考虑荷载影响的黄土冻胀特性研究

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0076

冰川冻土 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (4): 1249-1255.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0076

考虑荷载影响的黄土冻胀特性研究

王铁行¹(), 赵再昆¹(), 金鑫², 郭静静¹, 梁谊³

^1.西安建筑科技大学土木工程学院, 陕西西安 710055
^2.西安工业大学建筑工程学院, 陕西西安 710021
^3.机械工业勘察设计研究院有限公司, 陕西西安 710043

收稿日期:2018-08-20 修回日期:2019-10-07 出版日期:2020-12-31 发布日期:2021-01-21
通讯作者: 赵再昆 E-mail:wangtx@xauat.edu.cn;zhaozaikun@126.com
作者简介:王铁行（1968 - ），男，陕西富平人，教授， 2001年在长安大学获博士学位，从事黄土工程理论和实践方法研究. E-mail： wangtx@xauat.edu.cn
基金资助:
陕西省自然科学基础研究重点项目(2020JZ-49)

Frost heaving characteristics for loess under different load

Tiehang WANG¹(), Zaikun ZHAO¹(), Xin JIN², Jingjing GUO¹, Yi LIANG³

^1.College of Civil Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an 710055，China
^2.College of Civil and Architecture Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an 710021，China
^3.China Jikan Research Institute of Engineering Investigations and Design，Co. ，Ltd，Xi’an 710043，China

Received:2018-08-20 Revised:2019-10-07 Online:2020-12-31 Published:2021-01-21
Contact: Zaikun ZHAO E-mail:wangtx@xauat.edu.cn;zhaozaikun@126.com

摘要/Abstract

摘要：

黄土的冻胀特性与土体的含水率、土体的密度以及外部荷载关系密切。在室内对不同含水率、不同密度的黄土试样施加不同荷载，进行了冻胀试验研究。结果表明：黄土试样的冻胀率随着荷载增加呈指数形式递减；冻胀率在土样含水率越大时随干密度的变化越大；在自由冻胀状态下，冻胀率随干密度的变化较大，施加荷载后随干密度的变化较小。在荷载水平较高时，冻胀率随着含水率增大而增大，但增加幅度相较于自由冻胀显著降低。对于密度相同、作用荷载相同的土样，含水率增大时冻胀率线性增大。黄土地区的冻胀影响因素中，荷载、含水率、干密度对冻胀影响是依次减小的。对不同含水率、不同干密度以及不同作用荷载条件下的黄土冻胀试验结果进行拟合，得到了可综合考虑含水率、干密度和荷载的冻胀预报模型。

关键词: 冻胀, 黄土, 荷载, 含水率, 干密度

Abstract:

The frost heave is obviously restrained by the load， but it still exists when the load is quite large. At present， there are few studies on the frost heave under high load. To evaluate high load effected frost heave， the frost heaving test of loess samples considering the effect of water content， density and load was carried out， which revealed the close relationship between the frost heaving rate of loess and soil water content， density and load. The tests indicated that， when the upper load of soil sample is small， the frost heave rate decreases greatly compared with that under the natural state. While the load continues to increase， the restraining effect of load increment on frost heave decreases. The frost heave rate decreases exponentially with the increase of load. The freeze-heaving rate of loess varies greatly with the dry density under free freeze-heaving condition. The frost heaving rate of loess samples has little change with the dry density after the load is applied. The greater the water content of soil sample， the greater the change of frost heave with dry density. The frost heave ratio increases linearly with the increase of water content. When the load level is high， the frost heaving rate increases with the increase of water content， but the increase amplitude is significantly lower than that of free frost heaving. Among the factors affecting frost heaving in loess area， the load has greatest influence on frost heaving， followed by the water content and the dry density. Moreover， by fitting the test results of soil samples with different water content and dry density under different loads， the frost heaving prediction model of unsaturated loess is obtained.

Key words: frost heave, loess, load, water content, dry density

中图分类号:

P642.1

王铁行, 赵再昆, 金鑫, 郭静静, 梁谊. 考虑荷载影响的黄土冻胀特性研究[J]. 冰川冻土, 2020, 42(4): 1249-1255.

Tiehang WANG, Zaikun ZHAO, Xin JIN, Jingjing GUO, Yi LIANG. Frost heaving characteristics for loess under different load[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2020, 42(4): 1249-1255.

图/表 8

表1

图1

表2

图2

图3

图4

表3

图5

参考文献 27

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液限w_L/%	塑限w_P/%	塑性指数I_P	颗粒含量/%
液限w_L/%	塑限w_P/%	塑性指数I_P	>0.05 mm	0.05~0.005 mm	<0.005 mm
34.4	18.1	16.3	16.09	61.56	22.35

ρ_d/（g·cm^-3）	w/%	P/kPa	η/%	ρ_d/（g·cm^-3）	w/%	P/kPa	η/%
1.53	13	0	0.101	1.62	25	0	0.911
1.53	13	100	0.013	1.62	25	100	0.166
1.53	13	200	0	1.62	25	200	0.110
1.53	13	300	0	1.62	25	300	0.054
1.53	13	400	0	1.62	25	400	0.001
1.53	20	0	0.345	1.62	30	0	1.463
1.53	20	100	0.056	1.62	30	100	0.203
1.53	20	200	0.013	1.62	30	200	0.158
1.53	20	300	0	1.62	30	300	0.113
1.53	20	400	0	1.62	30	400	0.067
1.53	25	0	0.773	1.70	20	0	0.242
1.53	25	100	0.081	1.70	20	100	0.062
1.53	25	200	0.032	1.70	20	200	0.036
1.53	25	300	0	1.70	20	300	0.024
1.53	25	400	0	1.70	20	400	0.022
1.53	30	0	1.225	1.70	25	0	1.025
1.53	30	100	0.172	1.70	25	100	0.086
1.53	30	200	0.083	1.70	25	200	0.056
1.53	30	300	0	1.70	25	300	0.052
1.53	30	400	0	1.70	25	400	0.034
1.62	20	0	0.341	1.70	30	0	1.614
1.62	20	100	0.087	1.70	30	100	0.236
1.62	20	200	0.041	1.70	30	200	0.174
1.62	20	300	0.001	1.70	30	300	0.130
1.62	20	400	0	1.70	30	400	0.115

序号	T/℃	w/%	ρ_d/（g·cm^-3）	P/kPa	η/%
1	-3	20	1.62	300	0.001
2	-3	25	1.53	200	0.032
3	-3	30	1.70	100	0.236
4	-3	20	1.53	100	0.056
5	-3	25	1.70	300	0.052
6	-3	30	1.62	200	0.158
7	-3	20	1.70	200	0
8	-3	25	1.62	100	0.166
9	-3	30	1.53	300	0
均值1		0.019	0.029	0.152
均值2		0.083	0.108	0.063
均值3		0.131	0.096	0.018
极差R		0.112	0.079	0.134

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Frost heaving characteristics for loess under different load

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