賀佐躍

(1.廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510507；2.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

凍脹弱敏感性土廣泛應(yīng)用于我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)的高速鐵路(以下簡(jiǎn)稱“高鐵”)路基填料和機(jī)場(chǎng)填方等工程中,研究?jī)雒浫趺舾行酝恋膬雒浺?guī)律有助于這些工程的安全運(yùn)營(yíng)和管理[1-2]。土的凍脹敏感性分類是寒區(qū)路基設(shè)計(jì)的重要依據(jù),葉陽升等[3]基于細(xì)粒含量對(duì)碎石類土、砂類土和細(xì)粒土進(jìn)行了凍脹敏感性分類。SL 237—2019《土工試驗(yàn)規(guī)程》[4]規(guī)定粗粒質(zhì)量百分比大于50%的土稱為粗粒土,高鐵路基A/B填料屬于粗粒土,當(dāng)B組填料細(xì)粒含量為5%～15%時(shí)為典型的弱凍脹敏感性土[1]。在分析凍脹弱敏感性土的凍脹問題時(shí),現(xiàn)有文獻(xiàn)往往忽略了土體密實(shí)情況對(duì)凍脹的影響。然而,王天亮等[5]在粗粒土的凍結(jié)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),細(xì)粒含量較低時(shí)干密度會(huì)對(duì)凍脹產(chǎn)生影響,試樣的凍脹率隨干密度的增大先增大再減小,根據(jù)葉陽升等[3]的研究成果,該粗粒土為凍脹弱敏感性土。干密度和孔隙比均能表征土體的密實(shí)情況,兩者等價(jià),本文將統(tǒng)一采用孔隙比表征。

非飽和土的凍脹與飽和滲透系數(shù)密切相關(guān),飽和滲透系數(shù)越大,凍脹通常越顯著[6-7],而飽和滲透系數(shù)通常受到孔隙比的影響。Laliberte等[8]通過Touchet粉質(zhì)壤土、Columbia砂壤土和松砂等3種不同土樣的滲透試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),土體的滲透性能與孔隙比有關(guān),飽和滲透系數(shù)與孔隙比呈現(xiàn)出正相關(guān)性。Chapuis[9]統(tǒng)計(jì)分析了砂土孔隙比與飽和滲透系數(shù)之間理論關(guān)系的適用性,提出一套針對(duì)某一特定土體的理論計(jì)算選擇方法[10-13]。然而,僅僅通過建立孔隙比與飽和滲透系數(shù)之間的關(guān)系,研究孔隙比對(duì)凍脹的影響規(guī)律是不夠的。

孔隙比也會(huì)對(duì)未凍水含量產(chǎn)生影響,未凍水含量是研究?jī)雒浤Ｐ偷闹匾獏?shù)。Xu等[14]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨孔隙比變化,未凍水含量與溫度之間的變化曲線彼此并不平行。當(dāng)高于某一溫度時(shí),未凍水含量隨孔隙比增大而減小,但減小幅度不明顯;當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí),未凍水含量隨孔隙比增大而增大,但增大幅度也較小。未凍水含量隨孔隙比變化的幅度在2%以內(nèi)。目前,孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響主要以試驗(yàn)研究為主[12-13]。實(shí)際上,PCHeave模型中與孔隙比直接相關(guān)的參數(shù)即為飽和滲透系數(shù)、飽和度和未凍水含量,這為基于該模型進(jìn)行修正并研究孔隙比的影響提供了理論分析途徑。

但現(xiàn)有文獻(xiàn)尚未建立相關(guān)模型,理論系統(tǒng)地分析孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響。首先本文分析孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的飽和滲透系數(shù)、飽和度和未凍水含量的影響,然后將其導(dǎo)入到凍脹模型PCHeave[6-7]進(jìn)行修正,并利用新模型分析孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響并得出相應(yīng)規(guī)律,最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證新模型的有效性。

