Page 88 - 水利学报2021年第52卷第1期

1 冷浴，2 进水口，3 出水口，4 底板，5 试样筒，6 保温材料，7 顶板，8 试样，
9 恒温箱，10 温度传感器，11 数据采集仪，12 计算机，13 数据采集系统
图 3 单向冻融试验系统
次冻融过程中冻结时长为 42 h，之后几次冻融过程中冻结时长均为 24 h。冻结完成后，将试样顶端温
度调至 10 ℃，进行融化，融化时长为 12 h。当达到试验要求的冻融次数时，取出试样，在冷库内先
使用照相机拍照得到试样的冷生构造照片；然后，用游标卡尺（测量精度为±0.02 mm）测量试样的高
度；其次，沿试样高度方向间隔 1 cm 均匀切样，每个高度处均取 2 份试样，采用烘干法测定其含水
率（指未冻水含量和含冰量之和），且取两份试样含水率的平均值作为该层土样的含水率。

3 试验结果的分析与讨论

经单向冻融后，随着土中水分迁移，土体内部结构和含水率都会发生改变。以下从试样冻结过
程中试样内不同高度处温度变化情况，以及试验后不同影响因素下试样的冷生构造特征、含水率的
分布情况和冻胀变化规律等方面进行分析。
3.1 试样冻结过程中温度变化 为了分析试样冻结过程中温度的变化，选取具有代表性的初始含水
率为 16.8%的试样在-5 ℃冷冻温度下，第一次冻结过程中温度分布情况进行分析（图 4）。从图中可以
看出，试样 16 cm 高度处最先发生冻结，之后沿试样顶端往下依次发生冻结，直至冻结深度约为 8 cm

30
25
20

15
温度/℃ 10

5
0
-5
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
-10
0 500 1000 1500 2000 2500
时间/min
图 4 试样冻结过程中不同高度处温度变化曲线

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