人工冻结对南京砂液化特性的影响
在沿海城市地下空间的建设中，人工地层冻结法能起到加固土层、快速隔水止水的效果，常用于地铁联络通道及地下泵房的建设。虽然人工地层冻结法是一种绿色工法，具有适用性强、无污染等优点，但是冻结作用也会改变土体的物理力学性质[1]，可能给隧道及相近建筑带来地基承载力不足、变形加大等问题。
饱和粉细砂在河流沿岸广泛分布[2]，是人工地层冻结法常常应用的土层。目前国内外针对冻融饱和砂动力学特性的研究有：严晗等[3]分析了冻融循环对青藏铁路那曲段粉砂土的动模量和阻尼比的影响；何菲等[4]以青藏铁路抗震为背景，基于低温动三轴试验仪分析了原状冻土动弹性模量、阻尼比及其与振动频率和试验负温的关系；唐益群等[5]立足于人工地层冻结法，采用动三轴系统进行冻融饱和粉砂的动力试验，得到了轴向应变与动孔隙水压力密切相关，提高冻结温度、增大振动频率和围压、减小动荷载幅值都能显著减小粉砂累积塑性变形的结论；JOHNSON 等[6]、孙静 等[7]、LI JC 等[8]也做过冻融土动弹性模量与阻尼比等方面的研究。可以看出，当前国内外针对冻融饱和粉细砂动力学特性的研究大多关注动弹性模量、阻尼比、应力应变关系等方面，对液化特性的研究相对较少。
张翼等从青岛海水和武汉南湖水中筛选分离出11株小球藻和1株胶网藻[12]，黄秋婷等从吉林工学院荷花池中筛选分离出4株栅藻和1株小球藻[13]。本研究从华南理工大学校内东湖中筛选分离到6株绿藻，18S rDNA鉴定结合采样点筛选分离结果表明这6株微藻分别属于小球藻属与株栅藻，其中 DH1、DH6和DH3分别筛自采样点1表层水样和底层水养，DH4和DH2、DH5分别筛自采样点2表层和底层水养，不同取样点的筛选结果差异可能与不同藻株的生长习性有关。
南京砂是一种饱和片状粉细砂，具有液化的可能[9]，在长江下游地区广泛分布。研究冻融作用对南京砂液化特性的影响，有助于长江下游地区地铁联络通道的人工地层冻结法的施工，有助于确保地铁隧道及其联络通道的施工安全和使用安全。
本文以南京砂为研究对象，采用水积-饱和-冻融装置制样，并使用GDS动三轴系统，分别在地震和地铁列车振动荷载2种类型荷载作用下进行动力试验，研究冻融次数、冻结温度、有效围压对南京砂液化特性的影响。
对于相邻双侧边盖驱动方腔流动, 在Reynolds数小于1 000的范围内, 还可以找到两对线性不稳定行波模态, 每一对模态在不同Reynolds数下的线性时间增长率曲线在图6(a)和图7(a)中给出.
1 试验材料与制样
1.1 试验材料
选用南京鼓楼区沿江地带上元门地铁站附近的南京砂为研究对象，该砂层属于典型的河漫滩相土层，水环境沉积[2]。该区域地下水位高，砂层饱和，中密。南京砂的颗粒级配和形状如图1所示，其主要成分为石英碎屑，具有片状结构，各向异性，相较于普通圆粒砂更容易液化[10]。基本物理指标见表1。
图1 南京砂的颗粒特性
表1 南京砂基本物理性质指标
?
