不同密实度土的微结构与其土水特性间的关系

针对土体微观结构与其宏观力学特性之间的关系问题,采用常规固结实验、土水特征曲线实验和扫描电镜观察的方法,研究了土体微结构与其土水特性之间的关系.结果表明:在排水过程中,随着平面孔隙比增大,土样含水度呈现出先增大再减小的变化趋势.在吸水过程中,随着平面孔隙比的增大,土样含水度呈现出先增大后减小再增大的变化趋势.土样的排水能力和吸水能力达到最大值时,其对应的平面孔隙比是不同的.     

压实黄土导热系数的试验研究

随着当今土建工程的不断发展,越来越多的地上空间将被消耗殆尽。地下空间的开发利用将是城市建设中的重点领域。而随着现在工程当中大量填土的应用,这就使得在地下工程建设时难免遇到压实填土;而土的热物理性质又是岩土地下工程建设设计中必不可少的设计参数。通过室内试验测试了不同击实功条件下、不同击实含水量的压实黄土试样的导热系数值。试验结果表明,压实黄土的导热系数与其击实含水量、干密度、孔隙比、饱和度等具有明显的相关性。在击实能一定的条件下,导热系数随土样的击实含水量的增加而增加,达到峰值后又随着含水量的增大而下降,随孔隙比的降低而增加,随着密度的增大而增大。导热系数较大值几乎都出现在压实土体较密实状态下。     

污染土壤高压旋喷修复药剂迁移影响因素的 透明土试验

基于透明土材料和Matlab图像处理技术,开展了高压旋喷修复药剂迁移透明土模型试验研究,实现了非嵌入式可视化地获得药剂的迁移过程。通过开展不同渗透压力差、粒径分布、孔隙比等情况下的药剂迁移试验,探究了不同因素下的迁移特性,并从药剂迁移速率和分布面积两方面进行了对比分析。结果表明:药剂迁移速率随大粒径颗粒含量、孔隙比、渗透压力差的减小而降低,并呈二次函数关系;药剂分布面积随时间不断增大,发展阶段可分为快速增长阶段和缓慢增长阶段。     

上海第⑧层黏土沉积环境及超固结特性

随着地下空间设施的日益拥挤,地下结构的建设深度不断增大,对深层土体的研究显得越发重要.通过研究末次冰期以来中国东海海平面和大气温度的变化,分析上海深层土(⑥～⑨层)的沉积环境,发现⑥～⑨层土沉积环境依次为:湖泊、河流-滨海、湖泊和河流-滨海、河流.通过运用Becker能量法分析高压固结试验结果得出⑧层土超固结比在3.0左右;通过全自动控制静力三轴仪三轴固结不排水试验发现土样破坏时的孔压力系数为负值,且呈现出强超固结土的性状.分别从应力和非应力的角度分析⑧层土产生超固结的原因:应力原因包括地下水位下降、土体孔隙水消散,导致土体中的有效应力有所增加;非应力原因包括长时间的次固结作用和土体的胶结作用.     

基于C-C型固化剂的吹填超软土渗透固结特性研究

在吹填超软土中加入不同掺量的C-C型固化剂进行压缩固结试验和真空固结试验,对固结前后土体的渗透固结特性和基于有效孔隙比与孔隙抗压性能的增渗机制进行研究,探究既能提高渗透性,又能保持较高强度的合理掺量.发现半固化超软土的固结特性与软黏土基本一致,固结系数随固结压力的增大而增大,渗透系数随荷载的增大而减小;相同荷载作用下,固结系数和渗透系数均随掺量的增加而增大.加入少量固化剂后,压汞试验显示孔径分布曲线峰值明显左移,孔径集中分布区间向小孔隙区间移动,土样有效孔隙比随掺量变化存在最大值,土体骨架的存在使得孔隙抗压缩性能不断增加,保留了具有较高强度结构的排水通道,这种压缩性较低的多孔骨架结构对渗透性的提高有着显著作用.固化过程中,固化剂掺量越多,形成土骨架的作用越明显,土体强度和抗压缩能力就越高,其中掺量为10%的土样无侧限抗压强度高达360.1kPa,远高于直接固化强度.研究表明,固化剂掺量在1%～10%时,主要发挥的是增渗作用,是药剂真空预压处理超软土的理想添加范围;而大于10%后以固化作用为主.     