1 孔隙比對(duì)凍脹關(guān)鍵參數(shù)的影響

1.1 孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)的影響

含水量、飽和度、飽和滲透系數(shù)和未凍水含量等土的自身因素,以及上覆壓力、地下水位、凍結(jié)時(shí)間、降溫速率和溫度梯度等環(huán)境因素對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹有顯著影響[15]。在這些因素中,除含水量及環(huán)境因素外,孔隙比對(duì)其他因素均能產(chǎn)生影響,研究這種影響關(guān)系對(duì)土的凍脹是很有必要的。

未凍結(jié)區(qū),非飽和土的滲透系數(shù)與飽和滲透系數(shù)和飽和度有關(guān)[16-17],而土體的飽和滲透系數(shù)又與孔隙比e密切相關(guān)?，F(xiàn)有文獻(xiàn)提出了很多針對(duì)粗粒土飽和滲透系數(shù)的統(tǒng)計(jì)公式。針對(duì)松砂,Hazen方程[18]適用條件為:砂,松散(e≈emax),不均勻系數(shù)Cu≤5,有效粒徑d10∈[0.1,3]mm,即級(jí)配曲線縱坐標(biāo)為10%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。當(dāng)滿足以上條件時(shí),Hazen方程才可應(yīng)用,若只滿足部分條件或全不滿足時(shí),Hazen方程的準(zhǔn)確性有待商榷。Kozeny[19]和Carman[20-24]基于大量試驗(yàn),提出了Kozeny-Carman方程,但該方程參數(shù)較為復(fù)雜,且難以表征粗粒填料如砂土的飽和滲透性能。Taylor[25]把Kozeny-Carman方程簡(jiǎn)化為e3/(1+e)的線性函數(shù),飽和滲透系數(shù)僅與孔隙比e相關(guān)。然而Chapuis[10]發(fā)現(xiàn),即便是同種土,Kozeny-Carman方程的系數(shù)的取值也是不唯一的,并且大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),飽和滲透系數(shù)Ksat不僅與孔隙比e有關(guān),對(duì)有效粒徑d10也會(huì)產(chǎn)生影響。

( 1 )

需要說明,有效粒徑d10的單位為mm,計(jì)算得到的飽和滲透系數(shù)單位為cm/s,式( 1 )等號(hào)兩邊量綱并不統(tǒng)一,但其是統(tǒng)計(jì)公式,并非理論公式,因此在計(jì)算時(shí)仍然是可以接受的。盡管由于土體參數(shù)測(cè)量的精度以及飽和滲透系數(shù)的試驗(yàn)操作流程等原因,式( 1 )的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間存在一定誤差,但大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,相對(duì)于其他考慮了孔隙比[26-30]的飽和滲透系數(shù)計(jì)算式,式( 1 )更接近粗粒土的實(shí)測(cè)值[9],在粗粒土中擬合效果非常好且應(yīng)用廣泛[10]。因此,本文將采用該方程來計(jì)算未凍結(jié)區(qū)的飽和滲透系數(shù)及其對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響。

式( 1 )中孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)(lgKsat)的影響見圖1。由圖1可以看出,孔隙比會(huì)使飽和滲透系數(shù)發(fā)生很大變化,在整個(gè)孔隙比取值范圍內(nèi),飽和滲透系數(shù)增加將近10倍,而飽和滲透系數(shù)是影響未凍結(jié)區(qū)水分遷移速率的重要參數(shù)之一,這說明孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹也會(huì)產(chǎn)生較大影響。

圖1 孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)的影響

1.2 孔隙比對(duì)未凍水含量的影響

凍脹弱敏感性土的未凍水含量很小,但凍脹弱敏感性土的凍脹對(duì)未凍水含量較為敏感,當(dāng)未凍水含量少量增加時(shí)也能產(chǎn)生顯著凍脹[15]。特別是-1 ℃未凍水含量對(duì)凍脹的影響顯著,當(dāng)-1 ℃未凍水含量較小時(shí),幾乎不產(chǎn)生凍脹;但當(dāng)-1 ℃未凍水含量較大時(shí),即使-1 ℃未凍水含量增加幅度很小,仍能產(chǎn)生顯著凍脹。這說明未凍水含量對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響很大[15],有必要分析孔隙比對(duì)未凍水含量的影響。

