【摘 要】
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季节性冻土地区渠道、隧洞等工程的衬砌结构破坏的主要原因是衬砌体下土层的反复冻胀变形。目前解决这一问题常见的方法是截水防渗、土层保温与垫层换填。垫层换填因施工简单、造价较低而使用普遍,其主要采用非冻胀性土换填冻胀性土,从而达到抗冻胀效果。而非冻胀性土的主要来源是风积沙、河砂、砂卵石等,考虑到上述材料运费较高、非冻胀性土易细粒土污染等原因,如果就地使用当地土改造抗冻胀垫层可达到事半功倍的效果。为此,本
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季节性冻土地区渠道、隧洞等工程的衬砌结构破坏的主要原因是衬砌体下土层的反复冻胀变形。目前解决这一问题常见的方法是截水防渗、土层保温与垫层换填。垫层换填因施工简单、造价较低而使用普遍,其主要采用非冻胀性土换填冻胀性土,从而达到抗冻胀效果。而非冻胀性土的主要来源是风积沙、河砂、砂卵石等,考虑到上述材料运费较高、非冻胀性土易细粒土污染等原因,如果就地使用当地土改造抗冻胀垫层可达到事半功倍的效果。为此,本文从掺入片状EPE材料抵消冰透镜体冻胀内力为出发点,研究了掺EPE重塑土的冻融特性与压缩特性。主要研究内容与取得的研究成果如下:（1）选取Q3黄土进行基本物理力学试验,从颗粒级配、液塑限与含水率等多个角度判定所选黄土为冻胀性土。（2）制作片状EPE材料,进行不同掺量的冻融试验,分析了冻胀量、温度梯度随EPE掺量的变化规律。研究表明:EPE材料掺入后可显著降低土体的冻胀量,抗冻胀效果显著,其中掺EPE材料开始冻胀的启动时间较零掺量普通重塑土推迟约3-10小时。（3）掺EPE材料冻胀过程中,试样中的温度梯度受到显著影响,具体表现在,随着EPE层数与片数的增多,土样中温度越高,且温度波动越显著,说明EPE材料起到阻止热量迁移的作用,即具备一定的保温性能。（4）EPE材料的掺入对土体融沉量有一定的消减作用,随EPE材料层数或每层数量的增加,这种消减作用越明显。最终体现出土体冻融过后的残余变形量随其内EPE材料层数或每层中片数的增加而不断增加。融沉结束后分层含水率测试表明,EPE材料显著阻滞了冻胀过程中的水分迁移。（5）EPE材料的掺入对土体冻融过程中水分的迁移有一定的阻滞作用,导致土体在冻结过程中冻结锋面的位置随土体内掺入EPE材料层数或每层中片数的增加而不断上移。因此,掺EPE材料的抗冻胀机理主要包括延缓土样内部热量迁移,阻滞水分迁移与冰透镜体的形成,抵消冰透镜体的冻胀内应力。（6）在高荷载下EPE材料的掺入能够显著降低冻融循环5次后黄土的压缩性,提高土体的压缩稳定性,且随着掺量增加效果越明显。压缩系数相较未冻融时最大可以降低44%。随着EPE材料掺量增加回弹指数呈较小趋势,循环荷载作用下的再压缩性也减小。在冻融循环5次条件下,EPE材料掺量存在一个回弹指数较小的最优值。
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