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原文传递冻融循环下黄泛区粉土动力特性演化规律研究

论文题名：	冻融循环下黄泛区粉土动力特性演化规律研究
关键词：	公路养护;路基粉土;动力性能;微观结构;演化规律;冻融循环
摘要：	翻浆是山东黄泛区公路的主要病害，本质上是路基土在温度、盐分和车辆交通荷载共同作用下动力强度丧失的表现，其成因与黄泛区路基土动力学特性紧密相关。山东黄泛区属于季节性冻土地区，地表有较厚粉土层，区域内地下水位较浅、且水中盐分浓度较高，由于粉土的毛细作用，盐渍化现象普遍，故研究冻融循环、盐分对路基粉土动力性能的影响具有重要意义。为了对山东黄泛区粉土公路路基处理提供理论基础，本研究通过对无盐土样和含盐土样开展有压冻融循环试验、无压冻融循环试验、振动三轴试验、超声波试验及核磁共振扫描成像测试，深入分析了盐分及冻融循环对土动力学性能和微观结构的影响: 　　(1)冻融循环、盐分均会降低粉土的动剪切强度，冻融循环期间施加一定竖向荷载能够提高土样动剪切强度。无盐粉土六次冻融循环后动剪切强度降低15.7％，含盐3％土样六次冻融循环后动剪切强度比无冻融时降低33.9％;在无冻融条件下，无盐粉土初始动剪切强度相比含盐量3％粉土高约19.6％;冻融六次后动剪切强度差提高到约36.9％。冻融循环中施加20kpa竖向压力的试件动剪切强度要比无压冻融试件的动剪切强度提高12.1％～16.5％。　　(2)冻融循环、盐分均会降低土样的动弹性模量。无盐粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的动弹性模量降低约26.7％，含盐量3％粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的动弹性模量降低45.2％，盐分增强了冻融作用降低动弹性模量的程度;未受冻融作用时，无盐粉土动弹性模量相比含盐量3％粉土高87.2kpa，约46.2％，六次冻融循环作用后，无盐粉土动弹性模量相比含盐量3％粉土高82.7kpa，约59.8％。　　(3)冻融循环、盐分均会增大土样的阻尼比。无盐粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的阻尼比提高约15.8％，含盐量3％粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的阻尼比提高约20.5％，盐分增强了冻融作用增大阻尼比的程度;未受冻融作用时，无盐粉土阻尼比相比含盐量3％粉土低约11％，六次冻融循环作用后，无盐粉土阻尼比比含盐量3％粉土低约15.9％。　　(4)冻结状态土样的超声波波速随冻融次数增加而减小。无盐粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的波速降低约0.32m/s，约15.5％，含盐量3％粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的波速降低0.283m/s，约14.3％，含盐量6％粉土六次冻融循环后比未受冻融作用时的波速降低0.277m/s，约14.2％;未受冻融作用时，无盐粉土的波速相比含盐量3％粉土的高0.078m/s，约3.78％，六次冻融循环作用后，无盐粉土波速比含盐量3％粉土波速高0.041m/s，约2.3％，无盐粉土的波速相比含盐量6％粉土的高0.116m/s，约5.62％，六次冻融循环作用后，无盐粉土波速比含盐量6％粉土波速高0.073m/s，约4.18％。　　(5)基于上述(1)、(2)、(4)项的研究，建立了冻结状态土样超声波波速损伤DV与动剪切强度损伤Dτ的关系模型、冻结状态时的土样超声波波速损伤DV动弹性模量的损伤DE的关系模型，借助该模型可通过现场实测超声波数据快速评估路基土的动力性能损伤。　　(6)通过核磁共振扫描成像测试发现:黄泛区粉土在冻融循环作用下，孔隙会变大，骨架重组，土颗粒排列方式改变，土颗粒间距变大，颗粒间接触面积减小，进而导致颗粒间接触力的降低，宏观表现为黄泛区粉土动力特性的改变。
作者：	刘泽群
专业：	道路与铁道工程
导师：	崔新壮;郑英杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文