Effects of Freeze‑thaw Cycles on the Strength and Microstructure of F1‑solidified Loess

XIE Jiahao; LI Jiandong; WANG Xu; ZHANG Yanjie; JIANG Daijun; WANG Xingwei

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220616001

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Effects of Freeze‑thaw Cycles on the Strength and Microstructure of F1‑solidified Loess

更新时间：2025-09-25

- Effects of Freeze‑thaw Cycles on the Strength and Microstructure of F1‑solidified Loess
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 6, Pages: 1445-1453(2023)
- 作者机构：
  
  1.兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070
  2.兰州交通大学道桥工程灾害防治技术国家地方联合工程实验室,甘肃兰州 730070
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220616001
  CLC： TU443
- Received：16 June 2022，
  
  Revised：2022-08-24，
  
  Published：15 December 2023
- 稿件说明：
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谢嘉豪,李建东,王旭等.冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构的影响研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(06):1445-1453.

XIE Jiahao,LI Jiandong,WANG Xu,et al.Effects of Freeze‑thaw Cycles on the Strength and Microstructure of F1‑solidified Loess[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(06):1445-1453.
谢嘉豪,李建东,王旭等.冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构的影响研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(06):1445-1453. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220616001.

XIE Jiahao,LI Jiandong,WANG Xu,et al.Effects of Freeze‑thaw Cycles on the Strength and Microstructure of F1‑solidified Loess[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(06):1445-1453. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220616001.

摘要

冻融循环作用显著影响固化剂加固效果和固化土物理力学特性。为研究冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构特性的影响，对不同掺量、不同冻融次数的F1固化黄土试样开展三轴不固结不排水试验及电镜扫描试验，探讨冻融前后F1加固黄土抗剪强度参数及微观孔隙结构变化规律。研究发现，F1可显著改善黄土持水特性和压实特性。当F1掺量为0.3 L/m

最佳掺量时，与黄土相比，F1固化黄土塑限和最优含水率分别减少2.65%和7.22%，液限和最大干密度分别增大7.92%和9.83%；F1显著增大黄土黏聚力与内摩擦角。0次和15次冻融循环时，与未冻融黄土相比，0.3 L/m

掺量F1固化黄土的黏聚力分别增大36.82%和16.64%，内摩擦角分别增大16.92%和4.63%；与黄土相比，冻融循环15次时F1固化黄土中微孔隙增大6.28%、小孔隙减少17.84%，孔隙面积比和平均分形分维数分别减小了20.4%和0.67%，表明经F1固化后黄土形成更加稳定的层状堆叠结构，显著改善冻融循环作用下微、小孔隙的演化和发育，提高密实度、增强力学性能和抗剪强度。

Abstract

Freeze-thaw cycles significantly affects the consolidation effect and the physical and mechanical properties of solidified soil. In order to study impact of freeze-thaw cycles on the strength and microstructural properties of F1-solidified loess， triaxial unconsolidated-undrained loess tests and electron microscopy scanning tests were carried out on F1-solidified loess samples with varying FI dosages and freeze-thaw durations. These tests aimed to explore the shear strength parameters and changes in the microscopic pore structure of F1-solidified loess before and after freeze-thaw cycles. The study revealed that F1 can significantly improve the water-holding and compaction properties of loess. At the optimum dosage of 0.3L/m

， the plastic limit and optimum moisture content of F1-solidified loess are reduced by 2.65% and 7.22% respectively， while the liquid limit and maximum dry density are increased by 7.92% and 9.83% respectively. F1 significantly increases the cohesion and internal friction angle of loess. At 0 and 15 freeze-thaw cycles， compared with unfrozen thawed loess， the cohesion of F1-solidified loess with 0.3L/m

content increased by 36.82% and 16.64% respectively， the internal friction angle increased by 16.92% and 4.63% respectively. compared with the loess， the microporosity in F1-solidified loess increased by 6.28% and small porosity decreased by 17.84% at 15 freeze-thaw cycles. Additionally， the pore area ratio and average fractal dimension decreased by 20.4% and 0.67% respectively. These changes indicate that the loess forms a more stable laminated stacking structure after F1 curing， which significantly improves the evolution and development of micro and small pores under freeze-thaw cycles， increases the compactness， enhances the mechanical properties and shear strength.

关键词

Keywords

references

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