含水率对冻结沙土强度的影响

吴 明 颖

(安徽理工大学，安徽 淮南 232000)

0 引言

强度作为冻结沙土的重要力学特性之一，是各国学者研究冻土的主要研究对象与研究热点。朱元林等人通过研究不同种类冻土的无侧限抗压强度与温度、加载速率及含水率等因素的关系，对冻土强度与上述影响因素关系的预测[1-5]。王春雷等人通过研究表面冻土无侧限抗压强度随含水率的增大而增大[6]。肖海斌等对高含水率冻土进行实验分析，结果表明存在某值当含水率超过时，强度随着含水率的增加逐渐降低[7]。蔡正银等人则对冻土无侧限抗压强度与含盐量及含水率的关系进行了试验研究[8]。

本文分别对冻结沙土进行不同含水率单轴抗压强度试验，进而得出含水率对冻结沙土抗压强度的影响趋势的结论。

1 单轴抗压强度试验

1.1 试样制备

按《人工冻土力学性能试验》要求，试样尺寸按规范要求选择的是50 mm×100 mm，外形尺寸误差小于1.0%，试样两端平行度误差不大于0.5 mm。采用某矿沙土进行重塑试验。其具体参数见表1。

表1 标准砂试验参数

本文试验试样共分两大组：一组取含水量为控制变量，分别取含水率为8%，10%和12%的沙土进行试验；另一组取含盐量为控制变量，在含水率为10%的情况下，取含盐量分别为0.25%，0.5%及0.75%的沙土进行试验。每含水率或含盐量梯度试验取三个试样进行。

1.2 试验方法

本文采用了安徽理工大学自行研制的WDT-100冻土性能试验机。试验采用控制应变速率加载方式来加载。试验过程如下：首先设置冻土性能试验机参数，将试验温度及停止条件等设置完毕；将试样放入并恒温2 h后进行试验。当试样应力值下降或轴向应变达到20%以上时停止试验。根据计算机绘制的应力应变曲线取其峰值为单轴抗压强度。试验温度为-10 ℃。

2 试验结果与分析

冻结沙土在不同含水率条件下应力应变关系如图1所示。

根据图1d),冻结沙土在不同含水率条件下其强度随着含水率的增大而增大。但其增大速率则逐渐降低，直至为零，即到达某一峰值。然而由于冻结沙土试样制备过程中其含水率无法超过14%，故此试验无法确定其到达峰值之后走向。

3 结语

通过不同含水率的冻结沙土试验研究，得到如下主要结论：

1)冻结沙土单轴抗压强度随含水率的增大而逐渐增大，但并不是无限增大的，会存在某一峰值。

2)冻结沙土单轴抗压强度虽然随着含水率的增大而增大，但其增长速率却是随含水率增大而减小，故而存在峰值。然而由于沙土饱和的原因，无法研究其增长后的发展趋向，这也正是本文后续的研究工作。