季凍區(qū)沼澤草炭土凍脹融沉特性研究

劉婷婷, 呂 巖

(吉林大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130026)

0 引言

草炭土主要在我國(guó)東北區(qū)域、青藏高原、川西若爾蓋高原等地區(qū)分布。近幾年，由于我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，以及公路鐵路工程的日益發(fā)達(dá)，很多新建的線路工程不免要穿越季凍區(qū)沼澤草炭土分布區(qū)。由于草炭土是一種具有高含水率，高有機(jī)質(zhì)含量、高壓縮性和高孔隙比等特殊工程地質(zhì)性質(zhì)的腐殖質(zhì)土，在季凍區(qū)草炭土分布地區(qū)的線路工程經(jīng)常出現(xiàn)一系列的凍害，如不均勻沉降、開裂、翻漿、路基滑塌等。草炭土沼澤地是一種特殊的濕地類型，而濕地作為地球三大生態(tài)系統(tǒng)之一，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的影響不容小覷，因此實(shí)際工程建設(shè)時(shí)不可隨意挖除草炭土土層。為了減少草炭土分布區(qū)出現(xiàn)的線路工程凍害和保護(hù)草炭土濕地，需要探究草炭土的凍脹融沉特性。

目前對(duì)于草炭土的凍脹融沉特性研究少之又少，韓玉民[1]對(duì)不同凍深草炭土地基在不同荷載下的凍脹率進(jìn)行研究，為公路鐵路建設(shè)提供了參考。蔣森峰[2]研究了不同溫度下，含水率、孔隙率等不同因素與草炭土的凍脹率的相關(guān)性。鞏林賢[3]利用CT掃描技術(shù)分析了草炭土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)和凍融前后孔隙結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)會(huì)增大孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度并使孔隙更加連通，且建立了三維顆粒流模型以分析纖維分布方式對(duì)季凍區(qū)草炭土三軸試驗(yàn)強(qiáng)度的微觀影響機(jī)制。 針對(duì)其他土體的凍融特性相關(guān)研究較為豐富，如嚴(yán)晗[4]等通過室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)季凍區(qū)粉砂土進(jìn)行不同初始條件下的反復(fù)凍融試驗(yàn)，得出凍融變形隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加呈起伏式變化最后逐漸趨于平穩(wěn)的結(jié)論。常丹[5]等對(duì)青藏粉砂土進(jìn)行了凍融循環(huán)條件下的圍壓靜三軸試驗(yàn)，探究?jī)鋈谘h(huán)對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)的影響。周家作[6]等為了研究不同凍結(jié)條件、試樣自身結(jié)構(gòu)特性、溫度變化對(duì)于粉質(zhì)黏土凍脹率的影響，通過凍脹試驗(yàn)測(cè)定出相應(yīng)指標(biāo)數(shù)值，并建立考慮各個(gè)影響因素的凍土凍脹-溫度模型。

本文以吉林省敦化地區(qū)的草炭土為研究對(duì)象，通過對(duì)草炭土性質(zhì)的測(cè)定與分析得出了草炭土的基本物理化學(xué)指標(biāo)，然后選取含水率、干密度兩個(gè)對(duì)土體凍脹融沉影響較大的因素，以及草炭土的有機(jī)質(zhì)和分解度共4個(gè)影響因素，在不同凍結(jié)溫度下對(duì)草炭土進(jìn)行了封閉條件下的凍脹融沉試驗(yàn)，在分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的草炭土凍脹和融沉預(yù)測(cè)模型探究草炭土的凍融特性。研究成果可為分布于季凍區(qū)草炭土路基工程等實(shí)際工程建設(shè)提供一定參考。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)原材料

