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青藏粉质黏土单向冻结冷生构造发育及冻胀发展过程试验研究被引量：18: 2016年; 通过对青藏饱和粉质黏土进行开放条件下的单向冻结试验,并结合土样冻结过程的图像数据,分析土样在单向冻结过程中冷生构造的发育和冻胀变形的发展规律,得到以下结论:试样冻结稳定所需时间为26 h左右,基本不受顶板温度变化的影响,但土样冻结后形成不同冷生构造带的位置及薄厚与土样顶板温度(顶底板温度梯度)密切相关,顶板温度越低,微薄层状和薄层状构造带的厚度越大,最暖端厚层冰透镜体以及未冻土部分整体状构造带的厚度越小。研究结果还表明,土样的冻胀变形经历了快速冻胀、稳定冻胀和线性冻胀3个阶段,其中线性冻胀阶段是冻胀发展最快的阶段,也是冰透镜体生长最快的阶段。研究成果揭示了土样单向冻结过程中冷生构造发育和冻胀发展的动态过程,为冻胀机制的认识以及冻胀模型的建立与验证提供了试验基础。; 王永涛王大雁马巍穆彦虎关辉顾同欣; 关键词：水分迁移

高压条件下土的冻融试验装置研制及应用被引量：2: 2014年; 深部土体冻融后的物理力学性质对深部人工冻结工程意义重大.针对该问题,在以往土的冻融试验装置的基础上,设计出适用于高压条件下土的室内冻融试验装置,并给出了高压条件下土的冻融试验方法.基于该装置,对有压条件下兰州黄土在不同冷端温度下的单向冻结特征进行了试验研究.结果表明:无压单向冻结过程中土的变形以冻胀为主,而高压情况下则主要表现为压缩变形.在有压单向冻结过程中,试样内部仍然存在着明显的水分重分布过程.试验分析表明,该试验装置能够为高压条件下土的冻结特征及冻融作用后土的物理力学性质研究提供技术支持.; 关辉王大雁顾同欣马巍温智王永涛; 关键词：冻土冻融试验水分迁移

深土冻土力学的研究现状与思考被引量：20: 2012年; 人工冻结技术在深部地下工程施工中的广泛使用,使人们更加迫切地认识到对深土冻土力学研究的必要性。本文通过分析目前国内外对深部岩土工程的认识,在前人对深土及深土冻土理解的基础上,考虑深土冻土形成过程的特殊性及受力特点,从新的角度给出了深土冻土及深土冻土力学的概念,阐述了深土冻土力学的主要研究内容。最后通过对深土冻土力学研究现状的分析,从深土冻土室内物理力学试验研究、大型模型模拟研究、理论模型研究以及工程应用等四个角度讨论了目前室内进行深土冻土力学研究所面临的主要问题。; 马巍王大雁; 关键词：力学性质

冻土空心圆柱仪的研发与应用被引量：9: 2016年; 为研究复杂应力路径条件下冻土的力学特性,中国科学院冻土工程国家重点实验室与美国GCTS公司合作研发了新型冻土力学试验设备——冻土空心圆柱仪(FHCA-300),该设备通过独立施加内围压、外围压、轴向荷载和扭矩来改变3个主应力的大小和方向,从而更为真实地模拟冻土在地震荷载、交通荷载等多向应力和主应力轴旋转等复杂应力路径下的应力-应变行为.详细介绍了该仪器各部分的组成、传感器和动荷载频率的选取过程以及目前可实现的具体试验类型.此外,着重介绍了冻土空心圆柱仪温度控制系统的设计原理,并且对其控温能力进行了验证,结果证明该系统可以达到预期的降温能力和控温要求.最后利用冻土空心圆柱仪进行了主应力轴静态旋转和循环旋转测试试验,验证了仪器实现包括主应力轴旋转在内的复杂应力路径的能力,初步试验结果表明该设备能够准确再现冻土在复杂应力路径条件下的力学行为和变形行为,可为系统开展冻土在复杂应力条件下的强度、变形特性和本构关系等研究提供技术手段.; 郭妍王大雁马巍穆彦虎; 关键词：复杂应力路径动荷载力学性质

青藏粉土单向冻结冻胀率变化特性研究被引量：20: 2016年; 开展了饱和青藏粉土在开放系统不同温度梯度条件下的单向冻结试验,对冻结过程中冻结深度和冻胀速率的发展变化过程进行了研究.结果表明:不同顶板温度下,土样均在25 h左右达到冻结稳定状态,之后冻结深度基本不再发生变化.土样冻结过程中,冻胀速率表现为快速减小、较小值保持稳定、快速增大、较大值保持稳定四个阶段.基于以上试验结果,对土样冻结过程中冻胀率的变化过程进行了研究,发现冻胀率随冻结深度的增加先减小后增加,冻胀率从减小变为增大的时刻就是冻结深度趋于稳定的时刻,而冻胀率快速增大的时刻为冻胀速率进入较大值保持阶段的时刻.冻胀率变化的内在机理为土样冻结过程中由冰透镜体分凝所导致的未冻区固结和已冻区冻胀共同作用的结果.; 王永涛王大雁郭妍雷乐乐顾同欣; 关键词：冻胀率

中国冻土力学研究50a回顾与展望被引量：108: 2012年; 中国多年冻土和季节冻土面积分别占国土面积的21.5%和53.5%。在这些地区,地表层都被一层冬冻夏融的冻结-融化层覆盖,作为地基的冻结-融化层,在其冻融过程中土体性质受气温的变化直接影响着上部建筑物的稳定与安全,因此,在冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程的建设,就必须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性、耐久性及经济合理性。简要回顾了中国冻土力学的创始和发展过程,阐述了冻土力学在强度与变形、本构模型研究、水热过程研究、冻土与结构物相互作用研究及冻土力学测试技术的发展等5个方面的成就,并根据冻土力学学科特点、工程建设对冻土力学发展的要求以及相关学科的发展趋势,展望了冻土力学未来的发展方向。; 马巍王大雁; 关键词：冻土力学

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国家自然科学基金(41071048)