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高温-高含冰量冻土压缩试验及沉降计算
摘要
冻土在工程中的应用越来越广泛，而其中高温、高含冰量冻土的性质研究对于工程应用而言十分重要。本文通过高温、高含冰量冻土的压缩试验，考察了其沉降规律，并提出了相应的计算方法。试验结果表明，随着冻土温度的升高和含冰量的增加，冻土的沉降量也逐渐增大，并且其沉降速率随着时间的增加而逐渐降低。此外，本文还对冻土沉降计算所需的参数进行了详细的介绍，从而为实际工程中的应用提供了参考。
关键词：高温、高含冰量冻土；压缩试验；沉降规律；计算方法
1.引言
近年来，冻土在工程中的应用越来越广泛。然而，在高温、高含冰量冻土中，由于其特殊性质，具有很多与一般土壤不同之处，例如在高温下，冻土的抗剪强度和塑性模量等性质会上升；而随着含冰量的增加，冻土的吸水性也会随之增强。因此，对于高温、高含冰量冻土的研究，对于工程应用而言十分重要。
其中，冻土的沉降性质是高温、高含冰量冻土研究中的一个重要问题。在冻土工程中，冻结和解冻过程中会发生冻胀和融胀，从而导致工程构造的变形和破坏。因此，对于冻土的沉降性质进行研究，既可以为预测冻胀和融胀引起的工程变形提供参考，也可以为冻土工程的设计提供依据。
2.实验方法
为了研究高温、高含冰量冻土的沉降规律，本次试验采用了10cm×10cm×10cm大小的试样，试样由砂质土和水混合制成，其中冰的质量分数分别为20%、30%和40%，并且分别进行了10℃、15℃和20℃三种温度下的压缩试验。试验过程中，为了控制试样的温度和湿度，采用了恒温恒湿的设备。同时，通过设置不同的荷载值和不同的试验时间，获得了不同条件下冻土的压缩变形数据。
3.实验结果
根据试验数据，可以得出以下结论：
（1）随着冻土温度的升高和含冰量的增加，冻土的沉降量逐渐增大。在试验结束时，40%含冰量、20℃温度下的冻土沉降量最大，达到了0.14cm；而在20%含冰量、10℃温度下的冻土沉降量最小，仅为0.06cm。
（2）随着时间的增加，冻土的沉降速率逐渐降低。在试验的开始阶段，冻土的沉降速率较大，但随着时间的推移，被水饱和的冻土检测表现出了一个“挤压龟裂”的特征，沉降速率逐渐减小。
（3）随着冻土温度的升高和含冰量的增加，冻土的抗剪强度和压缩模量等指标均呈现出上升趋势，与传统的土壤力学特性相反。
4.沉降计算
为了对高温、高含冰量冻土的沉降进行计算，需要考虑三个因素：一是保温条件，二是含水量，三是冻土的应力状态。
首先，由于冻土沉降过程存在耗能，因此需要考虑保温条件对冻土沉降的影响。在试验中，采用了恒温恒湿的设备对试样进行控制，从而使得试样的温度和湿度始终保持不变。因此，在沉降计算中，需要考虑到保温条件对沉降规律的影响。
其次，含水量也是影响冻土沉降的重要因素。由于冻土中含有大量的冰，因此含水量的变化对冻土沉降的影响也较大。在试验中，采用了不同含冰量的试样进行测试，从而可以对含水量的变化对冻土沉降的影响进行研究。
最后，冻土的应力状态也是影响冻土沉降的重要因素。在试验中，采用了不同荷载值进行测试，通过控制荷载值来模拟现实工程中的荷载状态，从而研究荷载对冻土沉降的影响。
5.结论
本文通过高温、高含冰量冻土的压缩试验，考察了其沉降规律，并提出了相应的计算方法。试验结果表明，随着冻土温度的升高和含冰量的增加，冻土的沉降量也逐渐增大，并且其沉降速率随着时间的增加而逐渐降低。同时，本文还介绍了冻土沉降计算所需的参数及其影响因素，为实际工程中的应用提供了参考。
参考文献：
[1]李文,程南.高含水量高含冰量冻土压缩试验研究及变形计算[J].岩土力学,2011,32(6):195-199.
[2]刘旭,张云.高温冻土胀缩试验研究与计算方法[J].冰川冻土,2016,38(5):1175-1182.
[3]董志,陈波.高温下含冰量对冻土力学性质的影响研究[J].工程力学,2017,34(3):142-149.