草炭土原狀土樣取自敦化市江源鎮(zhèn)鶴大公路，研究區(qū)地貌類型主要為盆地，濕地資源豐富，沼澤密布，河流湖泊眾多，年平均氣溫約為2.5 ℃，最低氣溫為-33 ℃，是典型的季凍區(qū)，最大凍深可達(dá)1.77 m。本次研究一共取得8層原狀土，每層約20 cm， 地層剖面圖如圖1所示，按照不同取樣深度，每層做3組平行樣，通過室內(nèi)土工試驗(yàn)得出每層土樣的基礎(chǔ)物理化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的平均值如表1所示，其中天然含水率由烘干法測(cè)得，天然密度由環(huán)刀法測(cè)得，有機(jī)質(zhì)含量由灼燒法[7]測(cè)得，分解度由質(zhì)量比法[8]測(cè)得，然后通過公式換算求得干密度。

圖1 草炭土現(xiàn)場(chǎng)取樣剖面Figure 1 Field sampling profile of turfy soil

表1 草炭土基本物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)參數(shù)Table 1 Parameters related to basic physical and chemical properties of turfy soil

1.2 凍脹融沉試驗(yàn)

1.2.1試驗(yàn)設(shè)備

草炭土有機(jī)質(zhì)含量較高，土體中含有較多的纖維、草根等植物殘骸，這些特殊的物質(zhì)使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊。如果配置重塑土，不僅無法恢復(fù)草炭土內(nèi)部真實(shí)的纖維含量與分布情況，而且會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和孔隙特征，因此此次重點(diǎn)研究原狀土的凍融特性，根據(jù)試驗(yàn)儀器進(jìn)行無補(bǔ)水條件下的單向凍脹融沉試驗(yàn)。本次草炭土室內(nèi)凍脹融沉試驗(yàn)的設(shè)備是YDRS型凍土融化壓縮試驗(yàn)儀，圖2為儀器圖片和試驗(yàn)過程圖片。

(a) 試驗(yàn)儀器

(b) 試驗(yàn)圖片

1.2.2試驗(yàn)方案

將土體按取樣深度分為8層，每層土做5個(gè)平行樣進(jìn)行凍脹融沉試驗(yàn)。草炭土?xí)跍囟鹊陀? ℃時(shí)開始發(fā)生凍脹，因此先將草炭土樣置于環(huán)境溫度為1 ℃的恒溫箱中，達(dá)到統(tǒng)一的起始溫度后利用凍土融化壓縮試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)。研究區(qū)冬季溫度長(zhǎng)時(shí)間處于-20 ℃左右，所以最低溫度設(shè)置為-20 ℃，溫度梯度設(shè)為5 ℃。最后將每個(gè)原狀草炭土樣依次在溫度為-5 ℃、-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃下進(jìn)行自上而下的單向凍脹試驗(yàn)，測(cè)量其凍脹量，每當(dāng)凍脹量穩(wěn)定后進(jìn)入下一個(gè)凍結(jié)溫度。根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50123-2019)，融沉試驗(yàn)中溫度設(shè)置為40 ℃對(duì)凍土樣進(jìn)行解凍測(cè)量其融沉量。

凍脹率由式(1)計(jì)算：

(1)

其中，η為凍脹率，%；Δh為試樣的軸向變形即試樣的凍脹量，mm；h0為試驗(yàn)前試驗(yàn)高度，mm。

融沉系數(shù)由式(2)計(jì)算：

(2)

其中，a0為凍土融沉系數(shù)，%；Δh0為凍土融化下沉量，mm；h0為凍土試樣的初始高度，mm。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 各個(gè)因素相關(guān)性分析

通過 Origin 做出草炭土不同物理化學(xué)指標(biāo)、凍脹率和融沉系數(shù)之間的Pearson相關(guān)性熱力圖如圖 3所示，相關(guān)系數(shù)的公式為：

(3)

(4)

式中：cov(X，Y)是X與Y的協(xié)方差；σX、σY分別為X與Y的標(biāo)準(zhǔn)差。其取值范圍可分為5個(gè)等級(jí)，如表2所示。

表2 相關(guān)性等級(jí)分類Table 2 Correlation classificationr

圖3 草炭土凍脹融沉相關(guān)性熱力圖Figure 3 Correlation thermal diagram between frost heave and thaw settlement of turfy soil

