Page 90 - 水利学报2021年第52卷第1期

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试样高度/cm 11 试样高度/cm 11

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8 8

7 7
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w w=16.8% w w=20.5% w w=16.8% w w=20.5%
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6
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（a） 冷生构造照片 （b） 二值化后照片
图 6 不同初始含水率下试样在-5℃冷冻温度下经 5 次反复冻融作用后照片
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试样高度/cm 11 试样高度/cm 12
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11
10
10
9 9
8 8
7 7
T T=-2℃ T T=-5℃ T T=-10℃ T T=-2℃ T T=-5℃ T T=-10℃
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℃
（a） 冷生构造照片 （b） 二值化后照片
图 7 初始含水率为 16.8%的试样在不同冷冻温度下经 5 次反复冻融作用后照片
同。在冷冻温度为-2 ℃和-10 ℃时冷生构造的分布较冷冻温度为-5 ℃时均匀，且在-10 ℃冷冻温度
下，分凝冰层厚和冷生构造的分布都较均匀，分凝冰的平均层厚小于 1 mm；而当冷冻温度为-5 ℃
时，分凝冰的发育程度最为突显，且受冻融影响区域上、下部分凝冰的平均层厚的差异最大。发生
这种现象的主要原因为，在-2 ℃冷冻温度下，试样的冻结速率较小，冻结锋面的下移速率较慢，且
试样中从未受冻融影响的区域迁移至受冻融影响的区域的水分较少、水分迁移范围较小，使得分凝
冰的发育程度有限。但当冷冻温度为-10 ℃时，试样的原位冻结速率和冻结锋面位置的下移速率均很
快，土中水分来不及迁移，导致水分迁移量减小，分凝冰层厚度相对较薄。在冷冻温度为-5 ℃时，
冻结速率大小适中，冻结锋面位置的下移速率相对较快，土中水分迁移量较大。因此，分凝冰的发
育最为突显。（2）冻结锋面位置不同。随着冷冻温度的不断降低，冻结锋面不断下移，在-2、-5
和-10 ℃的冷冻温度下，分别距试样顶端约 4.6、6.0、8.6 cm；且当冷冻温度为-10 ℃时，冻结锋面的
下移幅度最大。（3）随着冷冻温度的不断降低，试样表面裂缝和分凝冰层的数量均不断增多，分凝冰
层间间距变小。另外，试样受冻融影响区域的厚度逐渐增厚，未受冻融影响区域的厚度减薄，且两
个区域厚度的变化幅度都较大。
3.2.3 不同冻融次数下试样的冷生构造特征分析 图 8 为初始含水率为 16.8%的试样在-5 ℃冷冻温度
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