1.2 制样
试验所用南京砂结构性较强且相对松散，为保证片状颗粒排列的结构性，使用砂雨法进行重塑制样。先将原状样进行烘干、过筛，然后进行制样。砂雨法制样装置如图2所示，制样装置由可调节落距和落量的撒砂装置、水箱、可移动的小车平台以及装砂的双瓣膜等组成。水箱的水位高于积砂试样高度1 m[11-12]。为避免初始撒砂时粗粒与细粒砂的降落速率不同导致最先沉积的砂出现分选现象[13]，特设计制造了可移动的小车平台，当撒砂经历一段时间（30 s）后，再将小车移动至积砂区进行积砂。试验通过控制落距和落量可初步控制砂样的密实度，再通过压样器精确控制土样的密实度。试样直径39.1 mm，高度80 mm。压样完成后，将砂样放入真空饱和器中饱和12 h。
（6）要加强施工现场安全管理工作。安全管理工作是公路工程施工管理的重中之重。工程管理部门首先要制定一系列安全管理制度和安全管理措施，在具体的施工现场，根据安全管理制度进行施工监察，对重点项目实行安全生产责任制，要求安全责任明确到人[4]。其次，要对施工人员进行安全施工培训，要求每个施工人员都清楚各自岗位职责，清楚相关的安全事件责任人。安全管理部门要定期对施工项目进行检查，重点排查施工现场安全防护措施和应急装备，对施工人员进行安全知识抽查，检查施工过程中任一程序的安全操作步骤和安全管理手册等。
图2 砂雨法制样装置示意图
对于不需冻融的试样，饱和后可直接将试样移至动三轴仪进行试验。对于需要冻融的试样，首先放在冻融装置（如图3所示）上进行预压，打开装置的排水通道，选用适量的砝码为砂样加载，砝码加载荷重与该试样拟进行三轴试验的轴压相匹配；其次预压2 h 后关闭排水通道，将冻融装置连同砝码一起放入DW-40型低温试验箱中冻结24 h[5]；然后，在冻结结束后，立即取下保护模具，将试样安放在动三轴仪上加载围压并等待融化；最后，待融化时间达到24 h 且土样应变不再增长时，便可施加振动荷载对砂样进行不排水动三轴试验。
图3 冻融装置示意图
2 试验方案
沿海地区地铁及其联络通道的平均埋深为10～15 m，采用人工地层冻结法时冻结帷幕的平均温度为-15℃[5]。绝大多数工况仅需要对地层进行1次冻结，极少数工况可能因为工程内部原因需要对地层进行2次冻结，以对首次冻结时产生的问题加以弥补。下文仅考虑冻融1次、冻融2次的情况，不考虑更多次的冻融循环。
发展全流程CCUS产业，要立足气源与矿场应用一体化降低气源成本，立足驱油与埋存一体化实现埋存和增产原油最大化。
2.1 地震荷载作用下的试验方案
地震具有爆发突然、持续时间短、振幅高的特点，试验采用单向激振正弦波加载。以隧道埋深12.5 m 即围压250 kPa、反压125 kPa、冻结温度-15℃、动荷载振动频率1 Hz、冻融1次的工况为基准，进行冻融次数、冻结温度、有效围压对南京砂液化特性的影响试验。液化破坏标准为双幅应变达5%[12]。试验方案见表2。
表2 地震荷载试验方案
试样编号A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 B1 B2 B3 B4 B5 B6 C1 C2 C3 C4 C5 C6模拟深度/m 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 10.0 10.0 10.0 15.0 15.0 15.0轴压/kPa 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 300 300 300围压/kPa 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 300 300 300反压/kPa 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 100 100 100 150 150 150冻结温度/℃-15-15-15-15-15-15-15-15-15-5-5-5-25-25-25-15-15-15-15-15-15动荷载幅值/kPa 75 50 100 75 50 100 75 50 100 75 50 100 75 50 100 75 50 100 75 50 100振动频率/Hz 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0冻融次数000111 2 2 2 1 1 1 1 1 1 111111
模拟地震荷载的加荷类型为恒定的正弦式荷载。以A4 试样为例，其动荷载时程曲线如图4所示。
图4 A4试样动荷载时程曲线