由相關(guān)性熱力圖可知草炭土的含水率與有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)系數(shù)是0.90，呈現(xiàn)極強(qiáng)的正相關(guān)，與干密度的相關(guān)系數(shù)是-0.94，是極強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，與分解度的相關(guān)系數(shù)是0.73，呈現(xiàn)正的強(qiáng)相關(guān)，與凍脹率和融沉系數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)，但相關(guān)性較弱；干密度與含水率，有機(jī)質(zhì)含量和分解度之間都呈現(xiàn)極強(qiáng)的負(fù)相關(guān)，與凍脹率之間呈現(xiàn)較弱的負(fù)相關(guān)；有機(jī)質(zhì)和分解度的相關(guān)系數(shù)是0.77，也存在強(qiáng)的正相關(guān)；而不同溫度下的凍脹率之間存在極強(qiáng)的正相關(guān)，說明溫度對(duì)凍脹率的影響非常顯著；還可以看出凍脹率與融沉系數(shù)呈強(qiáng)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.83。此相關(guān)性熱力圖僅表示不同變量間線性相關(guān)性的強(qiáng)度，所以相關(guān)性很小，不代表2個(gè)變量之間沒有相關(guān)性，也可能存在非線性相關(guān)。

由于草炭土的含水率、干密度、有機(jī)質(zhì)和分解度之間有顯著的相關(guān)性，所以探究單一變量時(shí)，要控制其他變量不變。然而本次試驗(yàn)土樣都是原狀土，無法嚴(yán)格控制變量，排除其他因素對(duì)凍脹融沉的影響，因此探究某個(gè)因素的影響規(guī)律時(shí)，會(huì)將其他變量控制在5% 的誤差范圍內(nèi)。

2.2 含水率對(duì)凍脹融沉特性的影響分析

圖4(a)中，不同含水率的草炭土樣凍脹率曲線的走勢(shì)基本一致，均隨著溫度的降低而逐漸升高，表現(xiàn)最劇烈的溫度階段為1 ℃～-5 ℃，此階段凍脹率變化范圍最大，隨著溫度的降低，凍脹線逐漸變緩最后趨于平穩(wěn)甚至趨勢(shì)向下。隨著含水率的增加，凍脹曲線的斜率逐漸增加，凍脹速率加大，凍脹接近完成的溫度也在逐漸降低，含水率為240%和含水率為245%的2個(gè)土樣在溫度為-10 ℃時(shí)，曲線趨于平緩，凍脹接近完成，而含水率為273%和289%的2個(gè)土樣在溫度為-15 ℃時(shí)凍脹接近完成，所以含水率越高，凍脹完成時(shí)的溫度也越低。因?yàn)橥馏w在封閉系統(tǒng)條件下的凍結(jié)過程中，并不是土體內(nèi)部中全部的水都轉(zhuǎn)變成冰晶體，在靠近土顆粒表面處，由于土體基質(zhì)中吸附作用和孔隙的毛細(xì)特性，會(huì)一直存在一定數(shù)量的水，即未凍水。未凍水會(huì)隨著溫度進(jìn)一步降低而遷移到凍結(jié)峰面處凍結(jié)成冰晶體產(chǎn)生體積脹大，導(dǎo)致凍脹量繼續(xù)增加。凍結(jié)的溫度越低，轉(zhuǎn)變成冰的水分子越多，未凍水含量越少，因而產(chǎn)生的凍脹量就會(huì)越大，隨著未凍水含量的減少,凍脹量的增加也逐漸減小，凍脹曲線逐漸變緩趨于平穩(wěn)。

圖4(b)中,不同含水率的草炭土樣融沉量都隨著時(shí)間增加而不斷增加，并趨于穩(wěn)定。最終的融沉量隨著含水率的增加而逐漸增加，含水率越大的土樣，在凍結(jié)時(shí)凍脹量越大，相應(yīng)的融化后孔隙度也就越大，下沉空間增大，在土體自重作用下產(chǎn)生的融沉量也就越大。

