地質(zhì)災(zāi)害和工程實(shí)踐表明，凍融循環(huán)是影響季節(jié)性凍土區(qū)邊坡穩(wěn)定性和誘發(fā)滑坡的主要因素。例如，在路基、大壩和邊坡等處暴露于地表或淺埋的土體很容易受到凍融循環(huán)的影響。事實(shí)上，對(duì)于邊坡上的土體，由于回填土和支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，凍融循環(huán)作用是在有荷載的條件下進(jìn)行的。因此在寒區(qū)工程中，考慮荷載對(duì)凍融循環(huán)引起的變形特性的影響是非常必要的。

　　針對(duì)這一問題，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所特殊土力學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行改裝，對(duì)有荷凍融循環(huán)過程中膨脹土的凍脹和融沉變形進(jìn)行了研究，并開展了掃描電鏡（SEM）試驗(yàn)和核磁共振（NMR）試驗(yàn)，對(duì)循環(huán)后的土體微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和孔隙分布特征進(jìn)行了深入分析。結(jié)果表明：由于荷載對(duì)凍脹變形的抑制作用，有荷載狀態(tài)下土體的預(yù)凍結(jié)時(shí)間更長(zhǎng)；當(dāng)土體達(dá)到新的平衡狀態(tài)時(shí)，存在一個(gè)凍結(jié)荷載和一個(gè)融化荷載，在這兩個(gè)荷載下，土體的體積變化為零；荷載可以減小凍融循環(huán)對(duì)土體的破壞，當(dāng)荷載較大時(shí)，有荷凍融循環(huán)有助于土體形成更致密穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；根據(jù)變形和微觀結(jié)構(gòu)結(jié)果，給出了膨脹土渠坡回填土厚度建議值。

　　相關(guān)研究成果以 “The deformation and microstructure characteristics of expansive soil under freeze–thaw cycles with loads”為題，發(fā)表在Cold Regions Science and Technology。研究工作獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。

　　論文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X21001749

圖1 取樣地點(diǎn)與附近地形地貌

圖2 邊坡示意圖　　　　

圖3 凍融循環(huán)試驗(yàn)中體變隨循環(huán)次數(shù)和荷載的變化曲線　　 

圖4 不同荷載下的歸一化T2分布曲線（NFT=8后）　　 　

圖5 有荷凍融循環(huán)后土體的SEM圖像

（文/圖 特殊土力學(xué)組）