【摘 要】
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地下交通、煤炭开采等工程常遇砂土交错和地下水极为丰富的软弱地层施工难题,可利用液氮使土体处在超低温冻结状态以达到土层稳定和加固的目的,因此,探究超低温冻土的抗压强度对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义.为揭示超低温冻结黏土单轴抗压力学性质变化规律,对含水率为17％,20％,23％的土样进行-10℃～-180℃的单轴压缩试验.结果表明:冻土温度高于-80℃时,呈弹塑性破坏,低于-80℃时,呈脆性破坏;冻土抗压强度随温度降低,先呈线性增加,当温度低于-80℃后强度基本稳定,并对温度与冻土抗压强度进行拟合,
【机 构】
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东北农业大学水利与土木工程学院,黑龙江 哈尔滨 150030
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地下交通、煤炭开采等工程常遇砂土交错和地下水极为丰富的软弱地层施工难题,可利用液氮使土体处在超低温冻结状态以达到土层稳定和加固的目的,因此,探究超低温冻土的抗压强度对于工程施工的长期稳定和安全具有重要意义.为揭示超低温冻结黏土单轴抗压力学性质变化规律,对含水率为17％,20％,23％的土样进行-10℃～-180℃的单轴压缩试验.结果表明:冻土温度高于-80℃时,呈弹塑性破坏,低于-80℃时,呈脆性破坏;冻土抗压强度随温度降低,先呈线性增加,当温度低于-80℃后强度基本稳定,并对温度与冻土抗压强度进行拟合,拟合效果较好;含水率在17％～23％,冻土抗压强度随含水率增加而增大,冻土弹性模量随温度降低呈上升趋势,且含水率越高弹性模量越大.最后,对比分析了4种应力–应变方程对超低温冻土关系的适用性,发现幂函数和双曲线公式拟合超低温冻土应力–应变关系精度较低,拟合效果并不理想;复合幂指数模型对弹塑性破坏过程拟合精度较好,并能准确地描述该过程的屈服和破坏情况,但对于脆性破坏段的应力–应变曲线并不适应,因此该模型有一定的局限性;黏弹塑性方程对冻土应力–应变关系拟合精度最好,后引入温度函数,改进黏弹塑性方程,提出与冻土温度有关的复合型方程,该方程拟合精度更高,补充了超低温冻土应力应变方程理论,可以为实际工程提供理论参考.
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