2.2 地铁列车振动荷载作用下的试验方案
地铁列车振动荷载的振幅相对较低，但作用时间长。地铁列车本身具有自重，可将地铁列车振动荷载模拟成动荷载基准值与动荷载幅值的叠加。现场资料显示[14]，地铁列车行进时对隧道周围土体振动的频率为0.2～2.0 Hz，地铁列车振动荷载基准值约为30 kPa，动荷载幅值为10～20 kPa。试验采用单向激振等压固结。以隧道埋深12.5 m 即围压250 kPa、反压125 kPa、冻结温度-15℃、振动频率1 Hz、动荷载基准值30 kPa、动荷载幅值为15 kPa、冻融1次的工况为基准，进行冻融次数、冻结温度、振动频率、有效围压对南京砂液化特性的影响试验。液化破坏标准为双幅应变达5%[9]，试验方案见表3。
试验开始后，动荷载基准值在2 s内加载完成。D4试样的动荷载时程曲线如图5所示。
3 地震荷载工况下的试验结果
3.1 冻融循环对南京砂应变、动孔压发展规律的影响
在地震荷载工况下共进行了9个试验（试验编号A1-A9），以分析冻融循环对南京砂应变、动孔压发展规律的影响。图6—图8为围压250 kPa、冻结温度-15℃、动荷载幅值75 kPa的地震荷载条件下的试验结果。图6为未冻融（A1）、冻融1次（A4）和冻融2次（A7）南京砂的轴向应变时程曲线。由图6可知：未冻融、冻融1次、冻融2次南京砂的液化循环振动次数分别为35，24 和22；经过冻融的南京砂更容易液化，冻融次数越多，液化越容易，且首次冻融对南京砂的影响程度最大；在相同振动次数下，未冻融砂的动应变（轴向应变）值最小，冻融1次南京砂的动应变值明显大于未冻融砂且略小于冻融2次的南京砂，说明冻融循环可以降低南京砂的刚度；相同振动次数下，累计塑性量随冻融次数的增多而增大，经历过冻融的南京砂更容易产生塑性变形。
表3 地铁列车振动荷载试验方案
试样编号D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 E1 E2 E3 E4 E5 E6 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 G1 G2 G3 G4 G5 G6模拟深度/m 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 10.0 10.0 10.0 15.0 15.0 15.0轴压/kPa 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 250+30 200+30 200+30 200+30 300+30 300+30 300+30围压/kPa 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 300 300 300反压/kPa 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 100 100 100 150 150 150冻结温度/℃-15-15-15-15-15-15-15-15-15-5-5-5-25-25-25-15-15-15-15-15-15-15-15-15-15-15-15-15-15-15动荷载幅值/kPa 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20 15 10 20振动频率/Hz 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.2 0.2 0.2 0.5 0.5 0.5 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0冻融次数000111222111111111111111111111
图5 D4试样动荷载时程曲线
图7为未冻融（A1）、冻融1次（A4）和冻融2次（A7）南京砂的动孔压比时程曲线。南京砂动孔压比增长曲线大致分为3个阶段：①初始时期，1次振动下的平均动孔压比增长迅速，随着振动次数的增多，增长速率逐渐降低，同时1次振动下动孔压比幅值也快速增长；②动孔压比平稳增长阶段，这个阶段1次振动下平均动孔压比和动孔压比幅值都平稳增长，增长速率基本恒定；③当动孔压比大约达到0.92时，土体进入临近液化阶段，该阶段最大动孔压比将会在0.95 左右保持不变，最小动孔压比急剧上升，直至完全液化，且随着振动次数的增多，1次振动下动孔压比保持在最大动孔压比的时间也增长。在整个试验过程中，在相同振动次数下的南京砂，不论是平均动孔压比还是动孔压比幅值，未冻融时都最小，且冻融1次时明显大于未冻融时且略低于冻融2次时。由此可见，冻融作用可以增大动孔压对动荷载响应的敏感度。
