非饱和原状黄土冻融强度研究

【目的】对非饱和原状黄土经历冻融循环后强度的变化规律进行研究,为分析黄土地区冻融病害机理提供参考。【方法】制备含水率分别为16.5%,20.5%,24.0%,29.0%和32.5%的非饱和原状黄土,采用可设定温度的冰柜冻结及室外融化的方法进行冻融循环处理,冻结温度分别为-8,-13,-21℃,冻融循环次数分别为1,3,5,7次,然后对冻融循环后的土样进行直剪试验,得到受冻融循环影响的土体抗剪强度参数,分析冻融循环次数、含水率、冻结温度对黏聚力和内摩擦角的影响规律。基于-21℃下黏聚力随冻融循环次数变化的数据,拟合得到黏聚力劣化模型表达式。【结果】在16.5%,20.5%,24.0%,29.0%和32.5%含水率下,-21℃冻融循环7次之后土样黏聚力分别由24.50,18.52,12.69,9.56和7.56kPa降低到21.04,13.52,7.45,2.60和0.23kPa,含水率32.5%的原状土样黏聚力减小量最大。同一含水率下黏聚力随冻融循环次数的增加呈指数减小,随着冻结温度的降低,黏聚力变化并不明显。内摩擦角在冻融循环后增加量为1°~2°。拟合得到了非饱和原状黄土黏聚力劣化模型表达式,其拟合结果与实测结果的相关系数均在0.937以上,计算值与实测值基本吻合,拟合度较高。【结论】同一含水率下原状黄土黏聚力随冻融次数的增加呈指数减小。冻结温度对不同含水率原状土样冻融后黏聚力与内摩擦角的影响不显著。

Freezing-thawing strength of unsaturated undisturbed loess