有压条件下湿粘土结冰温度的研究.pdfVIP

粘 j簦 前 棠 维普资讯 第 卷 第 期 冰 川 冻 土 ¨ №．， 1996年 JOURNALOFGLAcT0LoGY AND GE0cRYoLoGY 1996 ) ～ t 磐 有压压条条件件下下湿湿粘粘土土结结冰冰温温度度的的研研究究。。／～尹≥ 午 李 毅 崔广 吕恒林 摘 要 应用过冷原理研制的冰点仪，对 种含水事的湿牯土，在 。～ 。M 外载 的范围进行结冰温度变化规律的试验研究，获得牯土的结冰温度与外载、含水率的关系和 变化规律。 关键词 结冰温度 冰点仪 牯土 冻结工程 在进行湿砂的结冰温度与含水率和外载关系的研究中，发现不饱和水的砂结冰温度 与外载无关。在此基础上，对湿粘土的结冰温度进行试验研究，以探讨结冰温度与外 载、含水率间的关系。 1 试验设备及方法 研制了应用过冷原理来判定结冰温度的冰点仪。为了确保过冷现象的发生，经过多 次试验，获得了砂土、粘土在低温下发生过冷结冰现象的适宜的设备结构尺寸和参数， 并设计制造了冰点仪。它可承受额定压力为 20MPa，标定最大压力为 24MPa。为提 高测量的灵敏度和精度，应用高灵敏度 的半导体热电阻制造温度传感器溯量温度，分辨 率可达 0、01℃。精度受标定用温度计限制，为 ±0、1℃ 为检验该冰点仪和传感器的可 靠性，进行 了对 比试验。与应用结冰时电阻率突变原理的冰点仪及传感器进行对 比试 验，试验材料为蒸馏水、含水砂和湿粘土，加载范围 0～20MPa。试验证明，过冷现 象均十分明显，两种冰点仪和传感器所测结果相当一致(图 1)，说明该冰点仪和半导体 嘣 时 问／rain 温度，℃ 图 1 两种测量结冰温度方法对比(2OMPa) a接过睁原理的测值 Ib按电阻率突变原理的测值 F1g I TI-econtrastber enthetwome删 remethodsor恤 e血 gpoJn! ①车文于1995年5月10日收到 属国家 自然科学基金资助项 目 维普资讯 44 冰 川 冻 土 l8卷 热 电阻传感器是稳定而可靠的 试验系统由冰点仪、数据采集系统、加载和压力控制系统、制冷和供冷系统组成。 试验时将配制的试样放人冰点仪中，试样需填满。然后加载、稳压，再置人冷浴中进行 冻结试验，同时采集数据。 2 试验安排及试样配制 按含水率不同，将粘土试样分为4组，其含水率分别为48．8％，30．6％，26．9％和 16．7％。试验用徐卅I粘土，其液 限为 43．3％，塑限为 25．2％。4组试样制样 时，均用微 波炉将粘土烘干、碾碎，用粘土粉和蒸馏水配制成上述含水率，装入冰点仪。然后从 0 MPa压力开始，以 2MPa为步阶，共分 l1步进行试验，一直到加载值为 20MPa为 止，试验 中测定其结冰温度 3 试验结果及分析 图 1为用过冷原理与电阻率突变原理两种测结冰温度的方法，对蒸馏水在有压条件 下测结冰温度的冻结试验。从图 1可知，两种方法所测得的结冰温度是一致 的。图2和 图2 含水率 W=48．8％的粘土过玲冻结过程 Fig2 Thefreezingprocessofclaywithwatercontent 一488％ 图3为第 1组和第 3组 的粘土试样过冷冻结过程 曲线。从中可以容易地判定结冰温度 。