图6 地震荷载工况下南京砂的应变时程曲线
图7 地震荷载工况下南京砂的动孔压比时程曲线
图8为未冻融（A1）、冻融1次（A4）和冻融2次（A7）南京砂的滞回曲线。由图8可知：不论南京砂冻融与否，振动次数越多，滞回曲线的不对称性越显著。Figueroa 等[15]提出用滞回圈面积表征土体的能量耗散，将加载过程中所有能量耗散相加，即可得到土体液化所需的总能量。计算得到的未冻融、冻融1次、冻融2次南京砂的总能量耗散分别为1 271，977 和894 kJ·m-3，这说明经历冻融的南京砂需要消耗较少的能量便能发生液化，具有较差的结构性，更易被破坏。
图8 地震荷载工况下南京砂的滞回曲线
3.2 冻融次数对南京砂液化特性的影响
通常在饱和砂土液化试验中，使用循环应力比CSR表征砂土的液化特性。当试样处于等压固结时，循环应力比CSR为土体最大往返剪应力面上的循环剪应力幅值τd与有效围压p′的比值[20]，即
式中：σd为动荷载幅值，kPa。
不同循环应力比的地震荷载下，冻融次数与南京砂液化循环次数的关系如图9所示。由图9可知：冻融次数不多于2次时，相同冻融次数下，循环应力比越大、液化循环次数越小，即南京砂越容易液化；相同循环应力比的地震荷载下，南京砂的液化循环次数随着冻融次数的增多而降低。这说明冻融循环可以削弱南京砂的抗液化能力，且冻融前后南京砂抗液化能力差距较大。
图9 不同冻融次数下的液化循环次数（地震荷载）
3.3 冻结温度对南京砂液化特性的影响
不同循环应力比的地震荷载下，冻结温度与南京砂液化循环次数的关系如图10所示。由图10可知：冻结温度在-25～-5℃范围内，相同循环应力比的地震荷载下南京砂的液化循环次数随着冻结温度的降低而减少。这说明冻结温度越低，冻融循环后的南京砂越容易液化。
由表1可知,观察组烧伤患者创面愈合时间、1周后创面大小及2周后创面大小,相比对照组明显更具有优势(P<0.05)。
图10 不同冻结温度下的液化循环次数（地震荷载）
3.4 有效围压对南京砂液化特性的影响
不同循环应力比的地震荷载下，有效围压与南京砂液化循环次数如图11所示。由图11可知：有效围压在100～150 kPa范围内，相同循环应力比的地震荷载下有效围压越小的冻融南京砂所需的液化循环次数越少，这说明有效围压越小，冻融循环后的南京砂越容易液化。
图11 不同有效围压下的液化循环次数（地震荷载）
3.5 地震荷载工况下南京砂的液化判别
黄永林[2]对南京砂液化特性的研究表明，Seed简化判别法能有效地对南京砂的地震液化特性进行判别。
Seed简化判别法通过对比场地不同深度的地震剪应力τE与砂土地震荷载下的液化强度τs的大小判断土体是否液化。深度为ds的地震剪应力τE可以根据下式进行计算。
其中，
式中：amax为地表运动最大加速度，m·s-2；γ为上覆土层的天然重度，kN·m-3；g为重力加速度，m·s-2；K为深度折减系数[10]。
1.2.1 试验设计 试验于2018年3月26—27日在贵州省农业科学院茶叶研究所制茶研究室试验车间(贵州省湄潭县)进行。以团队前期研究结果为参考[9]选取各试验参数(表1)进行L9(34)正交试验设计，其中，揉捻压力为茶叶放入后加盖往下压紧实时的压力，即揉捻机加压力度。记录试验过程中叶相变化特征，检测其碎茶率，综合干茶样品的感官审评结果，筛选揉捻做形的最佳工艺参数。
砂层的抗液化剪应力τs可以由下式计算[2]。
本研究采用样地法取样。2017年10月和11月，分别于3类生态系统中顺相同坡向各设置3条样带，每样带内从坡底到坡顶设置3个20 m × 20 m样方。在草地和人工林每样方内的4个拐角和中心取1 m× 1 m的草本样方，在次生林每样方内相同方法分别取5 m× 5 m样方调查灌木和1 m× 1 m样方调查草本。因此，样地共有9个20 m×20 m样方，45个1 m×1 m草本小样方和45个5 m×5 m灌草层小样方。水准仪测量坡度，罗盘测量坡向。
式中：Cr为动三轴的应力差别系数，文献[11]建议南京砂取0.65；CRR为动三轴抗液化强度。
CRR可根据地区地震风险，采用一定荷载循环次数发生液化时的CSR表征[2，11]。以南京市为例，其地震设防烈度7级，设计基本地震加速度0.1g，CRR取值为南京砂循环加载12次发生液化时的CSR。
动三轴试验结果表明，在南京市地区地铁联络通道的埋深范围内（10～15 m），2次以内的冻融循环都不能使南京砂在12个振动循环下达到液化。12.5 m埋深下南京砂的液化判别结果见表4。
