传统冻胀理论常将粗粒土视为弱冻胀或无冻胀材料，广泛用于寒区工程防冻胀换填。然而，工程调查表明，在寒区列车循环荷载或承压水分布的冻结环境中，粗粒土填料和地层也会出现显著的冻胀现象。近期，中国科学院西北生态环境资源研究院等研究团队，通过升级改造单向冻胀试验技术，系统研究了不同水压与细粒含量下，饱和粗粒土的冻胀特性，并基于预融膜理论揭示了水压诱发粗粒土冰晶分凝机理。室内试验结果显示，粗粒土冻胀与细粒含量和水压密切相关。在相同细粒含量下，粗粒土冻胀随水压增大而增大，但当细粒含量为0%时，即使20kPa水压也难以诱发饱和粗粒土冰分凝；在相同水压作用下，粗粒土冻胀随细粒含量增大而增大，若无压补水，即使细粒含量达到15%，饱和粗粒土的冻胀也可忽略不计。理论分析表明，冻结后的粗粒土中仍存在部分未冻水，为外界水分向分凝冰处迁移提供了通道。随着补水压力增大，未冻水膜两侧压力梯度增大，促进了水分迁移与冰分凝；随着细粒含量增大，未冻水含量升高、冻融交界面处界面阻力降低，也有利于水分迁移与冰晶分凝。研究评估了现行规范评价粗粒土冻胀敏感性方面的可靠度，厘清了基于颗粒级配的评价方法失效机制，并提出了一种综合考虑水压与细粒含量的冻胀敏感性评价方法。该研究深化了对粗粒土冻胀特征与冰晶分凝机制的认识，为寒区工程冻害治理、相关工程规范修订提供了科学依据。相关研究成果发表在Cold Regions Science and Technology和Acta Geotechnica上。研究工作得到国家自然科学基金、甘肃省科技计划等的支持。论文链接：1、2水压作用下粗粒土冻胀试验结果基于预融膜理论的粗粒土冰晶分凝机理