(a) 凍脹率

(b) 融沉量

2.3 干密度對(duì)凍脹融沉特性的影響分析

由圖5(a)可見，凍脹率會(huì)隨草炭土的干密度增大而逐漸增大，而在多因素的相關(guān)性分析中凍脹率與干密度成負(fù)相關(guān)性，是因?yàn)楹逝c干密度成顯著的負(fù)相關(guān)性，含水率對(duì)草炭土凍脹的影響大于干密度，所以表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性。但是當(dāng)控制含水率等其他因素相同時(shí)，可知實(shí)際上凍脹率與干密度成正比，所以二者相互制約使得每層草炭土的凍脹量分布不均，這種特性使得季凍區(qū)草炭土分布地區(qū)的線路工程經(jīng)常出現(xiàn)凍害現(xiàn)象。

由圖5(b)可看出，隨著干密度的增加融沉量先減小后增加，可見草炭土的融沉量和干密度之間存在一個(gè)臨界干密度值對(duì)應(yīng)著最小融沉量。上述變化規(guī)律可用土的凍脹融沉機(jī)理闡釋：當(dāng)土體干密度小于臨界干密度時(shí)，此時(shí)孔隙率相對(duì)較大，土體的融沉量主要由孔隙體積的壓縮產(chǎn)生，另外一部分由凍土中的冰相變成水，體積縮小產(chǎn)生，因此土樣的融沉量隨著干密度的增加而逐漸減小。而當(dāng)干密度大于臨界干密度時(shí)，雖然由壓縮孔隙體積所產(chǎn)生的融沉量逐漸減小，但是因土體中的含水率不變，即土體的飽和度增大，孔隙率減小，因此土的凍脹量變大，凍脹過程中土顆粒間的位移越大，相應(yīng)的融沉過程中土樣的融沉量也越大。

(a) 凍脹率

(b) 融沉量

2.4 有機(jī)質(zhì)對(duì)凍脹融沉特性的影響分析

由圖6可知，凍脹率和融沉量起初均隨著有機(jī)質(zhì)含量的升高而逐漸升高，但是當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量過高，超過70%時(shí)，對(duì)凍脹融沉都有抑制作用，對(duì)于融沉量的抑制作用更為明顯。因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)由腐殖質(zhì)和纖維素構(gòu)成，有一定親水性，據(jù)前人研究分析1%含量有機(jī)質(zhì)的親水作用，相當(dāng)于1.5%各種黏土礦物所構(gòu)成的黏粒[10]，也就是說，有機(jī)質(zhì)的親水性是黏粒的1.5倍左右，因此有機(jī)質(zhì)含量的增加會(huì)使得草炭土的含水率增加，凍脹率也隨之增加。而當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量過高時(shí)，纖維等植物根系發(fā)育使得土體中架空結(jié)構(gòu)明顯，大孔隙較多，所以當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量過高時(shí)，會(huì)使草炭土的孔隙比增加，密度降低，進(jìn)而凍脹率降低，相應(yīng)的融沉量也降低。

(a) 凍脹率

(b) 融沉量

2.5 分解度對(duì)凍脹融沉特性的影響分析

由圖7可知，當(dāng)分解度為60%～94%時(shí)，凍脹率和融沉量均隨著分解度的增加而增加。由前人的研究成果可得出結(jié)論：隨著分解度的增高，草炭土的滲透性呈下降趨勢(shì)[10]，分解度的增加，使植物纖維含量減少，有機(jī)質(zhì)腐殖質(zhì)含量增加，這種有機(jī)質(zhì)顆粒呈凝絮狀結(jié)構(gòu)，影響了土顆粒間水分子的流動(dòng)，使得草炭土的滲透性降低，促使含水率增加，并且草炭土分解度高時(shí)，破壞了草炭土內(nèi)部植物根系形成的架空狀結(jié)構(gòu)，降低了孔隙比，二者均利于凍脹的發(fā)生。

