发，严重影响铁路的正常使用和安全运营，为了整治路基体发生冻害，结合成熟的注浆技术和传统撒盐法，提出注盐法整治路基冻害。在室内模型箱中填筑实体模型，进行封闭系统中多次冻融循环条件下人工盐渍土路基模型试验，探究人工盐渍土路基中温度、水分、盐分以及变形规律，验证注盐法整治路基冻害的可行性。试验结果表明：路基土体内温度变化趋势符合环境温度变化趋势的余弦函数变化波动规律，土体内温度变化较环境温度变化推迟36 h左右；温度梯度是引起水分迁移的主要因素，越接近冷端，迁移量越大，在冻结锋面处达到最大；在封闭系统中，盐分随着水分向冷端运移，但是盐分运移量较低，随着周期的推进，盐分呈逐渐降低的趋势；随着温度的周期性变化路基顶面的变形呈现出有规律的冻胀和融沉现象，但是最大冻胀量为0.08 mm，可见路基盐化之后路基土体基本不产生冻胀变形。     

冻融作用下寒温带针叶林土壤碳氮矿化过程研究

以大兴安岭落叶松林土壤为研究对象,设置8℃恒温和-5-8℃冻融循环（1个冻融循环为在-5℃培养24 h,后在8℃培养24 h）2个处理,进行30 d的室内培养实验,探讨了寒温带针叶林土壤在冻融交替时期的碳氮矿化过程及其相互关系。结果表明,培养温度和培养时间对土壤碳矿化速率和碳矿化累积量均有显著影响。第1次和第5次冻融循环后,冻融处理土壤的碳矿化速率显著高于恒温培养下土壤的碳矿化速率;第7次和第15次冻融循环后,冻融土壤碳矿化累积量显著低于恒温土壤的碳矿化累积量。土壤氮矿化速率没有受到培养温度、培养时间以及二者交互作用的影响,但培养时间和培养温度对土壤净氮矿化累积量有显著的影响。第5、7、15次冻融循环后,冻融处理的土壤无机氮净矿化累积量低于恒温培养的土壤无机氮净矿化累积量。经过30 d的培养,恒温处理下的土壤碳、氮矿化累积量（碳累积量：92.82μg·g-1,氮累积量73.76 mg·kg-1）是冻融处理下（碳累积量：65.51μg·g-1,氮累积量33.45 mg·kg-1）的1.42倍和2.21倍。土壤碳矿化累积量与土壤净氮矿化累积量均为正相关关系,但在相同的碳释放量下冻融循环处理土壤累积的无机氮较少。以上结果表明,冻融循环减少了大兴安岭寒温带落叶松林土壤碳排放和无机氮的累积,有利于土壤碳的固持和减少养分的流失。     

冻融对MNA技术修复石油污染土壤的影响

文章以实际污染土壤和模拟污染土壤为对象,研究了不同冻融循环次数(0、6、9、15、27次)、不同冷冻温度(-10、-20、-30℃)和不同土壤含水率(30%,50%,80%)条件下土壤团聚体组成、土壤酶活性和石油类浓度等参数变化。结果表明:(1)在相同含水率下,2种污染土壤都是随着冻融频次增加,2 mm粒径团聚体比例显著减少,而0.25～2 mm粒径团聚体比例显著增加。土壤含水率增加至50%时,显著降低2 mm粒径团聚体比例,提高0.25～2 mm和0.25 mm粒径团聚体比例。(2)冻融作用对污染土壤中脲酶有促进作用、过氧化氢酶和脱氢酶有抑制作用,脲酶最多提高63.07%、过氧化氢酶活性最多降低了26.25%,脱氢酶降低了3.32%。(3)冻融前后实际污染土壤中烷烃降低1.87%,而模拟污染土壤中烷烃降低1.65%,去除效果不明显。冻融交替循环从根本上改变了土壤形态,有利于污染物在土壤中自然衰减,对石油污染土壤的自然及强化修复有效支撑。     

冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构的影响研究∗

冻融循环作用显著影响固化剂加固效果和固化土物理力学特性。为研究冻融循环作用对 F1 加固黄土强度与微观结构特性的影响，对不同掺量、不同冻融次数的 F1 固化黄土试样开展三轴不固结不排水试验及电镜扫描试验，探讨冻融前后 F1 加固黄土抗剪强度参数及微观孔隙结构变化规律。研究发现，F1 可显著改善黄土持水特性和压实特性。当 F1 掺量为 0.3 L/m³ 最佳掺量时，与黄土相比，F1 固化黄土塑限和最优含水率分别减少 2.65% 和 7.22%，液限和最大干密度分别增大 7.92% 和 9.83%；F1 显著增大黄土黏聚力与内摩擦角。0 次和 15 次冻融循环时 ，与未冻融黄土相比 ，0.3 L/m³ 掺量 F1 固化黄土的黏聚力分别增大 36.82% 和 16.64%，内摩擦角分别增大 16.92% 和 4.63%；与黄土相比，冻融循环 15 次时 F1 固化黄土中微孔隙增大 6.28%、小孔隙减少 17.84%，孔隙面积比和平均分形分维数分别减小了 20.4% 和 0.67%，表明经 F1 固化后黄土形成更加稳定的层状堆叠结构，显著改善冻融循环作用下微、小孔隙的演化和发育，提高密实度、增强力学性能和抗剪强度。