表4 地震荷载下的液化判别结果
冻融循环次数/次01 2 1 1冻结温度/℃-15-15-15-5-25 τE/kPa 13.40 13.40 13.40 13.40 13.40 τs/kPa 39.49 36.53 34.48 37.45 35.79 τs/τE 2.87 2.73 2.57 2.79 2.67是否液化否否否否否
由表4可知，冻融循环能降低南京砂的抗液化能力。在南京地区，人工冻融南京砂在7级地震、0.1g 地震加速度下依然不会产生液化，这说明南京地区地震荷载对南京砂冻结施工的潜在危险性较小。
4 地铁列车振动荷载工况下的试验结果
4.1 冻融循环对南京砂应变、动孔压发展规律的影响
图12 地铁列车振动荷载工况下南京砂的应变时程曲线
地铁列车振动荷载工况下共进行了9个试验（试验编号D1—D9），以分析冻融循环对南京砂应变、动孔压发展规律的影响。图12—图14为有效围压125 kPa、冻结温度-15℃、动荷载基准值30 kPa、动荷载幅值15 kPa、频率1 Hz的地铁列车振动荷载条件下的试验结果。图12为未冻融（D1）、冻融1次（D4）和冻融2次（D7）南京砂的应变时程曲线。由图12可知：未冻融、冻融1次、冻融2次的南京砂液化所需的循环振动次数分别为841，594 和528；受动荷载基准值的影响，南京砂在振动初期便产生了约0.2%的应变；与地震荷载下的试验现象类似，地铁列车振动荷载下也是经历过冻融的南京砂更容易液化，且冻融次数越多，液化越容易；首次冻融对南京砂的影响程度最深；冻融南京砂的刚度更低、更容易产生塑性变形。
图13 地铁列车振动荷载工况下南京砂的动孔压比时程曲线
图13为未冻融（D1）、冻融1次（D4）和冻融2次（D7）南京砂的动孔压比时程曲线。由图13可知：南京砂液化前的动孔压发展规律与地震荷载大致相似，但土体达到液化条件后最小孔压比依然会缓慢上升，并没有产生急速上升的现象，说明地铁列车振动荷载致使南京砂液化后，南京砂短时间内还具有一定的强度。
图14为未冻融（D1）、冻融1次（D4）和冻融2次（D7）南京砂的动荷载与轴向应变的滞回曲线。由图14可知：地铁列车振动荷载下，未冻融、冻融1次、冻融2次南京砂液化所需的总能量分别为1 189，929 和857 kJ·m-3。这说明经历冻融次数越多，南京砂液化所需的能量越少，结构性越差，越易被破坏。
图14 地铁列车振动荷载工况下南京砂的滞回曲线
4.2 冻融次数对南京砂液化特性的影响
在不同循环应力比的地铁列车振动荷载工况下，南京砂的液化循环次数与冻融次数的关系如图15所示。由图15可知：冻融次数不多于2次时，循环应力比相同的地铁列车振动荷载工况下南京砂的液化循环次数随着冻融次数的增多而减少，且首次冻融时南京砂的液化循环次数降低得最为明显。说明冻融循环可以削弱南京砂的抗液化能力，且首次冻融循环的影响最大。
认知语言学以语义研究为中心，认为语义即事物的概念化，主要研究概念范畴形成的认知过程及工作机制。Lakoff认为认知模式是在人与客观世界互动基础上形成的认知方式，并提出了理想化的认知模式[3]，认为一个词之所以有多项意义是因为多种认知模式的存在，在不同的相关概念范畴内构建起来的。认知模式根据结构原则可分为四种模式：命题模式；意象图式模式；隐喻模式和转喻模式。每一种认知模式都是一个结构性整体，是一种完型结构。在这些认知模式的作用下，人们根据范畴内的原型进行概念化，成为原型语义，然后不断地衍生演变出相似的语义，从而最终形成一个词语的互相关联的语义网络。
图15 不同冻融次数下的液化循环次数（地铁列车振动荷载）
4.3 冻结温度对南京砂液化特性的影响
在不同循环应力比的地铁列车振动荷载作用下，南京砂的液化循环次数与冻结温度的关系如图16所示。由图16可知：冻结温度在-25～-5℃范围内，相同循环应力比的地铁列车振动荷载工况下南京砂的液化循环次数随冻融温度的降低而减少。说明冻结温度越低，冻融后的南京砂越容易液化。
图16 不同冻融温度下的液化循环次数（地铁列车振动荷载）
4.4 振动频率对南京砂液化特性的影响
在不同循环应力比的地铁列车振动荷载工况下，振动频率与南京砂液化循环次数的关系如图17所示。由图17可知，振动频率在0.2～2.0 Hz的范围内，相同循环应力比的地铁列车振动荷载下，南京砂的液化循环次数随振动频率的增高而减少。说明高频振动更易使冻融后的南京砂发生液化。
当输电线路在广州、惠州、东莞和深圳等地区走线时，沿线建筑物密集，加之高度城市化，土地资源稀缺，架空输电线路走廊与土地资源的矛盾非常突出。在这些地区，将直流线路与接地极线路共塔架设为最佳选择，可以节约一个输电走廊，降低拆迁赔偿费用，降低工程建设难度。
