文档详情

有压条件下湿粘土结冰温度的研究-冰川冻土.PDF

发布:2018-09-28约5.13千字共4页下载文档
文本预览下载声明
第 18 卷 第 1 期 冰 川 冻 土 Vol. 18 No. 1 1996 年 JOURNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCRYOLOGY 1996 李 毅 崔广心 吕恒林 ( 中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室, 730000; 中国矿业大学, 徐州 221008) 应用过冷原理研制的冰点仪, 对 4 种含水率的湿粘土, 在 0~ 20 MPa 外载的 范围进行结冰温度变化规律的试验研究, 获得粘土的结冰温度 与外载, 含水率的关系和变 化规律。 结冰温度 冰点仪 粘土 冻结工程 在进行湿砂的结冰温度与含水率和外载关系的研究中, 发现不饱和水的砂结冰温度 与外载无关。在此基础上, 对湿粘土的结冰温度进行试验研究, 以探讨结冰温度与外 载、含水率间的关系。 1 试验设备及方法 研制了应用过冷原理来判定结冰温度的冰点仪。为了确保过冷现象的发生, 经过多 次试验, 获得了砂土、粘土在低温下发生过冷结冰现象的适宜的设备结构尺寸和参数, 并设计制造了冰点仪。它可随额定压力为 20 MPa, 标定最大压力为 24 MPa。为提高测 量的灵敏度和精度, 应用高灵敏度的半导体热电阻制造温度传感器测量温度, 分辨率可 达 001 。精度受标定用温度计限制, 为 01 。为检验该冰点仪和传感器的可靠 性, 进行了对比试验。与应用结冰时电阻率突变原理的冰点仪及传感器进行对比试验, 试验材料为蒸馏水、含水砂和湿粘土, 加载范围 0~ 20 MPa。试验证明, 过冷现象均十 分明显, 两种冰点仪和传感器所测结果相当一致( 图1) , 说明该冰点仪和半导体热电阻 图 1 两种测量结冰温度方法对比( 20 MPa) a按过冷原理的测值; b按电阻率突变原理的测值 Fig. 1 T he contrast bet een the t o measure methods of freezing point 本文于 1995 年 5 月 10 收到; 属国家 自然科学基金资助项 目。 44 冰 川 冻 土 18 卷 传感器是稳定而可靠的。 试验系统由冰点仪、数据采集系统、加载和压力控制系统、制冷和供冷系统组成。 试验时将配制的试样放入冰点仪中, 试样需填满。然后加载、稳压, 再置入冷浴中进行 冻结试验, 同时采集数据。 2 试验安排及试样配制 按含水率不同, 将粘土试样分为 4 组, 其含水率分别为 488% , 306%, 269% 和 167% 。试验用徐州粘土, 其液限为 433% , 塑限为 252% 。4 组试样制样时, 均用微 波炉将粘土烘干、碾碎, 用粘土粉和蒸馏水配制成上述含水率, 装入冰点仪。然后从 0 MPa 压力开始, 以2 MPa 为步阶, 共分 11 步进行试验, 一直到加载值为 20 MPa 为止, 试验中测定其结冰温度。 3 试验结果及分析 图 1为用过冷原理与电阻率突变原理两种测结冰温度的方法, 对蒸馏水在有压条件 下测结冰温度 的冻结试验。从图1可知, 两种方法所测得 的结冰温度是一致的。图2和 图2 含水率 W= 488% 的粘土过冷冻结过程 Fig. 2 The freezing process of clay ith ater content W = 488% 图3 为第 1 组和第 3 组的粘土试样过冷冻结过程 曲线。从中可以容易地判定结冰温度。 粘土的结冰温度与外载关系明显, 大约每增加 1 MPa, 结冰温度降低 008 。粘土的结 冰温度与含水率变化的关系不大( 至少在试验范围内是如此) 。含水率低的粘土, 结冰温 度略低。以第 1 组含水率为 488%与第 4 组含水率为 167% 作比较, 当外载为 20 MPa 时, 第 1 组结冰温度为- 155 , 而第 4 组则为- 170 。这个差值表示了粘土在不饱 和水时, 结冰温度随含水
显示全部
相似文档