EPS颗粒改良土作为寒区路基填料的抗冻性能研究

为研究EPS颗粒改良土作为寒区路基填料的抗冻性能,以冻胀率及割线模量为评测指标对改良土的抗冻性能进行了测试分析。通过冻胀率试验,获得了不同EPS颗粒掺量下冻胀率与冻融循环次数的关系。通过不同围压下的室内三轴试验,获得了改良前后土体割线模量随冻融循环次数增加的衰减规律,据此定义了无量纲单位残余割线模量比并建立了其与冻胀率的关系。结果表明：EPS颗粒的掺入对改良土的抗冻性能有明显的提升,有效地降低了改良土的冻胀率,随着EPS掺量增加,冻胀率逐渐减小,二者大致呈指数关系。冻胀率在冻融的初期发展较快,后期趋于平缓。改良后割线模量的衰减有大幅度的降低,割线模量随着冻融循环次数增加而逐渐减小,残余割线模量比与冻胀率之间近似呈二次抛物线关系。利用灰色理论可以对改良土割线模量的衰减规律进行预测,模型预测结果精度较高,可以作为路基工程冻害防治的参考。     

漠河-加格达奇段多年冻土区中俄原油管道运营以来的次生地质灾害研究——以MDX364处的季节性冻胀丘为例

通过对中俄原油管道漠河-加格达奇段多年冻土区的现场勘查研究, 统计了管道运营以来出现的冻土次生地质灾害主要有冻胀、融沉、水毁、冻胀丘、冰椎等. 在研究区域特定的气候背景下, 管道的修建和季节性变化的正油温运营, 破坏了管道周围冻土的水热平衡, 使得管道周围土体出现差异性冻胀和融沉, 这种差异性位移量的累积对管道安全稳定长期运营造成了威胁. 以管道里程MDX364处的冻胀丘为例, 利用探地雷达进行了现场探测. 结果表明: 管道周围存在的融区为冻胀丘的发生和发展提供了水源补给通道, 管道的热影响加速了冻胀丘的发展和消融, 2014年3-10月管道周围地表产生的差异性位移超过了1.1 m. 针对该次生开放型季节冻胀丘, 提出了修筑或疏通管道附近的排水通道、钻孔放水和保温排水渗沟等防治措施. 研究成果能为中俄原油管道的安全稳定运营提供技术支撑, 为其他冻土区管道设计施工和运营维护提供参考和依据.     

高速铁路路基填料冻胀试验研究

路基冻胀是季节冻土区修建高速铁路必须面对的关键性技术难题. 国内外针对路基填料的冻胀机理和特性进行了很多研究, 但很少涉及路基填料的渗透性问题. 通过室内试验研究了细颗粒含量对路基填料含水量和冻胀率的影响, 通过现场试验研究了路基填料的渗透性能, 选取哈齐客专某试验段路基进行冻胀监测, 验证了防冻层填料的导水特征及其防冻胀性能. 结果表明: 采用填料防冻的技术路线是可行的, 通过合理控制填料组分、级配、细颗粒含量等设计参数, 严格把控施工质量, 路基填料能够满足高速铁路路基防冻胀要求.     

深季节冻土区路基防冻胀道砟碎石排水盲沟热状况的数值分析

用透水土工布包裹道砟碎石填筑的截排水纵向盲沟, 是哈尔滨-大连高速铁路(简称哈大高铁)在大开挖路堑段采用的重要的防冻胀工程措施. 由于碎石层在顶部温度较低时, 其中发生对流换热过程而强化对其下部土体的降温作用, 可能导致盲沟底部冻结而影响其防冻胀效果. 通过数值仿真软件分析了排水盲沟的温度状况, 结果表明: 对于哈大高铁的气温环境, 在不考虑积雪影响的条件下, 将发生盲沟底部排水管冻结积冰, 影响纵向盲沟防冻胀效果的问题. 在盲沟顶土层中加设0.1 m保温板能够提高盲沟底部的最低温度, 推迟起始冻结时刻, 缩短冻结时长, 但不能完全避免盲沟底部排水管的冻结问题. 在有表层保温板的条件下, 在盲沟底部换填砂层虽然不能提高盲沟碎石层的温度, 但却能有效提高盲沟底部的温度. 复合措施可以有效解决盲沟底部冻结的问题.     