3）工艺出水中TN去除率较低、NO3--N含量较高。其主要原因是渗沥液处理后期尾水中的BOD5浓度较低而TN浓度较高，使得BOD5/TN＜3～5，后续的反硝化过程缺乏碳源，同时受到营养元素磷源锐减的限制。
图17 不同振动频率下的液化循环次数（地铁列车振动荷载）
4.5 有效围压对南京砂液化特性的影响
不同循环应力比的地铁振动荷载下，有效围压与南京砂液化循环次数关系如图18所示。
图18 不同有效围压下的液化循环次数（地铁列车振动荷载）
由图18可知：有效围压在100～150 kPa范围内，相同循环应力比的地铁列车振动荷载下有效围压越小的冻融南京砂所需的液化循环次数越少。说明有效围压越小，冻融后的南京砂越容易液化。
4.6 地铁振动荷载工况下南京砂液化的评价建议
与地震荷载持续几十秒所不同，地铁列车振动荷载会间歇式的持续十几个小时，每天地铁列车振动荷载的振动次数便能达到上万次。倘若砂层透水性不足或排水通道不畅，地铁列车振动荷载便有可能使南京砂发生液化。对于南京砂来说，采用人工地层冻结法可加剧其液化的可能，且冻融次数越多、冻结温度越低，南京砂越容易液化。
（三）许多年以后，英子发生了什么样的变化？找出相关的句子读一读。交流后，我们为英子感到高兴，让我们一起欣赏变得乐观开朗的英子，齐读课文最后两个自然段。
综合地铁列车振动荷载下冻融对南京砂液化影响，提出如下工程建议：①冻结作用将加剧南京砂液化的可能，因此对于具有潜在液化的区域，每完成1次冻结施工，都应该对南京砂进行液化判别与处理；②倘若砂层透水能力不足，或地铁周围满布地下连续墙等隔水结构，应对南京砂进行更深度的防液化处理，且地铁建设周围区域要尽量保证排水通道的畅通。
5 南京砂冻融特性及液化机理
5.1 南京砂的冻融特性
南京砂具有一定的冻胀融沉特性。冻结完成后，使用游标卡尺对试样进行测量，可以得到南京砂的冻胀率；试样在动三轴仪上融化完成后，可根据动三轴试验的应变监测结果求得南京砂的融沉率[16]。不同冻结温度、有效围压、冻融次数下的试样冻融特性见表5，有效围压为围压与反压之差。
由表5可知：南京砂的冻胀率在3.3%左右，融沉率在3.7%左右。经历过1次冻融循环后试样体积减小约0.5%，土体被压缩，孔隙比降低；第2次冻融循环后试样同样会产生冻胀融沉，孔隙比进一步降低。
相比于粉土、黏土的冻胀融沉量（5%～7%）来说[17]，南京粉细砂的冻胀融沉相对较小。这是粉细砂毛细水含量相对较少，无法产生强烈的分凝冻胀作用所致。较大的围压、较高的冻结温度都会使冻胀融沉减小。但总体来说，人工地层冻结法施工区域内围压、冻结温度、冻结次数发生变化时，南京粉细砂冻胀率、融沉率的变化幅度不大。有效围压、冻结温度、冻结次数对南京粉细砂的冻胀融沉特性影响轻微。
表5 南京砂冻融特性
冻结工况冻结温度-15℃，有效围压125 kPa，冻融1次冻结温度-5℃，有效围压125 kPa，冻融1次冻结温度-25℃，有效围压125 kPa，冻融1次冻结温度-15℃，有效围压100 kPa，冻融1次冻结温度-15℃，有效围压150 kPa，冻融1次冻结温度-15℃，有效围压125 kPa，冻融2次试验编号A4—A6 D4—D6 F1—F9 B1—B3 E1—E3 B4—B6 E4—E6 C1—C3 G1—G3 C4—C6 G4—G6 A7—A9 D7—D9冻胀率/%3.31 3.25 3.43 3.37 3.28 3.29融沉率/%3.69 3.61 3.80 3.73 3.62 3.71
5.2 冻融作用影响液化特性的机理
冻融作用会对土体的颗粒特性、孔隙特性产生影响，从而影响其液化响应。由于试样在动三轴上融化并经历振动后，发生了液化破坏，无法及时对其颗粒特征和孔隙特征进行测量。因此，另外设置新试样在冻结装置上进行冻融，并测定冻融后试样的颗粒特征见表6。由表6可知：冻融次数较多的南京砂的粒径相对更小。
表6 南京砂冻胀融沉试验后级配表
颗粒粒径/mm＜0.005＜0.050＜0.075＜0.100＜0.500＜1.000累计筛余/%未冻结0.2 2.5 14.3 85.8 96.1 100.0冻融1次0.3 2.6 14.9 86.6 96.2 100.0冻融2次0.4 2.6 15.2 87.1 96.2 100.0
冻融南京粉细砂经风干后使用压汞试验仪对其孔隙特征进行测定，结果如图19所示。由图19可知：南京砂的孔径主要分布在10～100 μm范围内；冻融可以使粉细砂的大孔隙孔径增大数量增多，小孔隙孔径减小。
图19 冻融砂土孔隙特征
