梯度冻融材料变形机理与强度研究

"梯度冻融组合体变形机理试验研究" 本文主要探讨的是梯度冻融组合体的变形机理，研究由赵晓东、孙翰卿等人在中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室进行。研究背景是强度梯度材料的制备和在工程中的实际应用，其核心方法是通过对材料进行控制冻融处理，以观察和分析冻融后的试块组合体的变形特性。 在实验过程中，研究人员利用数字图像技术(Digital Photographic Technology, DPT)来详细研究梯度冻—均温融组合体的变形行为。结果显示，冻融作用对低密度土的密度有显著影响，随着冻融温度降低，土体的密度增加更为明显。这表明温度是影响材料性能的关键因素，更低的温度可能导致更大的密度变化。 此外，梯度冻融土组合后，其强度与梯度大小正相关，梯度越大，材料的强度越高。然而，这也带来了试样非均质性的增强，这意味着材料内部的不均匀性可能会影响其整体性能。在应力作用下，梯度冻—均温融组合体的横向变形在初期阶段略小于轴向变形，但当应力超过峰值时，由于剪切裂缝的横向扩展，组合体的横向变形会急剧超过轴向变形。这一现象揭示了材料在冻融过程中的破坏模式和变形特征。 研究还发现，通过调整冻融过程中的温度梯度，可以在初始干密度和含水量恒定的情况下，创造出具有特定微观结构的强度梯度材料。这一发现为大规模物理模拟提供了新的技术途径，为理解和预测在冻融环境下的土体行为提供了理论支持。 关键词涵盖了控制冻融、温度梯度、非均质性和变形机理等关键概念，这些概念是理解冻融作用下材料变形和破坏的核心。通过此类实验研究，科学家们能够更深入地了解冻融环境下土体的力学性质，这对于寒冷地区地质工程的设计和施工具有重要意义，有助于预防和减少因冻融循环引起的地质灾害。