重塑黄土渗透系数的试验研究

通过不同渗透压强下的渗透试验研究了重塑黄土的渗透性。分别制取六种不同孔隙比的重塑土样和一种原状土样,进行渗透实验,渗透过程分别考虑了不同的孔隙比和不同压强对重塑黄土的渗透性的影响。结果表明:重塑黄土的渗透系数随孔隙比增大呈先增大再减小的趋势;重塑黄土的渗透系数随反压增大呈减小的趋势;加压阶段重塑黄土的渗透系数变化约为卸压阶段渗透系数变化的15倍左右;孔隙比越大渗透对土体结构影响也越大。重塑黄土的渗透性的研究,为土的阻污性及土工合成材料的渗透性的研究提供数据支持,同时为工程实践提供参考。     

非饱和粗粒土基质吸力与含水率及级配关系试验研究

为了研究非饱和粗粒土基质吸力与含水率及级配之间的关系,通过控制曲率系数和不均匀系数配制5种不同级配的粗粒土土样,采用自行设计的模型装置进行降雨入渗试验,并根据试验结果绘制基质吸力与含水率关系拟合曲线,得到满足试验条件的函数关系式,从而得到土-水特征曲线方程。研究结果表明:不均匀系数越大,土样初始含水率越小,达到饱和状态时含水率越小,且土样达到饱和所需的时间越长;随着脱水过程的进行,土样不均匀系数越大,其含水率的下降速度越慢,残余含水率也越大;初始基质吸力随着土样不均匀系数增大而不断提高,同时,土样的残余基质吸力随着不均匀系数增大而增大;利用Van Genuchten模型对实测土-水特征曲线进行拟合可获得拟合参数,从而得到可应用于数值分析的土-水特征曲线方程。     

应力状态对土-水特征曲线的影响规律

为系统地探讨不同应力状态对土-水特征曲线的影响,以河南新乡地区的黏土为对象,采用非饱和固结仪与双室三轴仪分别研究K0和等向应力状态对压实黏土的土-水特征曲线的影响规律。试验结果表明:低应力(小于100 kPa)下等向应力状态对土-水特征曲线的影响与K0状态相似,固结后孔隙比不同决定着土-水特征曲线的形状有所差异。土体的空气进入值随着孔隙比的减小而增加,土体进气后,干燥与增湿曲线的斜率随着孔隙比的增加而增大,且孔隙比较大时土体的滞回特性更明显。     

天津市孔隙介质锰吸附迁移规律研究

在研究了天津市浅部含水层和弱透水层的土样性质后,选出7类有代表性的土样,进行吸附实验研究,结果表明土样对锰的吸附符合Langnuir吸附模式。利用土柱实验确定锰在含水层迁移的弥散系数、弥散度和滞后系数,建立了锰在含水层中迁移的一维模型,并给出解析解。研究了锰在地下水中的迁移规律,表明锰在含水层中的迁移能力比较差,而且在有咸水区的迁移能力更差。     

开采扰动土体微观结构变异规律

以开采扰动土体作为研究对象,进行室内模拟试验。采用KH-3000VD数字式三维视频显微系统,采集不同扰动状态下土体的微观图像,研究开采扰动对地基土体微观结构参数的影响规律。研究结果表明:土体在侧向卸载扰动条件下,颗粒分布分维随着侧向卸载扰动程度的不断增大而有所减小,并且颗粒分布分维数变化程度并不大;孔隙比随着侧向卸载扰动程度的增加有所增大,且孔隙比变化较小;土体在侧向加载扰动条件下,颗粒分布分维随着侧向加载扰动程度增大而减小;孔隙比随着侧向加载扰动程度的增大有所增大,且孔隙比变化程度较大。     

填充床中细小颗粒渗流行为的DEM模拟

为进一步探索COREX过程固体物料的运动状态,对COREX过程中涉及到的细小颗粒渗流行为进行了DEM模拟。考察不同颗粒直径比、阻尼系数及滑动摩擦系数对细小颗粒渗流行为的影响,特别是计算得到不同模拟参数下细小颗粒在填充床内的运动轨迹。模拟结果显示,渗流过程中细小颗粒的平均渗流速度为一定值。随着颗粒直径比的增加,颗粒竖直方向的渗流速度逐渐减小,停留时间与径向弥散逐渐变大。随着颗粒间阻尼系数的增加,颗粒渗流速度逐渐增加,停留时间逐渐减小,径向弥散逐渐变小。滑动摩擦系数对细小颗粒的渗流行为影响较小。从细小颗粒运动轨迹分析可知,颗粒直径比变大时,细小颗粒易在空隙中缓慢移动,易趋于静止床层中,导致颗粒沉积。随着颗粒间阻尼系数变小,颗粒运动轨迹向填充床边缘发展,偏离床层中心。     

