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地質災害和工程實踐表明，凍融循環是影響季節性凍土區邊坡穩定性和誘發滑坡的主要因素。例如，在路基、大壩和邊坡等處暴露于地表或淺埋的土體很容易受到凍融循環的影響。事實上，對于邊坡上的土體，由于回填土和支護結構的作用，凍融循環作用是在有荷載的條件下進行的。因此在寒區工程中，考慮荷載對凍融循環引起的變形特性的影響是非常必要的。
針對這一問題，中國科學院武漢巖土力學研究所特殊土力學團隊對萬能試驗機進行改裝，對有荷凍融循環過程中膨脹土的凍脹和融沉變形進行了研究，并開展了掃描電鏡（SEM）試驗和核磁共振（NMR）試驗，對循環后的土體微觀結構形態和孔隙分布特征進行了深入分析。結果表明：由于荷載對凍脹變形的抑制作用，有荷載狀態下土體的預凍結時間更長；當土體達到新的平衡狀態時，存在一個凍結荷載和一個融化荷載，在這兩個荷載下，土體的體積變化為零；荷載可以減小凍融循環對土體的破壞，當荷載較大時，有荷凍融循環有助于土體形成更致密穩定的結構；根據變形和微觀結構結果，給出了膨脹土渠坡回填土厚度建議值。
相關研究成果以 “The deformation and microstructure characteristics of expansive soil under freeze–thaw cycles with loads”為題，發表在Cold Regions Science and Technology。研究工作獲得國家重點研發計劃的資助。
論文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165232X21001749
圖1 取樣地點與附近地形地貌
圖2 邊坡示意圖 
圖3 凍融循環試驗中體變隨循環次數和荷載的變化曲線 
圖4 不同荷載下的歸一化T2分布曲線（NFT=8后） 
圖5 有荷凍融循環后土體的SEM圖像
（文/圖 特殊土力學組）