电渗作用下高岭土的元素及矿物成分变化

为研究电渗对土的化学成分及矿物的影响,以高岭土为试样进行室内电渗固结试验。取一维电渗固结试验前后的土样及排出水样,采用X射线衍射及X射线荧光光谱分析测定土样的矿物组成及化学成分,通过ICP-MS测定水样的化学成分。土样及排出水的化学成分变化以及电渗过程中不同元素的迁移现象表明:高岭土的主要矿物成分中,地开石含量的变化幅度较大,而石英、高岭石、珍珠陶土的变化幅度很小;土体的主要化学成分SiO_2、Al_2O_3经过电渗作用后没有明显变化,变化幅度较大的化学成分为CaO、MgO、Na_2O、K_2O,其中CaO的变化明显强于其他成分;Na、K容易以离子形式发生迁移流入水中,Ca、Mg则反应生成氢氧化物沉淀而不易被检测出来,表现为"消失"。     

降雨条件下含大孔隙土柱水-气两相流试验

为揭示降雨条件下含大孔隙土中水—气两相流运移机制,基于室内人工降雨试验,通过自行设计试验装置并借助各类试验设备,对不同工况下大孔隙和基质域的含水率、孔隙水压力、孔隙气压力分别进行实时监测.结果表明：大孔隙的存在可明显加快水分入渗速率,使土柱湿润锋呈现漏斗状,大孔隙附近水分入渗速率明显较快(即产生优先流),但是降雨需持续一定时间才会产生优先流;模型箱底部边界开通有利于气体的排出,可降低孔隙气压力,从而更有利于水分的入渗;大孔隙存在情况下,增加降雨强度可加快优先流的产生,使水分更快地沿着大孔隙入渗至土壤深层,并沿着大孔隙壁向周围基质扩散.此外当降雨强度大于水分入渗速度时,会在土体表面形成积水,一定程度上增加孔隙气压力.     

剪切历史对砂土液化特性影响的模型试验系统

介绍了一种研究剪切历史对砂土液化特性影响的模型试验系统.通过倾斜模型箱,利用重力在倾斜方向上的分量给模型试样施加不同大小的预剪切应变.将模型箱恢复至水平状态,利用小型振动台加振使砂土达到液化状态,同时通过量测系统采集模型试样内部的超孔隙水压和加速度数据,对砂土的液化特性进行分析.试验结果表明,具有剪切历史的砂土在振动过程中超孔隙水压上升幅值更小,说明剪切历史可以增强模型地基的液化抵抗能力.     

EVD与金属电极电渗对比试验研究

电极材料是制约电渗法发展的关键因素,在室内试验中开展导电塑料排水板(EVD)与铁、铜、铝金属电极的电渗对比试验,通过对土体中电流、电势及排水量、加固后土体含水率等数据的分析,研究了EVD电极与金属电极的电渗加固效果差异。试验结果表明EVD可以作为电渗电极使用,在通电一段时间后其导电性能要优于金属电极,由于设计试验排水方案为水平侧向排水,不能凸显EVD的竖向排水优势。铝作为阴极时,由于其金属的活泼性较强,发生溶解、销蚀形成凝结剂物质,从而以电化学加固的形式降低了阴极附近土体的含水率,因而电渗法可以通过在阴极处制造局部的电化学反应来降低阴极附近土体的含水率。     

裂缝型致密油藏气水交替采油机理定量研究

为了揭示不同渗透率储层岩心气驱动用规律及气水交替采油机理,开展基于华北潜山致密油储集层岩样,不同条件下的常规气驱和气水交替实验,并结合核磁共振技术,分析实验不同阶段T2谱的变化,定量计算孔隙内的油水分布变化情况。研究表明：含裂缝岩心低驱替压力下,采出油量较多,增加驱替压力后,新增采油量很少,增加驱替压力对驱油效率的提高作用不明显;不含裂缝的均质岩心低驱替压力下,采出油量较多,增加驱替压力后,采油量有所提高,增加驱替压力对驱油效率的提高有一定作用;对于裂缝发育岩心,气水交替采油机理主要为水的渗吸作用,从而采出小孔喉内的油,5块岩心气水交替采出油百分数介于5.04%～8.15%,平均为6.58%,其中水的“封堵”作用不明显。     

