冻融循环下粉质黏土不排水剪切性状的试验研究

以青藏高原粉质黏土为对象,进行冻融循环试验和三轴固结不排水剪切试验,研究冻融循环对压实粉质黏土应力-应变关系、孔隙水压力-应变关系、有效应力路径、临界状态线及抗剪强度指标等的影响。研究结果表明:试样在冻融循环前后的应力-应变关系分别为应变硬化型和应变软化型,抗剪强度随冻融循环次数增加而逐渐减小;剪切产生的孔隙水压力和破坏时的孔隙水压力系数均随冻融循环次数或围压增加而增大。应力空间p'-q平面上的有效应力路径在冻融循环后逐渐向左下侧移动,低围压下路径形态由单调增大型过渡为"S"型。孔隙水压力和有效应力路径特征均表明试样在冻融循环下由超固结状态向正常固结状态发展。临界状态线位置随冻融循环次数增加而逐渐下降,临界状态应力比也随之减小;与总应力强度指标相比,有效应力强度指标可以更准确地反映冻融循环和围压对土体力学性质的综合影响;黏聚力和内摩擦角的劣化规律可以采用Logistic函数拟合与预测。     

光伏直驱压缩式制冷装置对多年冻土路基热稳定性的影响

针对工程扰动引起的多年冻土退化与路基热稳定性问题,基于光伏发电技术与制冷技术,开发一种用于防治多年冻土退化的光伏直驱压缩式制冷装置,并开展现场应用测试与数值模拟研究。研究结果表明：新装置能够适应多年冻土地区的严寒环境,实现自动化运行,且装置运行期间,制冷管管壁热流密度随太阳总辐射量的增大而增大,平均热流密度为-4.1～-6.3 W/m2。与普通路基相比,制冷路基的热学稳定性得到显著提升,其中,冻土人为上限随着制冷管长度与管壁热流密度的增大而提高,随着制冷管埋置深度的增大先提高后降低,而冻土升温速率则随着制冷管长度、埋深与管壁热流密度的增大而降低。基于灰色关联理论分析可知,制冷功率对人为上限影响最显著,制冷管长度的影响次之,埋置深度的影响最小;而冻土升温速率对制冷管埋置深度最敏感,制冷功率次之,制冷管长度最小,建议设计施工时优先选择更为显著的因素加以调控。     

寒区路基地源热泵系统冻胀防控效果

为解决目前寒区路基冻胀病害难以根除和缺少冻胀灾后抢险措施的难题,设计了一种寒区路基地源热泵系统。结果表明：路基热泵宜采用直接膨胀式换热形式,实体装置可以自动化地输出40、 50、 60℃等不同水平供热温度,制热系数大于3.0,实现对地热能的高效收集、转化与传递。热泵运行第1、 5、 10 d的热作用半径分别达到0.76、 1.64、 2.30 m。案例模拟表明,在天然条件下路基中心冻结深度为0.89 m;而在人工供热条件下,冻结深度减小至0.2 m以内,土体升温幅度和热扩散范围随供热温度的提高而增大。实际应用中,面向冻胀快速解冻与应急抢险时,热泵沿路基纵向间距宜取2.0～4.0 m,供热容量设计为1.0～2.0 kW。