ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И МАКРОСКОПИЧЕСКАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ГРУНТА В УСЛОВИЯХ ЗАМОРАЖИВАНИЯ-ОТТАИВАНИЯ В ГОРНЫХ РЕГИОНАХ Microstructure evolution and macromechanical degradation laws of expansive soils under freezing and thawing conditions in high-cold regions

Wanjun Ye, Zhuang Guo, Zihao Zhou, JinYang Tian, Jin Cui

Аннотация


Проанализированы механизмы разрушения пучинистых глинистых грунтов в ходе циклов замораживания-оттаивания, характерных для горных регионов. Результаты сканирующей электронной микроскопии образцов показали, что более высокое содержание влаги коррелирует с более сильным разрушающим воздействием циклов замораживания-оттаивания на грунт. Обнаружено, что крупные частицы внутри грунта распадаются на более мелкие частицы, а количество мезопор значительно увеличивается. Цикл замораживания-оттаивания усиливает развитие пор и увеличивает повреждение грунта. Макроскопическая прочность в соответствии с эволюцией микроструктуры снижается при циклах замораживания-оттаивания сильнее в образцах с высоким содержанием воды. Результаты могут быть использо-
ваны при строительстве в районах с пучинистыми грунтами.


Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала
«Soil Mechanics and Foundation Engineering”, vol.62, No.3


Литература


Russell A . (2012) “Fractal soil-water characteristics with hysteresis,” Unsaturated soils: research and applications. Berlin : Springer, 2012: 47–53.

Wan X, Lai Y, Wang C. (2015) “Experimental study on the freezing temperatures of saline silty soils,” Permafrost and Periglacial Processes, 26: 175–187.

Li S, Lai. Y, Pei W. (2014) “Moisture-temperature changes and freeze-thaw hazards on a canal in seasonally frozen regions,” Natural Hazards, 72: 287–308.

Hotineanu A, Bouasker M, Aldaood A. (2015) “Effect of freeze−thaw cycling on the mechanical properties of lime-stabilized expansive clays,” Cold Regions Science and Technology, 119: 151-157.

Cai ZY, Zhu X, Huang YH, et al. (2019) “Influences of freeze-thaw process on evolution characteristics of fissures in expensive soils,” Rock and Soil Mechanics, 40: 4555–4563.

Du ZL. (2020) “Mechanical properties and cracking behavior of expansive soil under dry-wet cycle,” Water Resources and Power, 38: 141–144.

Kelleners TJ, Norto JB. (2012) “Determining water retention in seasonally frozen soils using hydra impedance sensors,” Soil Science Society of America Journal, 76: 36–50.

Naasz R, Michel JC, Charpentier S. (2005) “Measuring hysteretic hydraulic properties of peat and pine bark using a transient method,” Soil Science Society of America Journal, 69: 13–22.

Lebeau M, Konrad JM. (2012) “An extension of the capillary and thin film flow model for predicting the hydraulic conductivity of air free frozen porous media,” Water Resources Research, 48: 87–91.

Fabbri A, Azouni A, et al. (2009) “Investigation of water to ice phase change in porous media by ultrasonic and dielectric measurements,” Journal of Cold Regions Engineering, 23: 69–90.

Shi FG, Zhang CA, Zhang JB. (2017) “The Changing Pore Size Distribution of Swelling and Shrinking Soil Revealed by Nuclear Magnetic Resonance Relaxometry,” Journal of Soils and Sediments, 17: 61–69.

Zhou ZH, Bai Y, Wu YT, Chen YQ, Guo Z, Cheng WK. (2022) “Multiscale study on the microstructural evolution and macromechanical deterioration of expansive soil under dry–wet cycles,” Journal of Mechanics, 38:610–620.

Sparran T, Quist M, Klemedtsson L, et al. (2004) “Quantifying unfrozen water in frozen soil by high-field 2h NMR,” Environmental Science & Technology, 38: 5420–5425.

Akagawa S, Iwahana G, Watanabe K, et al. (2012) “Improvement of pulse-NMR technology for determining the unfrozen water content in frozen soils,” Proceedings of the 10th International Conference on Permafrost，Salekhard，Russia.

Suzuki S. (2004) “Dependence of unfrozen water content in unsaturated frozen clay soil on initial soil moisture content”, Soil Science and Plant Nutrition, 50: 603-606.

Nagare RM, Schincariol RA, Quinton WL, et al. (2012) “Effects of freezing on soil temperature, freezing front propagation and moisture redistribution in peat: laboratory investigations”, Hydrology and Earth System Sciences, 16: 501-515.

Michalowski RL, Zhu M, Quinton WL. (2006) “Frost heave modelling using porosity rate function”, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 30: 703-722.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.