Xu等[14]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)土體干密度在1.00 ～1.71 g/cm3變化時(shí),若溫度低于-2 ℃,未凍水含量隨干密度增大而增大,若溫度高于-2 ℃,情況相反,即未凍水含量隨干密度增大而減小,試驗(yàn)結(jié)果見圖2。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是干密度導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)和大小發(fā)生變化。總的來說,盡管干密度對(duì)未凍水含量有影響,但這種影響幅度較小。由圖2可以看出,溫度為-0.5 ℃時(shí)的影響是最大的,但減小幅度僅約為2%,溫度越大,減小或增加的幅度就越小。

圖2 干密度與未凍水含量之間的關(guān)系[14]

盡管這種變化幅度較小,但干密度對(duì)未凍水含量有影響這一結(jié)論是肯定的,而對(duì)凍脹弱敏感性土來說,未凍水含量的微小改變也能導(dǎo)致凍脹產(chǎn)生較大變化。本文對(duì)圖2中的試驗(yàn)值進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn),干密度與未凍水含量之間存在很好的線性關(guān)系,擬合參數(shù)見表1。表1中,a為斜率;b為截距;R2為方差。由表1可知,溫度較高時(shí),斜率為負(fù),代表未凍水含量隨干密度遞減;溫度較低時(shí),斜率為正,代表未凍水含量隨干密度遞增。

表1 干密度與未凍水含量的擬合參數(shù)

干密度與孔隙比具有等價(jià)關(guān)系,可表示為

( 2 )

式中:wu為未凍水含量;Gs為土粒比重。

2 修正PCHeave模型

凍脹實(shí)質(zhì)上是熱-質(zhì)遷移的耦合過程,當(dāng)?shù)陀趦鼋Y(jié)溫度時(shí),孔隙水會(huì)固化成冰,在水勢(shì)梯度和溫度梯度作用下,液態(tài)水從溫度較高區(qū)域不斷向凍結(jié)鋒面遷移,促使冰透鏡體不斷萌生。判斷冰透鏡體萌生是研究的關(guān)鍵,Sheng等[6-7]認(rèn)為凍結(jié)緣有效應(yīng)力為0時(shí)(有效應(yīng)力為總應(yīng)力與中性應(yīng)力之差,中性應(yīng)力為孔隙水壓與孔隙冰壓的幾何平均值),新的冰透鏡體開始萌生,并建立了凍脹模型PCHeave。該模型已在工程實(shí)踐中得到了很好驗(yàn)證,且已獲得廣泛認(rèn)可。

但現(xiàn)有研究中的模型,包括PCHeave模型均不能模擬孔隙比對(duì)凍脹的影響,且孔隙比會(huì)影響土的飽和滲透系數(shù)、飽和度和未凍水含量,進(jìn)而影響凍脹。在PCHeave模型中,當(dāng)凍結(jié)鋒面高于地下水位時(shí),未凍結(jié)區(qū)的水分遷移速率服從達(dá)西定律,即

( 3 )

式中:vu為未凍結(jié)區(qū)的水分遷移速率,m/s;ρw為液態(tài)水密度;g為重力加速度,m/s2;xgw為地下水位,m;xf為凍結(jié)鋒面位置,m;uw(xf)為xf處孔隙水壓力;xgw為地下水位;ku為凍結(jié)鋒面與地下水位之間未凍土的有效滲透系數(shù),m/s,計(jì)算式為

( 4 )

其中,Sr為飽和度;n為孔隙率;I為體積含冰量;m為土體參數(shù),默認(rèn)值為9[15]。

把式( 1 )、式( 3 )導(dǎo)入到式( 4 ),即可得考慮孔隙比的未凍結(jié)區(qū)水分遷移速率vu為

( 5 )

