第2期(总第269期） 山西交通科技
No .2
2021 年 4 月
SHANXI SCIENCE & TECHNOLOGY of COMMUNICATIONS
Apr .
冻融循环条件下黄土结构性参数变异性研究
康刚
(山西路桥集团
隰吉高速公路有限公司，山西太原 030002)
macosx摘要：目前，国内外针对冻融循环作用黄土结构性参数的定量研究较少，以季节性冻土地 区某高边坡土体为研究对象，进行不同冻融循环次数下压缩试验，计算结构性参数。试验结果 表明：随竖向压力增大，变异量及变异系数均降低，主要是因为荷载较大时，土体被压得较密 实，结构性更容易破坏扰动，
扰动后冻融作用对土的胶结结构影响力逐渐减弱；随冻融循环次 数增大，变异量逐渐增大，而变异系数初始阶段增大，到峰值后，逐渐减小，趋于稳定，循环次数 大时，平均条件下单次冻融循环对结构性的影响程度变低。
关键词：冻融循环；结构性参数；压缩试验；变异量；变异系数中图分类号:U 414.131
文献标识码:A
〇引言
黄土分布于我国中西部季节性冻土地区，是这 些地区的常用建筑材料，路基、边坡等均为黄土构筑 物，在其运营期间，都不可避免地要经受冻融循环作 用，对于冻融作用下土体特性的研究取得了一些成 果。倪万魁等叫人为随着冻融循环次数的增加，黄土 的原始胶结结构逐渐被破坏，颗粒重新排列，土的结 构越来越疏松，同级压力下土体的孔隙比不断增大； 冻融循环50次后土样的原始胶结已完全破坏，当压 力超过自重应力时会产生很大的附加变形。肖东辉 等12队为冻融循环作用通过破坏黄土颗粒的大小和 土体的骨架及组构影响黄土的孔隙率。通过颗粒分 析试验发现冻融循环后土体颗粒有变小趋势，且集 中分布在0.01 ~ 0.05 mm ，在冻融10次后颗粒大小趋 于稳定。在以往的研究工作中，针对冻融循环作用下 黄土结构性定量的系统研究较少|W !]，选取该地区某 边坡黄土为研究对象，该黄土液限较低，地区冻融温 差较大，周期性的冻结与融化持续改变着土体内部 结构，土体结构性会相应变化，这些特性变化会导致 土体工程性质的改变甚至劣化，开展研究具有重要 意义。
以山西季节性冻土地区晋西某处高边坡土体为 研究对象，现场取样，通过相关资料调研、理论分析、 室内试验等方法，对土样进行冻融作用并进行压缩
文章编号：1006-3528(2021 )02-0004-03试验，开展冻融循环对结构性的影响规律研究。
1试验用土
对晋西某高速公路边坡进行取土试验，开展常 规试验，基本物理性质指标如表1。
表1试验用土物理性质指标
土体液限
%tts是什么意思
塑限
%
塑性指数 /P
比重干密度pd g /cm 3天然含水率
%粉土
26.39
17.31
9.08
2.70
1.46
11.33
hw2试验仪器与试验方法
制备试样，进行冻融循环试验(图1 )。
图1恒温恒湿箱
保证密度一致，制备天然含水率原状试样、天然
含水率重塑试样、饱和原状试样均5个，分别进行冻 融循环0、1、2、4、8次，施加垂直荷载，进行压缩试验。试样置于恒温恒湿箱，调节冻结温度为零下 20 1，时间为12个小时，融化温度为5 t ，时间同样
收稿日期：2021 -01 -1丨；修回日期：2021 -02-03
作者简介：康刚（1971 )，男，山西祁县人，高级工程师，1997年毕业于山西省交通学校工程管理专
业。基金项目：山西交控集团科技项目（20-JKKJ
-58)
202丨年第2期康刚：冻融循环条件下黄土结构性参数变异性研究•5-为12个小时，循环相应的次数后，取出安装在压缩仪
器上进行试验。
3试验结果与分析
冻融循环作用下土的工程性质的变异性需要结
合冻融次数及冻融前后参数变化，引人变化量与变
异系数两个参数，从而确定物理性质变化的具体程
度，变异系数计算公式为：图2变异量随压力的变化规律曲线
K=\A-B\IN,(1)
式中为未经历冻融作用的土样结构性参数值;fi
为冻融作用后土样结构性参数值;/V为冻融循环次
数汰为变异系数，即冻融作用下结构性参数变化的
频率及剧烈程度。
3.1冻融循环条件下结构性参数求解bbk
进行压缩试验，根据不同条件下变形量，计算孔 隙比。
冻融循环次数畎次
图3变异置随冻融循环次数的变化规律曲线
表2原状黄土压缩试验
e yv=o yv=i N=2/V=4/V=8
P=50kPa 1.16 1.12 1.10 1.08 1.07
P=100 kPa 1.09 1.07 1.020.990.98
P=200 kPa0.990.930.880.860.84
P=400 kPa0.810.760.730.710.69
表3重塑黄土压缩试验
e AM)yv=i N=2y v=4N=S
P=50kPa 1.10 1.06 1.02 1.000.98
汽车空调如何维护^=100 kPa 1.010.960.920.900.88
P=200kPa0.910.860.820.790.77
P=400kPa0.770.720.690.670.66谢定义提出了结构性参数其表达式为：
