温度和围压耦合作用下饱和红粘土的热特性试验研究

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温度对饱和粘性土力学特性的影响是近年来岩土工程领域一个热门课题,它在热能存储、地热开发、供热管道设计、核废料处置、地基加固等领域有重要实用价值。然而,国内这方面研究较少,也缺乏有针对性和系统的研究成果。本文利用室内试验,对温度和围压耦合作用下饱和红粘土热特性进行了试验研究。试验仪器包括温度控制系统、围压控制系统、反压控制系统和孔隙水压力测量系统。试验方案设计排水试验和不排水试验两个对比组,两组温度变化范围均为20。C-80。C,都设置50kPa、100kPa、150kPa、200kPa四种固结压力。基于本文的试验结果,分析了试样热固结过程中温度、孔隙水压力、固结体应变演变过程,并通过热特性机理的分析解释了孔隙水压力和固结体应变的演变过程。研究表明:温度变化过程与固结压力大小无关,随着试验温度升高,温度上升速率逐渐减慢,而在降温过程中则正好相反。在不同的有效固结压力作用下饱和土试样孔隙水压力变化趋势及固结体应变变化趋势类似。温度升高过程中,温度导致的孔隙水压力不断增大,温度达到设定值,孔隙水压力达到峰值,温度降低过程中,温度导致的孔隙水压力不断减小,温度达到设定值,孔隙水压力达到最小值。有效固结压力增大,孔隙水压力峰值增大,但归一化孔隙水压力减小。温度较高的变温阶段,孔隙水压力变化量及土样体应变都增大。此外,温度升高后的固结排水量大于温度在降低后的吸水量,经过升温降温过程,试样总体产生收缩变形。
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