论文部分内容阅读
宁夏冬季严寒,历年平均极端最低气温-28.4℃,土壤冻结深度大。黄土在宁夏分布广,沟渠、蓄水库等黄土工程众多。宁夏黄土毛细水上升高度大,冻胀性强,加之冬灌使地下水位显著升高,浅层土壤含水率增加,强烈的冻融作用使黄土工程性质严重劣化。基于以上问题,本文结合宁夏气候和黄土区域性特点,研究了宁夏冬灌区黄土的冻融效应,分析了冻融对宁夏黄土冻融变形、压缩性、抗剪强度和湿陷性等的影响规律,揭示了作用机理和主导的影响因素,建立了冻融效应的关系模型。研究结果对冬灌区黄土工程的冻害评价与防治具有重要指导意义。具体得知:(1)随冻融次数的增加,冻胀率、压缩系数增量、粘聚力损失及湿陷系数增量均增大,融沉系数随冻融次数变化的规律与补水条件和初始干密度有关。冻融引起的上述变化均在初始几次冻融内剧烈,一定次数后趋于稳定。(2)非补水条件下,非饱和黄土的冻胀率随初始干密度和含水率的增大而增大,融沉系数随初始干密度的增大而减小,随含水率的增大而增大。补水条件下,饱和黄土的冻胀率在10次冻融内随初始干密度的增大而减小,之后则增大,融沉系数随初始干密度的增大均减小,冻融变形达到稳定所需的冻融次数增大。(3)非补水条件下,冻融引起的非饱和黄土的压缩系数增量随初始干密度或含水率的增加而增大;补水条件下,饱和黄土的压缩系数增量在10次冻融内随初始干密度的增大而减小,之后随之增大;补水较非补水,冻融效应增大明显;压缩系数增量与冻融变形率间呈良好的线性相关,可由冻融变形来预测冻融后的压缩量变化,黄土冻融后压缩性增加主要是由其孔隙比增大引起。(4)含水率一定,粘聚力损失随初始干密度的增加而增大;初始干密度一定,粘聚力损失随含水率的增加而减小,内摩擦角无明显规律。(5)含水率一定,湿陷系数增量随干密度的增大而增大;初始干密度一定,湿陷系数增量随含水率的增大先增大后减小;湿陷系数的冻融效应存在最不利含水率,约为22.0%,应尽量避免在最不利含水率下受冻。(6)初始干密度、含水率、补水条件和冻融循环次数均是影响黄土冻融效应的重要因素。在无外界水补给时,增加密实度可有效防止冻害;但补水条件下的反复冻融,应设置隔水层和采取降、排水等措施。