土工袋抑制膨胀土冻胀性能试验及机制探讨.pdf

第45卷第3期岩土力学Vol.45No.3

2024年3月RockandSoilMechanicsMar.2024

DOI：10.16285/j.rsm.2023.0422

土工袋抑制膨胀土冻胀性能试验及机制探讨

张勇敢，鲁洋，刘斯宏，田金博，张思钰，方斌昕

（河海大学水利水电学院，江苏南京210098）

摘要：寒区膨胀土输水渠道普遍存在严重的冻胀破坏问题，严重损害工程效益。为探究不同含水率、不同干密度下土工袋

抑制膨胀土冻胀性能演化规律及其物理机制，开展了土工袋制样标准率定试验和有无袋体约束下膨胀土的冻胀变形试验。试

验结果表明：土工袋试样的压实高度与其干密度存在一一对应关系，可以通过控制土工袋的压实高度来精确控制土工袋的制

样干密度；无论是否有袋体约束，试样的冻胀变形与时间关系曲线均可划分为冷缩、快速冻结和冻结稳定3个阶段；对于初

始状态相同的膨胀土试样，袋体约束作用下其冻胀量显著减小，也即土工袋可有效地抑制膨胀土冻胀；随着含水率的增加、

干密度的增大，试样的冻胀率均显著增大；土工袋的冻胀抑制率随着干密度的增加而显著增大，但含水率增加后土工袋的冻

胀抑制率并未显著提升；通过分凝势理论和加筋约束原理，揭示了土工袋抑制膨胀土冻胀的内在机制；基于压汞试验获取的

膨胀土孔径分布曲线，提出了袋体约束作用下冻结膨胀土的骨架结构概念模型，较好地解释了含水率和干密度对土工袋冻胀

抑制率演化规律的影响差异。

关键词：膨胀土；土工袋；干密度；含水率；冻胀特性

中图分类号：TU445文献标识码：A文章编号：1000－7598(2024)03－0759－11

Experimentalstudyandmechanismexplorationofsoilbagsforinhibitingfrost

heavingperformanceofexpansiveSoil

ZHANGYong-gan,LUYang,LIUSi-hong,TIANJin-bo,ZHANGSi-yu,FANGBin-xin

(CollegeofWaterConservancyandHydropowerEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu210098,China)