式中:A、B均為等于1的參數(shù)。

需要注意,式( 1 )單位為cm/s,而PCHeave中單位為m/s,因此vu需乘以系數(shù)0.01。此外,為避免式( 1 )中有效粒徑d10帶來的量綱不統(tǒng)一,本文將引進(jìn)參數(shù)A、B,其中A的單位為m/s,B的單位為mm-1。

-1 ℃未凍水含量是PCHeave的重要參數(shù)之一[31-33],盡管尚未有孔隙比對(duì)-1 ℃未凍水含量的理論公式,但由第1節(jié)可知,孔隙比與-1 ℃未凍水含量之間可建立聯(lián)系。將式( 2 )、式( 5 )導(dǎo)入到PCHeave框架內(nèi)即構(gòu)成了新的模型——修正PCHeave模型,利用新模型可分析孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響。相較于原模型,修正PCHeave模型最顯著的區(qū)別是可以考慮孔隙比的影響。

3 孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的影響

本文將采用修正PCHeave用算例來研究孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響。根據(jù)Sheng等[1]的研究,A/B料的細(xì)粒含量為7%,有效粒徑為0.09 mm,土粒比重為2.7,初始質(zhì)量含水量為5%;凍結(jié)時(shí)間為48 h,計(jì)算土柱高度為16 cm[4];地下水位位于土柱底部,初始孔隙比為0.2;導(dǎo)熱系數(shù)為3 W/(m·K),頂端溫度為-10 ℃,底端溫度為10 ℃[1]。-1 ℃未凍水含量由式( 2 )得到。

孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土凍脹影響的計(jì)算結(jié)果見圖3～圖5。

圖3 孔隙比對(duì)粗粒土凍脹量的影響

由圖3可以看出,同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)、未凍水含量的影響時(shí),凍脹量隨孔隙比先增大再減小。當(dāng)孔隙比較小時(shí),孔隙比增大導(dǎo)致飽和滲透系數(shù)增大,盡管此時(shí)-1 ℃未凍水含量有所減小,但由飽和滲透系數(shù)增大導(dǎo)致凍脹量增大的效應(yīng)要大于由-1 ℃未凍水含量減小導(dǎo)致凍脹量減小的效應(yīng),宏觀表現(xiàn)為凍脹量增大;當(dāng)孔隙比較大時(shí),-1 ℃未凍水含量隨孔隙比增大而繼續(xù)減小,此時(shí)由-1 ℃未凍水含量減小導(dǎo)致凍脹量減小的效應(yīng)要大于由飽和滲透系數(shù)增大導(dǎo)致凍脹量增大的效應(yīng),宏觀表現(xiàn)為凍脹量減小。這種變化意味著存在一個(gè)最不利孔隙比,使凍脹量達(dá)到最大值。

由圖4可以看出,同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)、未凍水含量的影響時(shí),凍結(jié)深度隨孔隙比增大而逐漸增大,并不存在峰值,但增加幅度總體上仍然較小,最大、最小差值僅約為2.5 cm。由圖5可以看出,孔隙比凍脹率的影響與圖3具有類似趨勢(shì),即同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)、未凍水含量的影響時(shí),凍脹率隨孔隙比先增大再減小,存在一個(gè)最不利孔隙比使凍脹率達(dá)到最大值。

圖4 孔隙比對(duì)粗粒土凍結(jié)深度的影響

圖5 孔隙比對(duì)粗粒土凍脹率的影響

此外,兩個(gè)因素同時(shí)考慮時(shí),凍結(jié)48 h后不同孔隙比下冰透鏡體生成情況見圖6。圖6中,紅虛線為凍結(jié)鋒面;白色條狀為冰透鏡體。由圖6可以看出,孔隙比越大,冰透鏡體數(shù)量越多,分布也越均勻,但最厚冰透鏡體與最大凍脹量時(shí)的孔隙比一致。

圖6 48 h后不同孔隙比下冰透鏡體生成情況(同時(shí)考慮)