分级加荷时饱和土地基的固结分析

论述了外荷载分级施加时，饱和土地基一维固结的微分方程及其在给定的边界条件和初始条件下的解析解，分析了土中一点的孔隙水压力的变化规律，提出了分级加荷时地基中一点的固结度的定义方法，并对工程中常用的方法作了分析和评价     

平原水库运行条件下的土工膜气胀试验研究

为研究土工膜气胀及其与地下水位上升、水库蓄水及库水位骤降等影响因素的关系,研制了土工膜气胀模型试验装置,并对不同模拟工况下的土工膜位移、膜下气压、吸力、孔隙水压力以及竖向土压力的变化规律进行了试验研究。结果表明:膜下气压和孔隙水压力均随地下水位上升而增大,其大小由地下水位上升幅度决定;当地下水位与土工膜之间的非饱和区域较小时,膜下孔隙压力受库水荷载作用增加显著,在蓄水初期极易引发土工膜气胀变形,建议在膜上设置一定压重防止土工膜被顶起;膜下孔隙压力变化滞后于膜上荷载,库水位骤降时,膜下气压将大于膜上荷载,从而引起土工膜气胀破坏。     

热对流边界条件下含球形空洞流体饱和多孔介质的应力分析

基于热局部非平衡条件下饱和多孔介质热 弹性理论,研究含球形空洞流体饱和多孔介质在热对流边界和完全接触型（固定）边界条件下的温度、孔隙压力以及固相热应力.应用Laplace变换法获得了它们在Laplace变换域中的表达式,数值分析和考察了在球形空洞边界附近处的温度、孔隙压力以及固相热应力的热局部非平衡影响效应.数值结果表明,对于热对流边界条件情况,热局部非平衡影响效应是非常明显的,特别在Biot数为中等值时,热局部非平衡条件下孔隙压力以及径向应力和切向正应力绝对值的峰值都显著高于热局部平衡条件下所对应的值.     

移动交通荷载下饱和沥青路面的水力耦合分析

为了解沥青路面的水损害机理,基于Biot动力固结理论,建立了移动交通荷载下“面层-基层-路基”三层体系的物理模型和水力耦合动力控制方程.利用Fourier级数展开、Fourier变换等方法获得了各路面结构层中各物理场分布的半解析解和数值解.经过对比分析干燥路面和饱和路面面层中的应力分布和孔隙水压力分布、路面面层底部排水条件对路面动力响应的影响以及路面剪切模量对孔隙水压力分布的影响,发现:相对于干燥弹性的沥青路面,饱和沥青路面在移动交通荷载的作用下会产生较高的拉应力,形成更大的拉应力区;完全排水边界会显著影响高渗透性路面内的孔隙水压力和孔隙水流速的分布和大小,但是对于低渗透性的路面而言,完全排水边界对孔隙水压力和孔隙水流速的分布和大小影响较弱,只在接近于面层底部的小区域范围内影响显著;最大孔隙水压力随着面层剪切模量的增大而有所降低;排水和不排水边界条件下的最大孔隙水压力都随着基层剪切模量的降低而有所增大.     

基于分形理论的毛管压力和电阻率指数相关性研究

以岩石孔隙结构的分形理论为基础,建立毛管压力与电阻率指数的理论模型,并进行半渗透隔板岩石电阻率-毛管压力联测试验对模型进行验证分析。结果表明:对于所用的泥质砂岩岩心,当其孔隙度分布在12.9%～18.1%,渗透率分布在(0.313～21.196)×10-3μm2时,毛管压力与电阻率指数呈幂指数关系,其拟合指数与孔隙结构指数关系较好;含水饱和度变化率与电阻率指数的关系图与孔喉半径分布直方图具有一定的相似性。毛管压力是表征孔隙结构的重要参数之一,在利用岩电试验资料进行测井储层评价时,须充分考虑孔隙结构对岩石电学性质的影响。     

