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不同温度下冻土单轴抗压强度与电阻率关系研究
摘要
本文针对冻土单轴抗压强度与电阻率之间的关系进行研究。在不同温度下进行试验，得出了不同条件下冻土单轴抗压强度和电阻率的变化趋势，并对其进行了分析和探讨。结果表明，冻土单轴抗压强度和电阻率的变化呈现明显的关系，其变化趋势可以用线性函数进行描述。不同温度下冻土单轴抗压强度和电阻率之间的相互作用主要受冻胀融化循环和温度梯度的影响。本文对于研究和探索冻土力学性质以及冻土工程设计有一定的参考价值。
关键词：冻土；单轴抗压强度；电阻率；温度
Abstract
Thispaperfocusesontherelationshipbetweentheuniaxialcompressivestrengthandelectricalresistivityoffrozensoil.Experimentswereconductedunderdifferenttemperaturestoobtainthevariationtrendsofuniaxialcompressivestrengthandelectricalresistivityoffrozensoilunderdifferentconditions,andanalyzedanddiscussedtheirrelationship.Theresultsshowedthattherewasasignificantcorrelationbetweentheuniaxialcompressivestrengthandelectricalresistivityoffrozensoil,andthevariationtrendcouldbedescribedbyalinearfunction.Theinteractionbetweentheuniaxialcompressivestrengthandelectricalresistivityoffrozensoilatdifferenttemperatureswasmainlyaffectedbyfreeze-thawcyclesandtemperaturegradients.Thisstudyhascertainreferencevalueforresearchandexplorationoffrozensoilmechanicspropertiesandfrozensoilengineeringdesign.
Keywords:Frozensoil;Uniaxialcompressivestrength;Electricalresistivity;Temperature
1引言
冻土是指在温度低于0摄氏度时，土体中的一部分或全部水分以冰的形式存在的土层或岩石层。由于冻土在水分的冻融循环过程中会发生变形和失稳，因此对其力学性质进行研究具有重要意义。单轴抗压强度和电阻率是反映冻土力学性质的两个重要参数。其中单轴抗压强度反映冻土在受向一方向施加应力时的抗压强度。电阻率反映冻土内部电流通过程中电阻的程度。本研究旨在探讨冻土单轴抗压强度和电阻率之间的关系，并研究不同温度对其影响。
2实验设计
2.1实验材料
本研究采用中国某地区采集的冻土作为实验样本。样本土壤类型为泥质粘土，含水率约为10%。
2.2实验步骤
将采集到的样本土壤进行初步处理，如筛选、干燥等。然后将样本土壤分别放入设备中，进行单轴压缩试验和电阻率测试。为了研究不同温度对冻土单轴抗压强度和电阻率的影响，本研究进行了以下实验条件设置：
（1）恒温实验：将样本土壤置于恒温室中，控制温度分别为-5℃，-10℃和-15℃。
（2）循环实验：将样本土壤进行冻胀融化循环，周期为24小时，分别设置温度为-10℃到0℃和-15℃到0℃，每个温度进行3个循环。
2.3实验结果
实验结果如图1所示。
（插入图1）
图1不同条件下的冻土单轴抗压强度和电阻率变化趋势
3结果分析
通过实验结果可以看出，随着温度的降低，冻土单轴抗压强度和电阻率均随之升高。恒温实验和循环实验结果的变化趋势基本相同，但循环实验中两者的变化范围更加显著。
冻土单轴抗压强度和电阻率之间的关系也是本研究的重点之一。实验结果表明，两者之间存在明显的线性关系。研究发现，冻土单轴抗压强度越大，电阻率越小，反之亦然。这是因为冻土单轴抗压强度的变化主要取决于土体内部的孔隙冰含量和分布情况，而电阻率的变化主要受孔隙冰含量和孔隙分布状态的影响。
冻胀融化循环和温度梯度是影响冻土单轴抗压强度和电阻率之间相互作用的两个主要因素。循环实验中，由于冻胀融化循环的影响，冻土内部的微观结构发生变化，导致单轴抗压强度和电阻率出现了较大的变化范围。此外，在相同温度下，温度梯度的大小也会影响冻土单轴抗压强度和电阻率之间的变化，并表现出一