然而,若僅考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)的影響,即假定未凍水含量不隨孔隙比變化,此時(shí)凍脹量和凍脹率均隨孔隙比顯著增加,孔隙比為0.35時(shí),凍脹量和凍脹率分別達(dá)到26 mm和0.19。這是因?yàn)榭紫侗葘?duì)未凍水含量的影響較大,飽和滲透系數(shù)的增加會(huì)顯著提高未凍結(jié)區(qū)的水分遷移速率,導(dǎo)致凍脹量顯著增加,而凍結(jié)深度隨孔隙比逐漸減小。但這是不合理的,凍脹弱敏感性土的凍脹受到諸多因素的影響,不可能一直增加。若僅考慮孔隙比對(duì)未凍水含量的影響,除凍結(jié)深度略有增加外,凍脹量和凍脹率均減小,但減小幅度很小,這是因?yàn)榭紫侗葧?huì)降低未凍水含量,但這種降低幅度也是很小的?？偟膩碚f,同時(shí)考慮孔隙比對(duì)這兩種參數(shù)影響的計(jì)算結(jié)果是居中的,也更合理。

凍脹弱敏感性土通常認(rèn)為不能產(chǎn)生顯著凍脹,但由圖3可知,同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)和未凍水含量時(shí),在一定孔隙比水平下也能產(chǎn)生較大凍脹。例如當(dāng)孔隙比為0.35(孔隙率為0.26)時(shí),凍脹量可達(dá)9 mm,此時(shí)飽和度僅為40.73%,即便是完全飽和,產(chǎn)生的原位凍脹也僅為3.4 mm。因此,必然有水分由地下水位不斷遷移至凍結(jié)鋒面,而傳統(tǒng)凍脹理論認(rèn)為凍脹弱敏感性土中細(xì)粒含量太少導(dǎo)致持水能力差,且在含水量較低時(shí),土中液態(tài)水通常不連續(xù),當(dāng)最大凍結(jié)深度高于地下水位時(shí),地下水難以遷移至凍結(jié)鋒面。本文孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響是以飽和滲透系數(shù)和未凍水含量為媒介產(chǎn)生的,孔隙比越大,飽和滲透系數(shù)越大,即使-1 ℃未凍水含量隨孔隙比增大逐漸減小,計(jì)算得到的凍脹量也存在上升階段。因此,若忽略孔隙比對(duì)粗粒土飽和滲透系數(shù)和未凍水含量的影響,就難以解釋工程實(shí)踐中凍脹弱敏感性填料產(chǎn)生的較大凍脹現(xiàn)象。

此外,式( 2 )中,參數(shù)a、b與土性有關(guān),但現(xiàn)有研究中有關(guān)孔隙比對(duì)不同土體未凍水含量的影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)十分有限,在實(shí)際計(jì)算過程中,a、b具體取值存在一定困難,但Xu等[14]研究表明,孔隙比對(duì)未凍水含量的影響較小,影響幅度在2%以內(nèi),因此在給定溫度下,可認(rèn)為a、b取值一樣。這種處理方式基于現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出,具有一定的合理性,但對(duì)不同土性仍需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

毫無疑問,凍脹弱敏感性土中的細(xì)粒含量對(duì)凍脹也會(huì)產(chǎn)生很大影響,但本文僅研究粗粒土中的細(xì)粒含量不變,即針對(duì)一種特定的土?xí)r孔隙比對(duì)凍脹的影響,因此得出的相關(guān)結(jié)論依然是合理的。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

王天亮等[5]對(duì)取自哈齊客專土料堆填場(chǎng)的粗粒土進(jìn)行了干密度凍脹試驗(yàn)。該土細(xì)粒含量為11%,根據(jù)葉陽升等[3]的凍脹敏感性分類標(biāo)準(zhǔn),屬于弱凍脹敏感性土,本文采用文獻(xiàn)[5]中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正PCHeave模型驗(yàn)證,試驗(yàn)設(shè)置見圖7。

