融土

通過對粉質(zhì)黏土凍融后微觀結(jié)構(gòu)特征的研究發(fā)現(xiàn)，土樣經(jīng)過一個(gè)凍融循環(huán)后礦物成分并無明顯變化; 內(nèi)部的孔隙大小發(fā)生了變化，土樣凍融后比表面積、孔隙率較凍前增大。以上海原狀和凍融后的暗綠色粉質(zhì)黏土為研究對象，結(jié)合該土體凍結(jié)前后的微結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖片，對比分析土體凍融后動(dòng)力特性變化的微觀機(jī)理，表明土體強(qiáng)度削弱來自凍結(jié)時(shí)水分膨脹對土體微觀結(jié)構(gòu)的破壞。以上海第四層淤泥質(zhì)黏土為研究對象，研究土體凍結(jié)溫度對孔徑、孔隙形狀、定向性、面孔隙度和面孔隙比變化的影響。通過補(bǔ)水條件下的凍融循環(huán)試驗(yàn)，對不同凍融循環(huán)次數(shù)的壓實(shí)黃土進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，土樣內(nèi)部冰晶的生長及冷生結(jié)構(gòu)的形成導(dǎo)致土樣中孔隙體積增加，土顆粒受到擠壓并形成新的土骨架結(jié)構(gòu)，證實(shí)了凍融對黃土結(jié)構(gòu)的削弱作用。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，土孔隙排列向均勻化發(fā)展，圓形度呈上升趨勢。 2100433B

融土物理特性

孔隙特性：凍融作用降低松散土體的孔隙比，增加密實(shí)土體的孔隙比，經(jīng)多次凍融循環(huán)后土體的干容重趨于某一定值，即孔隙特征趨于穩(wěn)定，且這一定值與土體的初始干容重?zé)o關(guān)，而與土體的種類有關(guān)。

滲透性：凍融循環(huán)作用使得土的結(jié)構(gòu)變化，經(jīng)常導(dǎo)致滲透率變化幾個(gè)數(shù)量級。研究發(fā)現(xiàn)已融黏土的滲透系數(shù)比同樣成分的原狀土要大3～10 倍。試驗(yàn)研究證明，這種現(xiàn)象是由于在凍融過程中土體中的細(xì)顆粒增多，土體中產(chǎn)生縱向裂隙所致。

融土力學(xué)特性

強(qiáng)度特性：在溫度荷載作用下原狀土受到擾動(dòng)，其力學(xué)性能發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為黏聚力和摩擦角的變化。原狀土及不同解凍條件下的融土固結(jié)排水剪切試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)凍融后，黏聚力降低，內(nèi)摩擦角增大，且融化溫度對融土的強(qiáng)度影響很小。在不同凍結(jié)溫度和融化溫度、不同凍融循環(huán)次數(shù)、開放和封閉體系條件下對凍融飽和原狀粉黏土試樣進(jìn)行了不固結(jié)、不排水剪切試驗(yàn)也得到了以上結(jié)論，并且發(fā)現(xiàn)隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，5～7 次凍結(jié)循環(huán)后黏聚力和內(nèi)摩擦角逐漸趨于穩(wěn)定。

壓縮特性：凍融作用下土體的孔隙特征發(fā)生變化，從而壓縮特性也將發(fā)生變化。研究發(fā)現(xiàn)凍融后土體的壓縮性增大，土體發(fā)生軟化。同一凍結(jié)條件下( 冷端溫度-10℃) 初始干重度對凍融前后土的力學(xué)性質(zhì)有一定的影響。

凍融作用對土體的物理力學(xué)特性產(chǎn)生了明顯影響，主要從其基本的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行著手，但涉及的土質(zhì)較少，尤其缺少對河相和海相軟土的研究。