Modelling the dynamics of snow cover, soil frost and surface ice in Norwegian grasslands

Studying the winter survival of forage grasses under a changing climate requires models that can simulate the dynamics of soil conditions at low temperatures. We developed a simple model that simulates depth of snow cover, the lower frost boundary of the soil and the freezing of surface puddles. We calibrated the model against independent data from four locations in Norway, capturing climatic variation from south to north (Arctic) and from coastal to inland areas. We parameterized the model by means of Bayesian calibration, and identified the least important model parameters using the sensitivity analysis method of Morris. Verification of the model suggests that the results are reasonable. Because of the simple model structure, some overestimation occurs in snow and frost depth. Both the calibration and the sensitivity analysis suggested that the snow cover module could be simplified with respect to snowmelt and liquid water content. The soil frost module should be kept unchanged, whereas the surface ice module should be changed when more detailed topographical data become available, such as better estimates of the fraction of the land area where puddles may form.     

饱和粉质黏土反复冻融电阻率及变形特性试验研究

针对青藏铁路北麓河粉质粘土,利用冻融循环全过程电阻率试验设备获取封闭系统下冻融过程电阻率、土体温度场、冻胀融沉变形量全过程曲线,探讨了饱和粉质黏土正冻正融过程电阻率及变形特性。试验结果表明：冻融循环过程中电阻率与冻融变形的变化是实时的、完全同步的,利用电阻率特性研究冻融过程土体结构变化是可行的;每次冻融冻土电阻率随着冻融次数增加呈指数关系减小,融土电阻率随冻融次数增加呈指数关系增加;每次冻胀量与融沉量随冻融次数的增加而减小,平均干密度随冻融次数增加而增加,并且经过5次冻融循环后冻胀融沉量和干密度均趋于稳定。     

沧州地区霜冻灾害变化特征及其趋势预测

利用1972—2021年沧州市14个气象站常规观测资料,采用趋势系数、Mann-Kendall检验、Hurst指数和Morlet小波分析方法,分析了河北省沧州地区霜冻日数、初霜冻、终霜冻的变化特征和趋势预测情况。结果表明：沧州市平均霜冻日数呈减少、初霜冻呈推迟、终霜冻呈提前趋势,且在2000年左右分别发生由多到少、由早到晚、由晚到早的显著突变。在空间上,霜冻日数、初霜冻、终霜冻大体由西北向东南分别减少、推迟、提前;三者变化趋势全区表现一致,但趋势强度空间分布不均。霜冻日数分别在11—13 a和28 a时间尺度上存在7—8 a和18—19 a的明显周期,初霜冻在25 a时间尺度上存在16—18 a的明显周期,而终霜冻在10—15 a时间尺度上存在6—7 a的明显周期。未来沧州市霜冻日数将在大幅波动中持续下降,初霜冻将平缓的持续推迟,而终霜冻将在大幅波动中持续提前。     

含NaCl和Na2SO4双组分盐渍土的水盐相变温度研究

盐渍土相变温度是判断土体中水分冻结与融化、盐分结晶与溶解的重要参数.不同盐分含量相变温度的差异,给盐渍土在降温过程中的水盐迁移过程及变形规律的模拟带来极大的不确定性.通过降温试验,研究了降温过程中氯盐和硫酸盐综合作用盐渍土中水盐相变温度的变化情况.结果表明:全盐量相同时,盐结晶温度随NaCl和Na2SO4比例的不同而不...     

山西近50 a初霜冻的气候变化特征及其周期分析

初霜冻日的变化对农业生产的布局和耕作模式具有一定的影响。利用山西62个气象观测站点1961-2010年的逐年初霜冻日及逐日最低地温资料,应用统计学方法分析了山西初霜冻日的变化特征,结果表明:1)山西近50 a平均初霜冻日的时间分布总体为推后趋势,且具有明显的年代际特征,20世纪70年代、90年代初霜冻日提早显著,20世纪60年代、80年代和21世纪初霜冻日明显推后。2)山西近50 a平均初霜冻日的空间分布为"5级阶梯"型分布,从9月中旬到11月上旬,自北向南相继出现初霜冻。3)M-K突变检验表明,山西近50 a平均初霜冻日在1989年发生了一次显著的气候突变。4)山西近50 a初霜冻日变化趋势的分布具有明显的区域特征,大部分地区初霜冻日有推后的趋势,但南部和中南部的部分地区初霜冻日有提前的趋势。5)Morlet小波分析结果表明,山西的初霜冻、轻微初霜冻、中度初霜冻和重度初霜冻发生的主周期分别为5 a、2 a、5 a、6 a;目前山西正处在初霜冻和轻微初霜冻的推后期、中度初霜冻和重度初霜冻的提前期。     

河西走廊中部寒潮、霜冻天气过程对比分析及预报着眼点

从天气实况、影响系统、数值预报产品等方面对1994年5月1~4日和2004年5月1~5日发生在甘肃河西走廊的2次较强寒潮、霜冻天气过程进行对比分析,找出了此类天气的预报着眼点。