土体冻结过程中，大孔隙中的自由水首先发生相变，体积膨胀从而产生冻胀力[1，17]。冻胀力使得大孔隙扩张，砂土颗粒以及含未冻水的小孔隙受到挤压，颗粒变得破碎、小孔隙缩小[18]，同时破坏土体自身的结构与构造。融化后，砂土在冻结时对孔隙的影响并不能完全消除；同时被冻结作用破坏的土体结构、构造也不能完全恢复，从而产生冻融南京砂粒径减小、大孔隙孔径增大、小孔隙孔径减小的现象。粒径减小、大孔隙孔径增大致使冻融砂更易液化；小孔隙孔径减小会抑制液化。然而由于粒径减小、大孔隙增大对冻融南京粉细砂液化的影响更为明显，冻融南京砂整体体现出更易液化的特性。
6 结 论
（1）在地震荷载和地铁列车振动荷载作用下，冻融循环均会明显降低南京砂的刚度和抗液化能力，首次冻融时降低得最为明显；冻融南京砂更容易产生塑性变形，且冻融循环将增大南京砂动孔压对动荷载响应的敏感度。
（1）验证本次交易是否是可支付的。比特币的所有交易记录提供了比特币UTXO查询，只有当本次交易的UTXO对应的金额大于或等于收款金额时，该笔交易才是可支付的。
（2）冻融次数、冻结温度和有效围压均会影响冻融砂的液化特性。冻融次数越多、冻结温度越低、有效围压越小，冻融粉细砂的结构性越差，越易发生液化。
如图1所示，为输电线路内部绝缘子电流泄露问题在线式监测系统安装信息。因该绝缘子的型号，通常是最大的泄露电流及污闪电压关系的核心影响因素。故需借助该绝缘子的形状系数及泄露实际距离这两项参数，精准地修正泄露的电流其与污闪的电压关系列式。同时，需统计分析泄露的电流所在在线式监测系统具体安装位置绝缘子各项信息。如图2所示，为该输电线路内部绝缘子四个在线式监测系统所对应绝缘子的信息。
（3）人工地层冻结法会降低南京砂的液化强度，但南京地区地震荷载对南京砂冻结施工的潜在危险性较小。
（4）地铁列车振动是南京砂的潜在液化源。人工地层冻结法加剧了地铁列车振动荷载作用下南京砂液化的可能，且高频振动更易使南京砂发生液化。冻结施工时，每次冻结施工完成后，都应对南京砂进行液化判别与处理，并尽量保证排水通道的畅通。
（5）冻融循环会使南京砂粒径减小、大孔隙孔径增大、小孔隙孔径减小，且冻融次数越多该作用越明显。
参考文献
[1]梅源，赵良杰，周东波，等.冻结法在富水砂层暗挖施工中的应用[J].中国铁道科学，2020，41（4）：1-10.
（MEI Yuan，ZHAO Liangjie，ZHOU Dongbo，et al.Application of AGF in Underground Excavation Construction of Water-Rich Sand Layer[J].China Railway Science，2020，41（4）：1-10.in Chinese）
[2]黄永林.南京砂的液化与判别[J].世界地震工程，2001，17（1）：69-74.
（HUANG Yonglin.Liquefaction of the Nanjing Sand and Its Identification[J].World Information on Earthquake Engineering，2001，17（1）：69-74.in Chinese）
[3]严晗，王天亮，刘建坤，等.反复冻融条件下粉砂土动力学参数试验研究[J].岩土力学，2014，35（3）：683-688.
（YAN Han，WANG Tianliang，LIU Jiankun，et al.Experimental Study of Dynamic Parameters of Silty Soil Subjected to Repeated Freeze-Thaw[J].Rock and Soil Mechanics，2014，35（3）：683-688.in Chinese）
[4]何菲，王旭，刘德仁，等.青藏铁路原状冻结砂土动力特性参数试验研究[J].铁道学报，2017，39（6）：112-117.
（HE Fei，WANG Xu，LIU Deren，et al.Experimental Study on Dynamic Characteristic Parameters of Undisturbed Frozen Sandy Soil of Qinghai-Tibet Railway[J].Journal of the China Railway Society，2017，39（6）：112-117.in Chinese）
[5]唐益群，李金章，李珺.冻融饱和粉砂动力性能试验[J].哈尔滨工业大学学报，2019，51（2）：76-83.