颗粒组构对黄土压缩特性及其粒间状态的影响

为研究不同颗粒组构黄土的压缩特性,取五个不同地区的黄土过0. 075 mm筛以制作固结试样,通过压缩固结试验,揭示颗粒组构对黄土的压缩指数、压缩模量的影响规律,以及时间-变形和应力-应变的发展规律。再结合骨架孔隙比的概念,从微观结构的角度解释颗粒组构对黄土压缩特性的影响。试验结果表明:黄土颗粒组构中的黏粒含量对其压缩性有显著影响,随着黏粒含量的增加,黄土的压缩系数增大,压缩指数也增大,压缩模量随黏粒含量的增加而减小,且在黏粒含量20%左右急剧变化;随着黏粒含量增加,黄土试样的变形量相对增大,变形达到稳定的时间也相对较长;黏粒含量对低应力水平下的应力-应变关系影响较大,黏粒含量越高,应变随应力的增加而增长越快。用粉粒间孔隙比es表示骨架孔隙比,黏粒含量越高,黏粒在粉粒间赋存位置更复杂,对骨架孔隙比的影响越大。     

填海作用对海积软土的渗透性影响试验研究

以钦州港临海园区和防城港企沙工业园区填海场地海积软土为研究对象,采用机制模拟装置(一种土的浸泡荷载联动装置)模拟了海积软土赋存环境要素:填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度发生变化的情况;并成功地获得了人工土样。对人工土样的渗透特性及其孔隙比进行了测试研究,分析了填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度发生变化对人工软土样的渗透性的影响。研究表明:人工土样的e-lgk曲线近似呈直线关系;人工土样的孔隙比e和渗透系数k,随填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度变化而变化;填海层附加荷载应力与孔隙水化学组分两要素对人工土样的孔隙比e和渗透系数k的影响存在相互影响、相互耦合的效应。     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

黏土固结过程中结合水对粘滞系数影响研究

渗透系数作为土的基本力学指标参数,是孔隙比和粘滞系数的函数,为了研究黏土中结合水对粘滞系数的影响,开展固结试验得到各级压力下的渗透系数与粘滞系数,并由高速离心机分离试验定量测得结合水量。结果表明固结压力增大,孔隙比减小,渗透系数随之减小,由渗透系数计算公式反算出动力粘滞系数,随固结压力增大而线性增大。压力较小时,结合水量变化较小;自由水减少到一定程度变为结合水排出为主。结合水排出会导致结合水膜厚度变薄,粘滞系数随结合水膜厚度减小而线性增大。所以,对于结合水含量较高的黏土,固结压缩过程中存在结合水排出现象,计算渗透系数时需考虑结合水膜变薄导致粘滞系数增大进而对渗透系数产生的影响。     

尾矿砂土渗透系数与其埋深之间的关系分析

通过对四川马家田尾矿的渗压试验,进行了尾矿孔隙比,上覆土压力和渗透系数的拟合分析,建立了尾矿的孔隙比与上覆土压力,渗透系数与孔隙比和渗透系数与上覆土压力三种数学关系,并进一步提出了尾矿的渗透系数与其埋深的数学模型,该模型适用于尾矿堆积坝和土石坝的渗透系数取值。     

锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题的随机行走模拟

基于自主开发的随机行走模拟软件对锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题进行了模拟研究.系统地考察了驱动电势、隔膜平均孔径以及隔膜骨架与离子之间的弱相互作用等因素对锂离子扩散行为的影响.结果表明,锂离子在隔膜材料中的扩散受离子驱动电势和孔道平均孔径影响较大.该研究为锂离子电池设计与优化提供一定的理论参考.     

大变形固结计算模型及定解条件的探讨

本文考虑了孔隙比与有效应力、孔隙比与渗透系数的非线性关系,建立了一维普遍大变形非线性固结方程,并详细讨论了初始条件及排水、不排水、半排水等边界条件对土体固结的影响.应用显式与隐式差分相结合的方法离散了该方程,以吹填土实验资料为依据,计算了初始固结时土体的非均匀性与土体边界孔隙比随过程变化这两种因素所组合的四种情况.结果表明,本文所建立的大变形计算模型是合理可行的,所建立的固结方程以及半排水情况下的计算式是正确的,可应用于实际工程计算.     

垃圾焚烧炉渣的土工特性

为了有效处理和利用炉渣,以炉渣为研究对象,采用室内物理试验和扫描电镜,探讨炉渣的性质随时间变化的特性.试验结果表明:随着放置时间的增加、粗颗粒变多以及最大干密度变小,炉渣的初始孔隙比较大,属于中高压缩性土,但由于吸附和水化反应,孔隙比随时间减小;同样,无侧限抗压强度随时间增加,变形下降.最后,通过电子显微镜分析了炉渣的...