“開敞系統”下單向凍融試驗裝置的研制與應用

陳新瑞，宋 玲，孫 雯，許清峰，劉沛凱，惠 強，李鑫鑫，吳 浩

(1.石河子大學水利建筑工程學院，新疆 石河子 832003；2.新疆天富能源股份有限公司紅山嘴電廠，新疆 石河子 832000)

我國季節凍土區分布廣泛，為了國民生產生活和經濟發展的需要，在該地區修建了大量的基礎設施工程。然而在季節凍土區的各類建筑物均會發生不同程度的凍害破壞，因此，大量研究人員通過數值分析、理論解析、野外監測和室內模型試驗等諸多研究方法，對季節凍土區建筑工程的凍脹與融沉作用和凍害防護等進行了研究[1-7]。季節凍土區的凍融過程是溫度、水分和應力場等綜合作用的復雜過程，因此對于野外監測試驗，其周期長，不可控因素多，費用高[8]；數值分析和理論解析方法的局限性大，仍需通過試驗進行驗證與校核；而室內模型試驗對影響因素的可控性強，試驗周期較短，可操作性強，可對相關物理量的變化進行精確的定量分析[9]。

國內外已有眾多研究人員開展了相應的研究，如Bronfenbrener[5]、Beskow等[7]、Kinosita[10]、Taber等[11]和童長江[12]等均采用室內模型試驗對有無外界水補給的單向凍融過程進行了研究。Taber等[11]于1929年通過直徑85 mm、高150 mm的黏土圓柱進行了封閉和開放系統下的土體凍結試驗。邴慧等[13]于2006年用內徑100 mm、高185 mm 的有機玻璃圓柱筒對紅黏土進行了外界水補給下的單向凍結試驗。彭麗云等[14]于2009年利用直徑100 mm、高130 mm的圓土柱對粉質黏土進行了開放系統下單向凍脹試驗。胡坤等[15]于2011年對直徑100 mm的黏土土柱進行了開放條件下一維凍脹試驗。……