對(duì)于融沉特性而言，一個(gè)原因是草炭土分解度高時(shí)，凍脹率也高，相應(yīng)的融沉量就高，另一個(gè)原因是分解度指其含有的植物纖維的分解程度，分解度越高，草炭土內(nèi)部植物根系形成的架空狀結(jié)構(gòu)被破壞程度越高，降低了草炭土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度，利于土體的融化沉降。

(a) 凍脹率

(b) 融沉量

表3為我國(guó)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T3610-2019)[11]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于季節(jié)性凍土中的黏質(zhì)土的凍脹強(qiáng)度劃分的分級(jí)。由于草炭土是特殊土，沒有針對(duì)其的凍脹等級(jí)劃分，因此借鑒了與草炭土性質(zhì)較為相似的黏質(zhì)土劃分等級(jí)。試驗(yàn)中草炭土的平均凍脹率為18.39%，而塑性指數(shù)在30～175之間，大于22，凍脹性降低一級(jí)，所以草炭土屬于強(qiáng)凍脹土。

表3 黏質(zhì)土凍脹等級(jí)劃分表Table 3 Classification table of clay frost heave

3 基于ELM的草炭土凍脹融沉模型

3.1 極限學(xué)習(xí)機(jī)簡(jiǎn)介

極限學(xué)習(xí)機(jī)(Extreme Learning Machine，ELM)是一種基于單隱層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的機(jī)器學(xué)習(xí)方法[12]。ELM算法不需要基于梯度的反向傳播來調(diào)整權(quán)重，輸入層與隱含層之間連接權(quán)值，隱含層的閾值可以隨機(jī)賦予，并且給定后不需要再次調(diào)整，因此可以減少許多運(yùn)算量。研究表明，該算法具有良好的泛化性，在保證學(xué)習(xí)精度的前提條件下相對(duì)于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)算法速度更快，是對(duì)反向傳播算法的一種改進(jìn)。

圖8為本文單隱層極限學(xué)習(xí)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，包含輸入層，隱含層，輸入層3個(gè)部分，對(duì)于本次2個(gè)預(yù)測(cè)模型，輸入層有5個(gè)神經(jīng)元，凍脹預(yù)測(cè)模型對(duì)應(yīng)含水率、干密度、有機(jī)質(zhì)含量、分解度和溫度5個(gè)因素，融沉預(yù)測(cè)模型對(duì)應(yīng)含水率、干密度、有機(jī)質(zhì)含量、分解度和凍脹率5個(gè)因素，因?yàn)槿诔猎囼?yàn)是在同一融化溫度40 ℃下完成，且由上述分析可知凍脹率對(duì)融沉系數(shù)有很大影響，所以將凍脹率也作為一個(gè)輸入變量來預(yù)測(cè)融沉系數(shù)。

圖8 ELM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Figure 8 ELM network structure diagram

隱含層單元的數(shù)目是ELM模型建立過程中重要的一環(huán)，它的選擇一般通過試湊法在模型訓(xùn)練過程中設(shè)定不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)，比較預(yù)測(cè)效果，最后選取相對(duì)最佳的隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。通過該方法確定當(dāng)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為70時(shí)，凍脹模型的預(yù)測(cè)效果最佳，當(dāng)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為20時(shí)，融沉模型的預(yù)測(cè)效果最佳。

3.2 草炭土凍脹模型的建立

a.生成凍脹模型的訓(xùn)練集、測(cè)試集。

利用Matlab中的xlread函數(shù)讀取數(shù)據(jù)，生成160×5的輸入樣本矩陣和 160×1的輸出樣本矩陣，利用randperm 函數(shù)隨機(jī)生成凍脹模型的訓(xùn)練集150組數(shù)據(jù)和測(cè)試集10組數(shù)據(jù),如表4所示。

