冻融循环过程中土体的孔隙水压力测试研究.pdfVIP

第 36卷第 7期 岩 土 力 学 Vol.36 No. 7 2015年 7月 Rock and Soil Mechanics Jul. 2015 收稿日期：2014-04-10 基金项目：自然科学基金面上项目(No.；国家重点基础研究发展计划资助（973项目）(No. 2012CB026106)；国家自然科学基金优秀国家重 点实验室研究项目(No.；国家自然科学基金创新群体(No.；冻土工程国家重点实验室自主项目(No. SKLFSE-ZQ-31)；中国科学院 寒旱所青年人才成长基金。 第一作者简介：张莲海，男，1982年生，博士，主要从事冻土物理学方面的研究工作。E-mail: zhanglh@ 通讯作者：马巍，男，1963年生，博士，研究员，主要从事冻土力学方面的研究工作。E-mail: mawei@ DOI：10.16285/j.rsm.2015.07.005 冻融循环过程中土体的孔隙水压力测试研究 张莲海 1, 2，马 巍 1，杨成松 1 （1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 冻土工程国家重点实验室，甘肃 兰州 730000；2. 中国科学院大学，北京 100049） 摘 要：冻融循环对土的结构以及物理力学性质有着重要影响，其变化与冻融过程中的孔隙水压力变化有密切关系。但土体 冻结过程中的孔隙水压力测试一直是冻土土工测试试验的技术难题。针对这一难题，研发了一种适用于冻结土体孔隙水压力 测试的探头，并对砂土和粉质黏土在冻融循环过程中的孔隙水压力发展变化进行了实时监测，获得了圆柱试样冻融循环过程 中不同深度处的孔隙水压力变化过程。在冻结过程中，粉质黏土形成冻结缘区及可视的分凝冰，而砂土则无冻结缘及分凝冰 的形成。冻融循环过程中土体内部的孔隙水压力变化受温度、冻结速率、冻融循环以及土质等因素的影响。孔隙水压力随温 度的循环变化而经历周期性变化：冻结过程中，孔隙水压力不断下降，吸力不断增加；融化过程中，孔隙水压力增大。而冻 结速率、冻融循环及土质主要对孔隙水压力降的幅值变化产生影响。此外，冻结锋面位置附近孔隙水压力的下降、吸力的增 加，正是水分由未冻区向冻结区迁移的主要驱动力。根据以上试验结果及其理论分析发现，所研制的孔隙水压力探头具有一 定的实用性。 关 键 词：孔隙水压力；冻融循环；水分迁移；干密度 中图分类号：TU 445 文献标识码：A 文章编号：1000－7598 (2015) 07－1856－09 Pore water pressure measurement for soil subjected to freeze-thaw cycles ZHANG Lian-hai1, 2，MA Wei1，YANG Cheng-song1 （1. State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering, Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, Gansu 730000, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China） Abstract: The freeze-thaw cycles change the structure of soils and influence their physical and mechanical properties, which can in turn be closely related to the pore water pressure change. However, measuring the pore water pressure of freezing soils has always been a challenge task. Here a new pore water pressure probe is developed and used to measure variations of pore wat