文档摘要：为探究冻融条件下粉砂质泥岩冻胀力演化规律与变形特征,针对干燥及饱和状态粉砂质泥岩,开展冻结温度分别为-5,-10和-20℃,融化温度为30℃岩体室内冻融循环试验,结合扫描电镜揭示其冻融特征及劣化机制.结果表明:饱和岩石冻胀力演化可分为孕育、陡增、平衡、融化波动及消散5个阶段,随温度降低冻胀力峰值增长、冻胀力孕育时间减少呈二项式关系;干湿状态对粉砂质泥岩冻融变形过程影响显著,饱和岩石冻融变形可分为降温冻缩、降温冻胀、低温冻缩、冻缩平台、升温融胀、升温融缩及融化平台7个阶段,而干燥岩石仅存在降温冻缩、冻缩平台、升温融胀及融化平台4个阶段;饱和岩样冻融应变特征值远大于干燥岩样,且均随冻融周期增大,其残余应变、最大应变在不同温度路径下呈指数函数关系增长,-5,-10和-20℃冻结温度下饱和岩样残余应变增长幅值分别为341.05με、377.27με、545.53με,最大应变增长幅值为355.85με、476.64με、536.36με;冻融变形与冻胀力存在一定对应关系,冻胀力萌生时,冻胀变形达到峰值,融化时冻胀力的二次峰值对应融缩变形峰值;冻融劣化包含温度损伤、溶蚀损伤与冻胀损伤,三者反复循环作用,使粉砂质泥岩产生显著冻融劣化.研究结果可为优化寒区工程安全建设及营运提供参考.
Abstract：Tostudytheevolutionarypatternsanddeformationcharacteristicsofsiltymudstoneunderfreeze-thawconditions,laboratoryfreeze-thawcycletestswereconductedonthedryandsaturatedsiltymudstonewithfreezingtemperaturesof-5,-10,and-20℃,andthawingtemperatureof30℃,respectively.Thefreeze-thawcharacteristicsanddeteriorationmechanismswererevealedbyscanningelectronmicroscopy.Theresultsshowthattheevolutionofthefrost-heavingforceofsaturatedrockcanbedividedintofivestages:incubation,steepincrease,equilibrium,meltingfluctuation,anddissipation.Thepeakoffrost-heavingforceincreaseswithdecreasingfreezingtemperature.Theincubationtimeoffrost-heavingforcedecreaseswithdecreasingfreezingtemperature,exhibitingaquadraticrelationship.Thedryorwetstatesignificantlyimpactsthefrostdeformationofsiltymudstone.Thefrostdeformationinsaturatedrockcanbecategorizedintosevenstages:coolingandfreeze-shrinkage,coolingandfreeze-heave,low-temperaturefreeze-shrinkage,freeze-shrinkageplatform,heatingandthawexpansion,heatingandthawcontractionandthawplatform.Thedryrockonlyexperiencesfourstages:coolingandfreeze-shrinkage,freeze-shrinkageplatform,heatingandthawexpansion,andthawplatform.Thestraincharacteristicsofsaturatedrocksduringfreeze-thawaresubstantiallygreaterthanthoseofdryrocks.Boththeresidualstrainandthemaximumstrainexhibitexponentialgrowthundervarioustemperatureconditions.Themagnitudeofresidualstrainincreasesby341.05με,377.27με,and545.53μεatfreezingtemperaturesof-5,-10,and-20℃,respectively,andthemaximumstrainincreasesby355.85με,476.64με,and536.36με,respectively.Thereisacertaincorrespondencebetweenfrostdeformationandfrost-heavingforce.Thefrostdeformationreachesthepeakwhenthefrost-heavingforceisgenerated.Thesecondarypeakofthefrost-heavingforceduringthawingcorrespondstothepeakofthethawingdeformation.Thedegradationprocessoffreeze-thawencompassestemperaturedamage,corrosiondamage,andfrostdamage.Thesefactorsrepeatedlyinteractwitheachotherandresultinsignificantfreeze-thawdegradationofsiltymudstone.Theresearchfindingscanoffervaluableinsightsforoptimizingthesafetyandoperationalaspectsofengineeringprojectsincoldregions.
作者：曾铃 刘赛 于晓伟 刘杰 Author：ZENGLing LIUSai YUXiaowei LIUJie
作者单位：长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙410114长沙理工大学水利与环境工程学院,湖南长沙410141
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(6)
分类号：TU411
关键词：岩石力学 冻融循环 冻胀力 冻融变形 劣化机制
Keywords：rockmechanics freeze-thawcycle frost-heavingforce frostdeformation deteriorationmechanism
机标分类号：TU445U45TU528.01
在线出版日期：2024年7月16日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家自然科学基金，湖南省自然科学基金资助项目，湖南省自然科学基金杰出青年基金资助项目，湖南省水利科技项目，交通运输行业重点科技项目，长沙市杰出创新青年培养计划不同温度路径与干湿状态下粉砂质泥岩冻融特征及劣化机制[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(6)曾铃 刘赛 于晓伟 刘杰为探究冻融条件下粉砂质泥岩冻胀力演化规律与变形特征,针对干燥及饱和状态粉砂质泥岩,开展冻结温度分别为-5,-10和-20℃,融化温度为30℃岩体室内冻融循环试验,结合扫描电镜揭示其冻融特征及劣化机制.结果表明:饱和岩石冻...参考文献和引证文献
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关键词：岩石力学,冻融循环,冻胀力,冻融变形,劣化机制,
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