季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究.pdf
《季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、水 力 发 电第 卷第 期 年 月 .季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究夏明海 秦子鹏 王泽成 李栋伟 季 安 何 锦 吕向兵 李 成(伊犁哈萨克自治州奎屯河流域水利工程灌溉管理处 新疆 奎屯 浙江水利水电学院水利与环境工程学院 浙江 杭州 东华理工大学土木与建筑工程学院 江西 南昌 中核华泰建设有限公司 广东深圳 新疆生产建设兵团第七师水利工程管理服务中心 新疆 奎屯)摘 要:为研究冻融循环下纤维改良粉砂土路基的含水率、干密度、纤维掺量对土体热物理学特性的影响规律 通过开展室内导热系数测试试验 测得不同含水率、干密度、纤维掺量改良粉砂土的导热系数 分析不同因素对改良粉砂土导热系数的影响
2、 结果表明 在干密度、纤维掺量以及冻融次数相同的情况下 改良路基土的导热系数随含水率的增大呈非线性增长 且当含水率超过 时 增长速率减小 试验范围内导热系数为 /()在含水率、纤维掺量以及冻融次数相同的情况下 改良路基土的导热系数随干密度的增大呈指数增长 且当干密度超过 /时 增长速率减小 试验范围内导热系数为 /()在含水率、干密度以及冻融次数相同的情况下 改良路基土的导热系数随纤维掺量的增大线性减小 试验范围内导热系数为 /()在含水率、干密度以及纤维掺量相同的情况下 改良路基土的导热系数随冻融循环次数的增大线性减小 试验范围内导热系数在 /()研究成果可为西部粉砂土分布地区工程建设提供参
3、考关键词:冻融循环 路基 粉砂土 改良土 聚丙烯纤维 导热系数 收稿日期:作者简介:国家自然科学基金资助项目()新疆兵团科技计划项目()江西省自然科学基金项目()东华理工大学研究生创新基金项目().作者简介:夏明海()男 新疆奎屯人 高级工程师主要从事寒区水利工程运行与管理工作 王泽成(通信作者)./第 卷第 期夏明海等:季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究 ./.中图分类号:文献标识码:文章编号:()0引言高速铁路的迅速发展 引发人们对季节性冻土区的关注 由于季节性冻土区昼夜温差大、气温正负交替、水文地质与工程地质等复杂因素 导致路基极易发生冻胀 对高速铁路的建设和运行造成很大的影响 我
4、国是冻土资源最丰富的国家之一仅次于俄罗斯和加拿大 在全球范围内位列第三而季节性冻土是我国最主要的冻土类型之一 在我国的东北、西北、华北等高纬度地区均有季节性冻土 占全国总面积的 其中冻土深度在 以上在季节性冻土中占有 季节冻土区的铁路设施会改变空气与大地之间的热交换条件及水热传递的方式 使路基在运营过程中会逐渐积累热量 路基土温度升高进而导致季节性冻土融化 造成道路的病害问题 无论是冻胀还是融沉过程的研究都会涉及土体温度场的分析 而土中温度随时间的变化是土中热量传递的外在表现 故而温度问题可以当作是热量传递问题季节冻土区工程施工中 导热系数对于冻土及建筑材料是十分重要的物理参数 代表土体的导热
5、能力 冻土中热量的传播速度及温度场的分布都由其决定 陈之祥等以温度、干密度、含水率等因素为变量 研究其对冻土导热系数的影响分析冻土导热系数存在的误差及原因 提出了修正冻土导热系数测试结果的方法 崔福庆等搭建了多种导热系数测试方法及测试平台 运用理论模型测试量进行估算 从测试结果准确性、适用土性类别等多方面对各类测试方法进行了对比 甄作林等采用热常数分析仪进行冻土导热系数的测试探讨了含水率和干密度对砂土导热性能的影响 并对砂土的导热系数理论预测进行分析 段妍等采用热探针法进行室内试验 测试不同含水率对砂土以及黏土的导热系数的影响 采用最小二乘法对其进行拟合 验证导热系数与含水率之间的关系 最终发