項(xiàng)目的背景：本項(xiàng)目擬考慮土釘在凍融土中峰值摩阻力的計(jì)算為主要科學(xué)問題，主要考慮數(shù)學(xué)解析建立注漿壓力和上覆土壓力改變條件下的土釘-土接觸面模型，并進(jìn)行室內(nèi)外大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，分析多個(gè)參數(shù)的變化對土釘峰值摩阻力與顯摩擦系數(shù)的影響。研究內(nèi)容：本項(xiàng)目擬針對土中壓力注漿土釘?shù)姆逯的ψ枇橹饕芯繉ο螅鶕?jù)土釘周圍的壓力注漿大小分析土釘與土的界面接觸機(jī)理，結(jié)合室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)研究不同注漿壓力對土釘拉拔峰值摩阻力的影響，系統(tǒng)的分析不同飽和度與土釘峰值摩阻力的關(guān)聯(lián)性，分析壓力注漿和上覆土壓力的變化對峰值摩阻力及顯摩擦系數(shù)的影響性。重要結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)，基于小孔擴(kuò)張理論和土釘-土破壞面的概念可以進(jìn)行土釘峰值摩阻力計(jì)算的解析模型，結(jié)合歷史試驗(yàn)和本項(xiàng)目的室內(nèi)外模型試驗(yàn)驗(yàn)證，得到了不同工況下土釘峰值摩阻力和顯摩擦系數(shù)隨注漿壓力、上覆土壓力的關(guān)聯(lián)規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)注漿壓力會(huì)和上覆土壓力相互作用影響土釘?shù)姆逯的ψ枇ΑＭ玲數(shù)哪Σ料禂?shù)對于飽和度的依賴性要明顯低于對灌漿壓力與上覆土壓力的依賴性。土釘表面粗糙度的增加利于調(diào)動(dòng)更多的土釘摩阻力，土釘?shù)姆逯的ψ枇﹄S著土釘?shù)拇植诙纫虻脑黾佣尸F(xiàn)線性增大。關(guān)鍵數(shù)據(jù)：在所有試驗(yàn)在松散和壓實(shí)的土體重摩擦系數(shù)值隨著飽和度的增加而顯著地減少，飽和度的增加會(huì)減少釘土之間的粘結(jié)力，導(dǎo)致土釘峰值摩阻力顯著降低。土釘表面粗糙度的增加利于調(diào)動(dòng)更多的土釘摩阻力，土釘?shù)姆逯的ψ枇﹄S著土釘?shù)拇植诙纫虻脑黾佣尸F(xiàn)線性增大。結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行了多種適合巖土工程監(jiān)測的不同種類的傳感器研發(fā)，包括測量土壓力、小位移、溫度、傾角等的傳感器，其中傳感器的分辨率最高達(dá)到0.01kPa，位移傳感器的分辨率達(dá)到0.01mm，壓力傳感器的最高分辨率達(dá)到0.002kPa，科學(xué)意義：基于本項(xiàng)目的土釘-土的界面接觸模型，工程師可以根據(jù)基本的現(xiàn)場土體的力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行不同壓力注漿條件下的土釘峰值摩阻力計(jì)算，該計(jì)算模型比較簡單實(shí)用，同時(shí)可以考慮利用提高土釘釘孔的粗糙度、高壓力注漿來充分提高土釘?shù)姆逯的ψ枇Α?2100433B

春季我國北方地區(qū)土釘支護(hù)系統(tǒng)多因土體凍融作用可能發(fā)生破壞，凍土地區(qū)壓力注漿可以增強(qiáng)土的密實(shí)性和抗剪強(qiáng)度，而提高抗拔摩阻力對土釘是采用壓力注漿的核心目標(biāo)。本項(xiàng)目擬使用理論分析與模型試驗(yàn)方法探索凍融土中壓力注漿土釘?shù)目拱螜C(jī)理，根據(jù)室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果分析壓力注漿時(shí)長對土釘釘孔內(nèi)水泥殘余壓力幅值的影響、土體顆粒級配與土體壓實(shí)度變化對凍土中土釘峰值摩阻力的影響、凍土融化前后土釘峰值摩阻力的變化特征；使用理論分析方法建立凍土中的土釘抗拔模型，輔助以小孔擴(kuò)張理論分析壓力注漿土釘周圍土體的應(yīng)力，最終利用土釘拉拔試驗(yàn)結(jié)果與理論模型進(jìn)行相互驗(yàn)證。項(xiàng)目成果對于明確壓力注漿時(shí)土釘與凍土的接觸變化機(jī)理，理解土體凍融作用對壓力注漿土釘摩阻力的影響，對凍土地區(qū)的土釘系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的應(yīng)用前景。

土壤滑動(dòng)體上部移動(dòng)較顯著，向下逐漸減慢，直至停止。使巖屑土層揉皺、彎曲。而很少有折斷現(xiàn)象。一般出現(xiàn)在中緩坡上，形成舌狀向下伸出的坎階。在凍土地區(qū)形成的土壤滑動(dòng)稱“凍融土溜”或“融凍泥流”。