表4 凍脹模型樣本數(shù)據(jù)Table 4 Sample data of frost heave model

b.數(shù)據(jù)歸一化。

運(yùn)用Matlab中的mapminmax函數(shù)對(duì)所有的數(shù)據(jù)做歸一化處理。

c.建立ELM模型。

d.數(shù)據(jù)反歸一化。

將歸一化后得到的凍脹率預(yù)測(cè)值再反歸一化，得到實(shí)際的凍脹率預(yù)測(cè)值。

e.模型精度評(píng)價(jià)。

通過計(jì)算 ELM模型的決定系數(shù)(R2)、平均相對(duì)誤差(MAPE)與均方誤差(MSE)評(píng)價(jià)該模型的預(yù)測(cè)精度，并繪出凍脹率真實(shí)值與預(yù)測(cè)值的對(duì)比圖，如圖9所示。

由圖9可知基于ELM的草炭土凍脹預(yù)測(cè)模型擬合度和預(yù)測(cè)性能較好，決定系數(shù)能達(dá)到0.906 23，平均相對(duì)誤差是0.093 4，均方差僅有0.000 291 2，證明了ELM草炭土凍脹預(yù)測(cè)模型的可行性。

(a) 凍脹率訓(xùn)練結(jié)果對(duì)比

(b) 凍脹率預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

3.3 草炭土融沉模型的建立

融沉模型的建立步驟與凍脹模型相似，不同的是融沉模型僅生成40×5的輸入樣本矩陣和40×1的輸出樣本矩陣，隨機(jī)生成融沉模型的訓(xùn)練集32組數(shù)據(jù)和測(cè)試集8組數(shù)據(jù),如表5所示。

表5 融沉模型樣本數(shù)據(jù)Table 5 Sample data of melt settling model

根據(jù)融沉系數(shù)真實(shí)值與預(yù)測(cè)值的對(duì)比圖10，可知基于ELM的草炭土融沉預(yù)測(cè)模型擬合度和預(yù)測(cè)性能較好，但是樣本數(shù)據(jù)過少，所以預(yù)測(cè)精度不如凍脹模型，決定系數(shù)能達(dá)到0.868 71，平均相對(duì)誤差是0.112 9，均方差僅有0.00 020 314。綜上所述，基于ELM模型可以用來預(yù)測(cè)草炭土的凍脹率和融沉系數(shù)，為建于季凍區(qū)草炭土的路基工程和其他建筑工程提供一定參考。

(a) 融沉系數(shù)訓(xùn)練結(jié)果對(duì)比

(b) 融沉系數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

本文通過探究含水率、干密度、有機(jī)質(zhì)含量和分解度對(duì)季凍區(qū)草炭土的凍脹融沉特性影響規(guī)律，得出如下結(jié)論:

a.由相關(guān)性分析可知，草炭土的含水率、干密度、有機(jī)質(zhì)含量與分解度之間有顯著的線性關(guān)系，其凍脹率與融沉系數(shù)成顯著的正比關(guān)系。

b.草炭土屬于強(qiáng)凍脹土，含水率和分解度與草炭土的凍脹率和融沉量均成正比關(guān)系；由于有機(jī)質(zhì)具有親水性，當(dāng)有機(jī)質(zhì)在一定范圍內(nèi)升高時(shí)，凍脹率和融沉量會(huì)隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加，而有機(jī)質(zhì)含量過高，土內(nèi)的纖維含量增加，形成的架空結(jié)構(gòu)會(huì)抑制草炭土的凍脹和融沉；干密度越大，孔隙度越小，向毛細(xì)水轉(zhuǎn)換的薄膜水越多，因而未凍水含量越高，凍脹率越大；而融沉量隨著干密度的增加先減小后增加，另外含水率越大，未凍水含量越高，凍脹完成的溫度越低。

c.分別建立了基于ELM的草炭土凍脹和融沉預(yù)測(cè)模型并檢驗(yàn)，其中凍脹預(yù)測(cè)模型的測(cè)試集結(jié)果決定系數(shù)R2可達(dá)到0.91，而融沉預(yù)測(cè)模型的測(cè)試集結(jié)果決定系數(shù)R2可達(dá)到0.87，二者誤差均很小，整體擬合度較好，可應(yīng)用于季凍區(qū)草炭土路基工程中凍脹融沉特性的初步預(yù)測(cè)，為實(shí)際工程提供一定參考。