盐渍土中差别类型孔隙水的差别性冻结行为及其对土体动力特征的影响,吉林大学,温控动三轴
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吉林大学课题组克日在岩土工程学术期刊《Engineering Geology》揭晓了题为“Differential freezing behavior of different pore water types in saline soil and its influence on soil dynamic characteristics”（盐渍土中差别类型孔隙水的差别性冻结行为及其对土体动力特征的影响）的学术文章。。。。。。。本研究综合接纳核磁共振仪、动三轴试验系统及可控降温平台，，，，， ，，对中国东北三种含水率盐渍土中自由水、毛细水与连系水的差别化冻结历程举行细腻监测，，，，， ，，提出四阶段冻结模子，，，，， ，，系统展现孔隙冰类型-结构-力学耦合机制，，，，， ，，证实冰饱和度升高将指数级放大动剪切模量与转动性模量，，，，， ，，为寒区工程清静评价提供理论依据。。。。。。。
https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2025.108402
*论文版权归原作者和出书方所有，，，，， ，，本文仅为学习交流。。。。。。。
以下是对这项效果的简要先容：
论文摘要
差别类型水分（自由水、毛细水和连系水）的差别性冻结行为，，，，， ，，决议了孔隙冰骨架形态的演化及其结构完整性，，，，， ，，进而影响冻土的冻结强度。。。。。。。本研究接纳来自中国东北地区的三种含水率盐渍土，，，，， ，，连系降温法、核磁共振手艺和动三轴试验系统，，，，， ，，表征了差别类型孔隙水的差别性冻结历程及其对土体动力学特征的影响。。。。。。。研究确定了两个T2阻止值：3 ms用于区分毛细水与连系水，，，，， ，，33 ms用于区分连系水与自由水。。。。。。；；；；谧杂伤肓邓亩辰嵛露扔胨俾剩，，，， ，，提出了一种立异的四阶段冻结模子，，，，， ，，包括：过冷阶段（阶段I，，，，， ，，0 °C ～ Tf）、自由水冻结阶段（阶段II，，，，， ，，Tf ～ ?3 °C）、连系水快速冻结阶段（阶段III，，，，， ，，Tb ～ ?6 °C）以及连系水稳固冻结阶段（阶段IV，，，，， ，，< ?6 °C）。。。。。。。自由水冻结形成离散的承载冰，，，，， ，，可显著提高土体的动剪切模量（Gd）；；；；连系水快速冻结天生结构性冰，，，，， ，，主要提升转动性模量（Ed）；；；；而连系水的稳固冻结则进一步增强冰骨架的结构完整性。。。。。。？？？紫侗酝撂宥μ卣鞯脑銮啃вλ姹ズ投龋╥ce saturation）的增添呈指数增添。。。。。。。该研究效果为评估盐渍冻土区既有工程设施的运行性能提供了理论依据，，，，， ，，并为应对天气变暖配景下冻土承载力可能下降而制订新的清静标准提供了支持。。。。。。。
试验装备
本研究使用了GDS温控动三轴试验系统ELDYN等装备。。。。。。。
GDS标准型动态三轴试验系统 (ELDYN)是一种基于带电机驱动器的轴向刚性加载架的三轴系统。。。。。。。ELDYN可以知足室内岩土试验领域对动三轴实验系统低本钱、功效全的要求，，，，， ，，同时仍然知足客户对GDS的高标准期望。。。。。。。
相关图表
*图表为论文截图，，，，， ，，版权归论文原作者和出书方所有，，，，， ，，本文仅为学习交流。。。。。。。
Fig. 1. (a) Geological location of study area; (b) regional soil salinization observed by satellite images; (c) meteorological data of Qian'an county; (d) mud forest landscape; (e) damage to slope protection of the open water channel.
Fig. 2. Characterization of tested saline soil samples: (a) particle size distribution curve; (b) mineral composition; (c) soluble ion components.
Fig. 3. Diagram of the sample preparation and experimental procedure: (a) electric hydraulic molding and demolding device for soil preparation; (b) remolded soil sample; (c) freeze-thaw equipment; (d) cooling method experiment; (e) nuclear magnetic resonance (NMR); (f) temperature-controlled dynamic triaxial system (DTS).
Fig. 4. Calibration of NMR signal amplitude (Mo) in accordance with Curie’s Law
Fig. 5. (a) The basic form of the Hardin-Drnevich hyperbolic model; (b) the calculation of the damping ratio (λ)
Fig. 6. The cooling curve of soil samples with water contents (w) ranging from 16 % to 20 %.
Fig. 7. Freezing of the pore water within (a) Macropores, Mesopores, Small pores; (b) Micropores; (c) critical freezing temperature of pore water in varying pores using the Gibbs-Thomson equation.
Fig. 8. The T2 distribution curves of soil samples with water contents (w) of (a) 16 %, (b) 18 %, and (c) 20 % during the freezing process.
Fig. 9. Variations of unfrozen (a) bound, (b) capillary, (c) bulk water contents, and (d) the freezing speed (vf) of bound water in soils with water contents (w) of 16 %, 18 %, and 20 %.
Fig. 10. Schematic diagram of the pore water freezing sequence and the associated evolution of ice skeleton morphology.
Fig. 11. (a) The stress-strain curves; (b) Ed of soil samples with different water contents (w) at various temperatures (T); the variations in Ed with (c) T and (d)w; the variations in Freezing Strengthening Coefficient (FSC) of Ed with (e) T and (f) w.
Fig. 12. (a) The variation curves of Gd with strain; (b) Gdmax of soil samples with different water contents (w) at various temperatures (T); the variations in Gdmax with (c) T and (d) w; the variations in Freezing Strengthening Coefficient (FSC) of Gdmax with (e) T and (f) w.
Fig.13.The variation curves of λ within samples with varying water contents (w) at (a)0 ℃，，，，， ，，(b)-2 ℃，，，，， ，，(c)-5 ℃，，，，， ，，and (d) -9 ℃.
Fig. 14. The variation curves of (a) ice saturation (?) and relative saturation (Se); (b) ice saturation speed (?,) with negative temperature(T).
Fig. 15. The variation curves of the Freezing Strengthening Coefficient (FSC) of (a) Ed and (b) Gdmax with the ice saturation (?) in soils with different water contents (w)
Fig. 16. Schematic diagram of the effect of ice skeleton morphology on the soil's elastic and shear properties during the freezing process.
研究亮点
通过两个T?阻止值识别盐渍土中的孔隙水类型。。。。。。。
连系水、毛细水与自由水冻结后体现出截然差别的力学特征。。。。。。。
孔隙水的冻结顺序决议冰骨架形态及其结构完整性。。。。。。。
基于自由水与连系水的差别冻结行为，，，，， ，，提出了新的冻结阶段模子。。。。。。。
盐渍土的动力学参数随孔隙冰饱和度呈指数增添。。。。。。。
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