圖7 試驗(yàn)設(shè)置示意

試樣高16 cm,土粒比重為2.7,試樣初始含水率為5.28%,土料飽和滲透系數(shù)為0.622×10-3cm/s。需要注意,飽和滲透系數(shù)是由原始土料所測(cè)得的,并沒有考慮干密度變化對(duì)飽和滲透系數(shù)的影響,因此,本文采用式( 1 )來計(jì)算相應(yīng)孔隙比的飽和滲透系數(shù)。對(duì)粗粒土及細(xì)粒摻量的顆粒級(jí)配曲線分析可計(jì)算得到有效粒徑為0.1 mm。導(dǎo)熱系數(shù)為3 W/(m·K),頂端溫度為-5 ℃,底端溫度為1 ℃,凍結(jié)時(shí)間為48 h。-1 ℃未凍水含量根據(jù)式( 2 )規(guī)律得到,即隨孔隙比線性變化,a、b值與表1中-1 ℃相一致。修正PCHeave模型中粗粒土的計(jì)算物理參數(shù)見表2。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果見圖8、圖9。

表2 修正PCHeave模型土體物理參數(shù)

圖8 孔隙比對(duì)粗粒土凍脹量的影響(試驗(yàn)驗(yàn)證)

圖9 孔隙比對(duì)粗粒土凍脹率的影響(試驗(yàn)驗(yàn)證)

由圖8可以看出,粗粒土實(shí)測(cè)凍脹量隨孔隙比增大,先增大再減小,這與第3節(jié)分析中同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)和未凍水含量時(shí)是一致的;盡管在孔隙比較大時(shí)凍脹量有一定的增大,但總體上新模型計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好,且存在明顯峰值。由圖9可以看出,文獻(xiàn)[5]的試驗(yàn)值與修正PCHeave模型計(jì)算值吻合非常好,且存在明顯的峰值,與第3節(jié)分析一致。

若不考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)和未凍水含量的影響,僅把土料原始飽和滲透系數(shù)導(dǎo)入到原始PCHeave模型中,計(jì)算得到的凍脹量和凍脹率均遠(yuǎn)小于試驗(yàn)值。修正PCHeave模型考慮了未凍水含量隨孔隙比的影響,未凍水含量減小抑制了凍脹產(chǎn)生,但同時(shí)孔隙比增大導(dǎo)致飽和滲透系數(shù)的增大,并促進(jìn)了凍脹產(chǎn)生,且遠(yuǎn)大于不考慮這種變化時(shí)所計(jì)算的凍脹量,表明應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)及未凍水含量的影響,且孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響不可忽視。

5 結(jié)論

我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)高鐵路基填料和機(jī)場(chǎng)填方等工程具有嚴(yán)格的壓實(shí)度要求,而考慮孔隙比的凍脹弱敏感性土凍脹影響研究尚未有系統(tǒng)性的理論分析。針對(duì)該問題,采用理論與經(jīng)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法,基于凍脹弱敏感性土孔隙比與滲透系數(shù)和未凍水含量之間的關(guān)系,建立了考慮孔隙比的修正PCHeave模型?；谠撃Ｐ头治隹紫侗扰c凍脹量、凍結(jié)深度和凍脹率之間的關(guān)系,并進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證,主要得到以下結(jié)論。

1)同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)和未凍水含量的影響時(shí),凍脹弱敏感性土的凍脹量和凍脹率均隨孔隙比的增大而先增大再減小,存在一個(gè)最不利孔隙比,使凍脹量和凍脹率均可達(dá)到最大值;而凍結(jié)深度隨孔隙比的增大而逐漸增大。

2)若僅考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)的影響,凍脹量和凍脹率均隨孔隙比顯著增加;若僅考慮孔隙比對(duì)未凍水含量的影響,凍脹量和凍脹率均隨孔隙比減小,但減小幅度很小。

3)與粗粒土凍結(jié)試驗(yàn)的對(duì)比表明,修正PCHeave模型能夠較好地描述孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響。應(yīng)同時(shí)考慮孔隙比對(duì)飽和滲透系數(shù)及未凍水含量的影響,且孔隙比對(duì)凍脹弱敏感性土的凍脹影響不可忽視。