北极冻土的化学元素背景及其分布特征

为了解北极的土环境背景值的分布和变化，利用Ｘ射线荧光光谱法对北极４个地点的３６个冻土样品的２７种化学成分进行了浓度测定，给出了北极地区４个不同地点的平均化学元素浓度和范围，并与全球平均值作了比较。认为北极的大多数元素含量与全球平均水平相当；Ｎａ显著低于全球平均，而Ａｓ去显著高于全球平均。     

高寒地区输电线路锥管板条装配式基础抗冻拔性能试验研究∗

高寒地区分布大量多年冻土,传统的现浇基础由于其抗冻拔性能差、施工周期长,不易采用,考虑受力合理, 施工快速便捷,提出一种可灵活拼装的锥管板条装配式基础。为了分析该种形式基础的抗冻拔特性,开展了5、-10、-15 ℃三种温度梯度条件下的冻结试验,分析了温度场、地基冻胀力、冻胀位移、基础本体应变的变化规律。研究结果表明：① 基础顶部冻拔位移小于地基冻胀位移,由于基础的“约束冻胀”作用,距基础边缘最远处冻胀位移最大;② 地基冻胀力与相应处冻胀位移之间呈正相关,冻胀力随温度降低而增大,且增加幅度随着温度的降低而加大;③ 基础本体所受拉应力远小于材料屈服强度,地基表面首先出现发状细微裂纹,随着后期冻胀力的释放, 裂缝逐渐扩张、延伸;④ 对于以承受上拔荷载为主的输电线路基础可采用回填非冻胀材料、基础表面光滑处理、优化结构形式等工程措施提高其抗拔性能。     

Arrhenius公式和环境作用动力学对压缩橡胶的精度比较

目的 精确描述压缩橡胶永久变形率的变化规律,准确评估其使用寿命。方法 应用环境作用动力学理论,建立压缩橡胶永久变形率的变化微分方程,求解微分方程得到压缩橡胶永久变形率变化规律的微分方程通解。再以氟硅橡胶为例,通过高温加速试验获取其在100、125、150、175、200℃下的试验数据,分别采用环境作用动力学通解和阿伦尼乌兹公式建立氟硅橡胶压缩永久变形率模型。最后,与3.5 a的自然环境试验数据进行对比。结果 应用环境作用动力学理论建立的氟硅橡胶压缩永久变形率模型与3.5 a自然环境试验数据的最大误差约为3.32%,而应用阿伦尼乌兹公式建立的氟硅橡胶压缩永久变形率模型的最大误差约为14%。结论 阿伦尼乌兹公式只适用于没有环境作用或固定环境作用下的物质特征变化,而环境作用动力学方程中,有明确的环境作用项σ,适用于复杂环境作用下物质特征变化规律的描述。     

FX-4和FX-17典型橡胶密封圈加速老化性能研究

目的 研究FX-4和FX-17典型橡胶密封圈的加速老化性能。方法 对初始压缩率为14%和20%的FX-4和FX-17这2种橡胶密封圈,进行5个温度点不同时长的加速老化试验,通过试验测定FX-4和FX-17橡胶密封圈的拉伸强度、扯断伸长率、硬度以及压缩永久变形等4个性能指标,并进行分析和比较。结果 硬度指标随老化温度以及老化时间的变化不明显。拉伸强度与扯断伸长率在200℃老化试验后,均出现明显的下降趋势,但在同一老化温度下老化10、70d后,拉伸强度与扯断伸长率未发生明显的变化。在较低的老化温度时,压缩永久变形率随老化温度以及老化时间的变化不明显;在150、200℃温度老化后,压缩永久变形率随着老化时间的增加而呈上升趋势。结论 FX-4与FX-17橡胶密封圈的压缩永久变形率在老化温度点较低时,受温度的影响不显著,在同一温度下随老化时间的增加呈上升趋势;在老化温度点较高时,压缩永久变形率随着老化时间的增加而呈上升趋势。     

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。     

环境模拟技术在冻土及冻融研究中的应用

本文就冻土、冻融产生的机理,不同冻土区域工程施工的特点以及环境模拟技术在冻土及冻融研究中的应用做了一定的阐述。     

硅橡胶低温环境性能研究

目的 研究低温环境对硅橡胶性能的影响。方法 探究硅橡胶6141和6144在-55℃长期低温环境下的压缩永久变形性能变化规律,以及不同低温环境对2种硅橡胶邵氏硬度和拉伸性能的影响,并通过DSC和TMA对材料热效应和弹性恢复行为进行分析。结果 在-55℃的低温环境下,随着时间的延长,硅橡胶的低温压缩永久变形会发生突变。当低温持续时间达到27 d后,硅橡胶6141和6144的低温压缩永久变形分别达到81%和92%,出现失效。对比-25℃和-55℃低温环境下的硬度和拉伸性能发现,随着温度的降低,材料拉断伸长率先增加、后降低,拉伸强度和硬度逐渐增大。当温度降低到-55℃时,由于材料产生结晶,硅橡胶6141和6144的拉伸强度分别增大58%和72%,稳定后的硬度值分别增加25和36。通过DSC和TMA研究发现,硅橡胶会在低温下产生结晶,回弹性降低。在-55℃低温环境下,通过TMA测试得到的6141和6144压缩永久变形分别为60%和62%。结论 在长时间的极端低温环境下,硅橡胶会缓慢发生结晶,使硅橡胶材料在高于其玻璃化转变温度和结晶温度范围内出现性能突变,发生失效。     

多年冻土区铁路路基沉降变形研究与思考

根据青藏铁路路堤、路堑过渡带冻土路基分层沉降变形现场监测资料,笔者分析了路基变形的来源及机理。研究结果表明,路堑段,路基沉降变形主要来源于路基换填土层的固结变形;零填段,路基沉降变形主要来源于路基基底以下至原冻土上限之间活动层的压密变形;路堤段,路基沉降变形主要来源于高温-高含冰量冻土在较高附加应力作用下产生的压缩及蠕变变形,该变形在目前尚无明显衰减趋势,且相同时期各层沉降量明显比路堑段及零填段大,必须引起注意;最后从国内外研究现状讨论了系统开展高温-高含冰量冻土区路基变形研究的必要性和紧迫性。     

施工过程环境保护措施和方法研究

本介绍了青藏铁路唐古拉山段，施工过程中针对青藏高原脆弱的自然生态环境、特殊的冻土环境和水土流失，采取的有效的环境保护措施和方法，取得了良好的效果。     

旬东煤矿井下永久避难硐室构建研究

避难硐室的构建研究对硐室安全避险功能的实现具有重要意义。根据旬东井下人员分布及巷道布置情况,确定利用4-2采煤区现有巷道构建100人规模永久避难硐室;根据巷道尺寸、人均面积及设备体积等,计算得硐室有效宽度为4.6m,高度为3.5m,总长度为63.4m,人均面积为1.2m2;通过气密试验,测定0.135MPa避险区内外压差可达1980Pa;通过分析人员避险需求,确定旬东永久避难硐室生命保障系统由防火防爆系统、密闭缓冲系统、气幕隔绝系统、供氧系统、制冷除湿系统及附属系统组成。