3=冷=^^，⑵
m2S原
式中：为原状样变形量;Stg为饱和样变形量;S M为 重塑样变形量。
计算结构性参数，结果见表4。
表4 结构性参数
%yv=o N=\N=2y v=4/V=8 P=50kPa 4.15 3.90 3.01 2.23 1.84
P=100 kPa 2.86 2.60 2.00 1.67 1.52
P=200 kPa 2.00 1.69 1.40 1.31 1.24
P=400kPa 1.29 1.29 1.19 1.13 1.08 3.2冻融循环对黄土结构变异性规律
冻融循环次数及荷载对结构性参数变异量的影 响规律曲线如图2、图3所示。
由图2及图3可以看出，随竖向压力增大，土体结 构性变异量减小，是因为荷载较大时，土体被压得较 密实，结构性更容易破坏扰动，扰动后冻融作用对土 的胶结结构影响力逐渐减弱。鞋扣
冻融循环次数及荷载对变异系数的影响规律曲 线如图4、图5所示。
图4变异系数随压力的变化规律曲线
a7
(X6
«as
(X2
a i
〇*l~^~i-r------
0 2 4 6 8 10
冻融循环次数N/次
图5变异系数随冻融循环次数的变化规律曲线
由图4及图5可以看出，随冻融循环次数增大，变 异系数初始阶段增大，到峰值后，逐渐减小，趋于稳 定，循环次数大时，平均条件下单次冻融循环对结构 性的影响程度变低，而累加结构性参数变异量总体 呈增大趋势。
4结论
圣诞快乐的英文
本文采用常规固结仪及恒温恒湿箱，研究了冻 融循环作用下黄土结构性参数的变化规律，主要结 论如下：
a)随竖向压力增大，变异量及变异系数均降低，
土体结构性变异性逐渐减小，主要是因为荷载较大
•6.山西交通科技2021年第2期
时，土体被压得较密实，结构性更容易破坏扰动，扰
动后冻融作用对土的胶结结构影响力逐渐减弱。
b)随冻融循环次数增大，变异量逐渐增大，而变
transmissions
异系数初始阶段增大，到峰值后，逐渐减小，趋于稳 定，循环次数大时，平均条件下单次冻融循环对结构
性的影响程度变低。
a level学校
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Rearch on Variability of Structural Parameters of
Loess under Freeze-thaw Cycles
KANG Gang
(Xiji Expressway Co.,Ltd. of Shanxi Road &
Bridge Construction Group, Taiyuan, Shanxi 030002 , China)
Abstract: Currently,there is few quantitative rearch on the structural parameters of loess under freeze-thaw cycles in China.Focusing on the soil body of a high slope in asoned frozen region,the compression tests were carried out under different freeze-thaw cycles to calculate the structural parameters.The rearch results showed that,the variance and variable coefficient both decread with the increa of vertical pressure,becau when the load was large,the soil was compacted and the structure was disturbed easily,which reduced the influence of the freeze-thaw cycles on the cementitious structure of the soil.W ith the increa of the freeze-thaw cycles,the variance incread,and the variable coefficient incread initially,then decread gradually and tended to be stable.The more the freeze-thaw cycles,the lower the effect of single freeze-thaw cycle on the structure under average conditions.
Key words: freeze-thaw cycles;structural parameter;compression test;variance;variable
number是什么意思
coefficient
