凍結(jié)溫度是界定土體凍融狀態(tài)的重要指標(biāo)。介電常數(shù)是時(shí)域反射（TDR）和頻域反射（FDR）技術(shù)確定土體體積含水量或未凍水含量的中間參數(shù),也是反映土體極化特性的關(guān)鍵指標(biāo)。導(dǎo)熱系數(shù)是工程構(gòu)筑物溫度場或多場耦合場計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)。因此對凍結(jié)溫度、介電常數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的研究均是探究土體熱物理特性的重要內(nèi)容。本文對根河粉質(zhì)黏土的凍結(jié)溫度、介電常數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了初步探索,主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:（1）應(yīng)用不同溫控模式下的溫度-時(shí)間曲線試驗(yàn),獲取了根河粉質(zhì)黏土的凍結(jié)溫度,得到了降溫速率、探頭位置、含水率及含鹽量對凍結(jié)溫度的影響。結(jié)果表明降溫速率過大易造成溫度-時(shí)間曲線中過冷階段與恒溫階段不明顯,導(dǎo)致凍結(jié)溫度較難確定,但不影響其數(shù)值大小;不同位置的溫度探頭測得的自由水凍結(jié)時(shí)間有差異,同樣不影響凍結(jié)溫度的數(shù)值;凍結(jié)溫度隨著土體含水率的增大而升高;NaCl或K₂SO₄的摻入明顯降低了土體凍結(jié)溫度,且NaCl的影響更加顯著。（2）開展了動穩(wěn)態(tài)條件下土體介電常數(shù)試驗(yàn),對比了動穩(wěn)態(tài)條件下試驗(yàn)結(jié)果的差異,提出WTT1-5方法更適用于土體介電常數(shù)的試驗(yàn)與分析,得到了凍融過程、溫... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文112.2試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料取自內(nèi)蒙古呼倫貝爾盟根河市根滿公路沿線，該區(qū)域?qū)儆趰u狀多年凍土區(qū)，土樣顆粒組成如表2.1所示，基本物理參數(shù)如表2.2所示。土樣粒徑<0.075mm的粒組占總質(zhì)量的82.58%，塑性指數(shù)為12，屬于粉質(zhì)黏土。根河粉質(zhì)黏土的擊實(shí)曲線如圖2.1所示，最大干密度為1.83g/cm3，最優(yōu)含水率為15%。表2.1土體的粒徑組成Table2.1Particlesizedistributionofsoil粒徑尺寸(mm)>21~20.5~10.25~0.50.075~0.25<0.075質(zhì)量百分比(%)00.953.374.388.7282.58表2.2土體的基本物理參數(shù)Table2.2Basicphysicalparametersofsoil物理參數(shù)比重液限(%)塑限(%)塑性指數(shù)結(jié)果2.7231.4519.4512圖2.1土體的擊實(shí)曲線Fig.2.1Thecompactioncurveofsoil2.3試驗(yàn)設(shè)備與步驟2.3.1凍結(jié)溫度與介電常數(shù)試驗(yàn)的設(shè)備與步驟凍結(jié)溫度與介電常數(shù)試驗(yàn)系統(tǒng)由溫控設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備兩部分構(gòu)成，如圖2.2(a)所示。溫控設(shè)備為高低溫控制箱(即恒溫箱)，其可控溫度范圍為-75℃~100℃，試驗(yàn)過程中可根據(jù)需

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文12求編程調(diào)制出不同溫控曲線。數(shù)據(jù)采集設(shè)備由計(jì)算機(jī)、CR3000數(shù)據(jù)采集儀、溫度探頭和5TM水分傳感器組成。圖2.2(b)為溫度探頭，圖2.2(c)為5TM水分傳感器。溫度探頭利用熱敏電阻工作，精度優(yōu)于0.05℃[111]。5TM水分傳感器產(chǎn)自于美國Decagon公司，規(guī)格為10cm(l)×3.2cm(w)×0.7cm(d)，探頭長度為5.2cm，介電測量頻率為70MHz，介電常數(shù)的測試范圍為1~80，測試結(jié)果在1~40范圍內(nèi)精度為±1，測試結(jié)果在40~80范圍內(nèi)精度為±15%[112]。兩類探頭工作原理不同，試驗(yàn)過程中不會相互干擾。圖2.2試驗(yàn)設(shè)備(a.數(shù)據(jù)采集儀和溫控設(shè)備；b.溫度探頭；c.5TM水分傳感器)Fig.2.2Testapparatus(a.Datatakerandtemperaturecontrolapparatusb.Temperatureprobec.5TMwatersensor)試驗(yàn)?zāi)＞邽橹睆?2cm的圓柱體金屬盒。綜合考慮到各類傳感器的測試量程與工作原理，采用了如圖2.3所示的溫度探頭和5TM水分傳感器的布設(shè)位置，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了布設(shè)位置的合理性。凍結(jié)溫度與介電常數(shù)試驗(yàn)按照如下步驟開展：(1)制備試樣前，先將土樣在環(huán)境溫度為110℃的烘箱內(nèi)烘烤24個(gè)小時(shí)，冷卻后將其充分研磨并過2mm篩，然后將其配制成目標(biāo)含水率下的松散土體，包裹保鮮膜在陰涼處靜置12個(gè)小時(shí)使土體中水分分布均勻，如圖2.4(a)所示。(2)按目標(biāo)干密度將水分分布均勻的松散土體分6層裝入模具中，當(dāng)土樣高度達(dá)到6.5cm左右時(shí)按圖2.3分別將溫度探頭和5TM水分傳感器插入土樣中，保證5TM水分傳感器的探頭底端與試樣底端的距離超過1cm，之后繼續(xù)將剩余土體裝入模具中并充分夯實(shí)，如圖2.4(b)所示，然后用保鮮膜將試樣整體包裹以防止試驗(yàn)過程中土樣中水分的散失。制備完成的試樣如圖2.4(c)所示。(3)開啟高低溫控制箱使其按設(shè)定好的溫控曲線開始變溫，同時(shí)打開數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，開始


本文編號：2906511