地質(zhì)災害和工程實踐表明，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。事實上，對于邊坡上的土體，由于回填土和支護結(jié)構(gòu)的作用，凍融循環(huán)作用是在有荷載的條件下進行的。因此在寒區(qū)工程中，考慮荷載對凍融循環(huán)引起的變形特性的影響是非常必要的。

　　針對這一問題，中國科學院武漢巖土力學研究所特殊土力學團隊對萬能試驗機進行改裝，對有荷凍融循環(huán)過程中膨脹土的凍脹和融沉變形進行了研究，并開展了掃描電鏡（SEM）試驗和核磁共振（NMR）試驗，對循環(huán)后的土體微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和孔隙分布特征進行了深入分析。結(jié)果表明：由于荷載對凍脹變形的抑制作用，有荷載狀態(tài)下土體的預凍結(jié)時間更長；當土體達到新的平衡狀態(tài)時，存在一個凍結(jié)荷載和一個融化荷載，在這兩個荷載下，土體的體積變化為零；荷載可以減小凍融循環(huán)對土體的破壞，當荷載較大時，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。研究工作獲得國家重點研發(fā)計劃的資助。

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

圖1 取樣地點與附近地形地貌

圖2 邊坡示意圖　　　　

圖3 凍融循環(huán)試驗中體變隨循環(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 特殊土力學組）