（TANG Yiqun，LI Jinzhang，LI Jun.Experimental Study on Dynamic Cumulative Axial Strain Performance of Artificial Frost-Thawed Saturated Silty Sand[J].Journal of Harbin Institute of Technology，2019，51（2）：76-83.in Chinese）
[6]JOHNSON T C，COLE D M，CHAMBERLAIN E J.Effect of Freeze-Thaw Cycles on Resilient Properties of Fine-Grained Soils[J].Engineering Geology，1979，13（1/2/3/4）：247-276.
[7]孙静，公茂盛，熊宏强，等.冻融循环对粉砂土动力特性影响的试验研究[J].岩土力学，2020，41（3）：747-754.
（SUN Jing，GONG Maosheng，XIONG Hongqiang，et al.Experimental Study of the Effect of Freeze-Thaw Cycles on Dynamic Characteristics of Silty Sand[J].Rock and Soil Mechanics，2020，41（3）：747-754.in Chinese）
[8]LI J C，BALADI G Y，ANDERSLAND O B.Cyclic Triaxial Tests on Frozen Sand[J].Engineering Geology，1979，13（1/2/3/4）：233-246.
[9]胡中华，王瑞，庄海洋，等.饱和南京砂液化后循环加载的动力表观黏度分析[J].岩土工程学报，2016，38（增2）：149-154.
（HU Zhonghua，WANG Rui，ZHUANG Haiyang，et al.Apparent Kinetic Viscosity of Saturated Nanjing Sand Due to Liquefaction-Induced Large Deformation in Torsional Shear Tests[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2016，38（Supplement 2）：149-154.in Chinese）
[10]陈文化，孙谋，刘明丽，等.南京砂的结构特性与地铁地基液化判别[J].岩土力学，2003，24（5）：755-758.
（CHEN Wenhua，SUN Mou，LIU Mingli，et al.Characters of Schistose Structure of Nanjing’s Sand and Seismic Liquefaction of Subsoil of a Metro Section[J].Rock and Soil Mechanics，2003，24（5）：755-758.in Chinese）
[11]王峻，王兰民，李兰.饱和砂土液化的动三轴试验判断与评价[J].西北地震学报，2004，26（3）：285-288.
（WANG Jun，WANG Lanmin，LI Lan.The Dynamic Triaxial Test Discrimination and Evaluation for Liquefaction of Saturated Sand[J].Northwestern Seismological Journal，2004，26（3）：285-288.in Chinese）
[12]LAGIOIA R，SANZENI A，COLLESELLI F.Air，Water and Vacuum Pluviation of Sand Specimens for the Triaxial Apparatus[J].Soils and Foundations，2006，46（1）：61-67.
[13]程朋，王勇，李雄威，等.砂雨法制备三轴砂样的影响因素及均匀性研究[J].长江科学院院报，2016，33（10）：79-83，92.
（CHENG Peng，WANG Yong，LI Xiongwei，et al.Factors and Homogeneity of Triaxial Sand Specimens Preparation with Air Pluviation[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2016，33（10）：79-83，92.in Chinese）
[14]张勇.地铁区间隧道上方实测振动波分析[J].工程技术，2016（3）：286.
（ZHANG Yong.Analysis of Measured Vibration Wave on the Top of Subway Tunnel[J].Journal of Engineering Technology，2016（3）：286.in Chinese）
[15]马维嘉，陈国兴，李磊，等.循环荷载下饱和南沙珊瑚砂的液化特性试验研究[J].岩土工程学报，2019，41（5）：981-988.
（MA Weijia，CHEN Guoxing，LI Lei，et al.Experimental Study on Liquefaction Characteristics of Saturated Coral Sand in Nansha Islands under Cyclic Loading[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2019，41（5）：981-988.in Chinese）
[16]煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会.MT/T 593.2—2011 人工冻土物理力学性能试验[S].北京：国家安全生产监督管理总局，2011.
（Coal Industry Coal Mine Special Equipment Standardization Technical Committee.MT/T 593.2—2011 Artificial Frozen Soil Physics Mechanics Performance Test[S].Beijing：State Administration of Work Safety，2011.in Chinese）
[17]WANG P，XU J Y，LIU S，et al.Static and Dynamic Mechanical Properties of Sedimentary Rock after Freeze-Thaw or Thermal Shock Weathering[J].Engineering Geology，2016，210：148-157.
[18]王天亮，王海航，宋宏芳，等.人工冻结粉质黏土力学性能演化规律研究[J].中国铁道科学，2019，40（1）：1-7.
（WANG Tianliang，WANG Haihang，SONG Hongfang，et al.Evolution Laws of Mechanical Properties of Artificially Frozen Silty Clay[J].China Railway Science，2019，40（1）：1-7.in Chinese）