6、现导热系数与含水率之间呈线性关系对于冻土区路基来说 揭示其导热特性及影响规律 对路基热工设计及预防措施有极大的参考价值 为此 本文以西部地区某铁路路基典型土样 粉砂土为研究对象 采用瞬态热线法对土样的导热系数进行室内测试 分析不同影响因素对路基导热系数的影响规律 为冻土区路基热传导率的测量提供参考1土的基本物理性质 试验材料本文室内试验所用土样取自我国西部某季节冻土区铁路路基 深度为 将取回的土进行前期处理 对土样进行烘干并碾碎 进行颗粒分析、比重、液塑限、最优含水率及最大干密度试验 其最大干密度为 /最优含水率为 天然含水率为 相对密度为 天然孔隙比为 试样制备室内试验纤维改良粉砂土的制备方
7、法如下:预估每个试样所需要的土量 将已烘干粉碎的备用土样取 放入盆中 按照设计纤维掺入量(、)向盆中加入纤维 按照设定初始含水率加入纯水并继续搅拌为防止手动搅拌不均匀 用搅拌机搅拌均匀 将搅拌好的土放在室内进行标准养护放置 再进行制样 为尽量减小因纤维搅拌均匀度不同而导致试验误差 制作试样时首先将干土与纤维搅拌均匀后再加水搅拌2导热系数测试 试验仪器试验测试仪器选用西安夏溪电子科技有限公司自主研发的瞬态热线法导热系数仪 见图 该仪器导热系数测试范围为 /()使用温度范围为 在主页面设定好相应参数即可进行测量 试样采用静压压制法 测试过程中 将探头放置在 个相同样品中间 见图 试验设计为研究含水
8、率、纤维掺入量、干密度 及冻融循环次数 这 种因素对改良粉砂土导热系数的影响 设置 组试验方案 见表 水 力 发 电 年 月 .图 导热系数测试系统图 导热系数现场测量表 导热系数试验设计方案含水率/干密度/纤维含量/冻融循环次数 制作样品时 将粉砂土置于培养箱中干燥 直至恒重 称量出各因素所需质量的粉砂土、纤维及纯净水 先用搅拌器对粉砂土和纤维进行均匀搅拌再把不同质量水均匀喷到混合物上 用保鲜袋密封 配制目标含水率、的试样 取出土样 按规定的试样体积、密度、含水量等指标 将所配好的混合土称出相应质量放入模具内 利用小型压力机对其进行静力压实 达到规定的干密度后 静置 再进行脱模和标号样品的尺
9、寸为圆柱形 直径 高 每组制作 组平行试样 并以两对交叉方式进行测量计算出平均值 以此来确定试件的导热系数3结果分析本试验只考虑常温条件(即融土)、低温条件(即 冻土)状态下的含水率、干密度、纤维掺量 以及冻融循环次数 对改良粉砂土导热系数 的影响 忽略土体本身的结构和构造对导热系数的影响 试验研究和分析均采用控制变量法 含水率影响下导热系数变化规律常温、低温条件改良粉砂土含水率与导热系数的关系见图 从图 可知 在干密度、纤维掺量以及冻融循环次数相同的情况下 改良粉砂土的导热系数随含水率的增大呈非线性增长 常温条件下含水率在 范围内 改良粉砂土的导热系数逐渐增大 从 /()增长到 /()图 改
10、良粉砂土含水率与导热系数的关系第 卷第 期夏明海等:季节冻土区纤维改良路基土热物理学特性研究 .低温条件下 含水率 范围内 改良粉砂土的导热系数逐渐增大 从 /()增长到 /()此外 当土体中的含水率低于时 土体的导热系数增加的速率较含水率大于时要高 这是因为土体中的含水量增加使单位质量土体中的固体颗粒相对减少 从而导致改良粉砂土的导热系数增加缓慢 当含水率增加到某一值时 土体中的导热系数会趋于某一固定值 相同条件下 冻土的导热系数大于常温土 其原因为常温土为三相体系 即空气、水以及固体颗粒 而冻土为四相体系 即空气、未冻水、冰及固体颗粒 冰的导热系数近似为水的 倍 且冰在土体中有胶结作用 使
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 季节 冻土 纤维 改良 路基 物理学 特性 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。