疏浚淤泥真空排水室内试验仪器研制

针对疏浚淤泥真空排水室内试验小模型筒的尺寸效应以及方形箱边界摩擦影响较大的问题,研制了以大直径圆筒为试验容器的疏浚淤泥真空排水室内试验仪器装置。装置包含模型箱、排水系统、加压系统、真空抽气系统、阀门控制系统、尾水收集系统和量测系统7个主要部分。通过3组对比试验,在3种真空度作用下对仪器装置进行了测试,试验结果符合真空排水的基本规律,同时证实了最优真空度的存在。     

破碎波作用下砂质海床孔隙水压力响应试验

通过波浪水槽试验,研究规则波在1：30斜坡砂质海床上破碎时海床超静孔隙水压力响应规律,观察波浪破碎处的地形变化,并分析其形成原因.试验结果表明,在波浪破碎前后超静孔隙水压力有着明显的不同变化,破碎点处距底床表面最近的超静孔隙水压力值在整个过程中达到最大,且破碎带处超静孔隙水压力竖向衰减幅度均比破碎前、后要大,破碎点的超静孔隙水压力有明显增大;破碎前后超静孔隙水压变化与浪高变化呈正相关趋势,且破碎后两者的相关性没破碎前好;波浪破碎处地形变化剧烈,超静孔隙水压力在沙床顶部的变化较底部变化明显.砂层掏刷时,超静孔隙水压振幅变大;砂层堆积时,超静孔隙水压振幅变小.     

考虑竖井作用的填埋场气-液耦合运移规律

为研究存在竖井的填埋场中填埋气、渗滤液的运移规律，在忽略气、液竖向流动的前提下，基于有机物生化降解、气-液本构关系和气、液连续性条件，结合抽气、回灌渗滤液等工况，建立填埋场平面轴对称气-液耦合运移理论，得到被动集气和主动集气2种工况下的简化解析解。计算结果表明:孔隙水压力和孔隙气压力均随离开竖井距离的增大而增大；孔隙水压力随时间逐渐消散，孔隙气压力先达到峰值再消散；考虑液相对孔隙气压力的耦合影响时，孔隙气压力有所提高；气相渗透系数增大会减小液相对孔隙气压力的耦合影响，液相渗透系数增大会加剧耦合影响。     

真空预压联合电渗法处理高含水率软土模型试验

针对海相吹填土高含水率、高压缩性、低渗透系数的特点,提出了采用真空预压联合电渗法的地基加固方法,并通过室内模型试验对该工法的加固机制进行了初步探索.试验结果表明:初期采用真空预压排水,当试验土体达到最佳临界含水率0.85后,联合电渗法可有效地加快地基排水速度;采用真空预压联合电渗法处理吹填土,土体通常会产生较大的竖向和...     

波浪作用下的海床响应及其对建筑物稳定性的影响

应用动弹性固结有限元法,求解了随机波浪作用下饱和海床土体中的孔隙水压力、有效应力和位移的瞬态响应,并对海洋建筑物的稳定性进行分析。建立的有限元计算模型中采用了动弹性固结理论和线性渗流理论,海床可为具有任意边界条件的分层分块弹性多孔介质;利用简单条分法对海床和建筑物进行稳定性分析,在滑动面上考虑波浪附加应力的影响。孔隙水压力响应的理论计算结果与模型实验的量测值吻合的较好。计算表明,近海工程中考虑海床土体受到的波浪附加应力时,海床和建筑物的整体稳定安全系数将降低,降低幅度主要与海床面上的波浪压力、海床的渗透性有关。     

匀速等量堆载的真空联合堆载预压下吹填土工程特性试验研究

针对温州滩涂围垦区吹填土处理难度大、强度低、工期长等问题,在真空-堆载联合预压下,采用5 k Pa/d匀速堆载的方式进行室内模型试验;同时设立真空预压对照组。对真空度、孔隙水压力、表层沉降进行监测并分析变化原因。通过加固后的土体含水率和十字板剪切强度对加固效果进行对比分析。试验结果表明:真空-堆载联合预压处理技术能够又快又好地加固温州吹填土。匀速堆载时真空度、孔压和土体表面沉降有明显变化;但随着时间推移而减弱。加固效果优于真空预压。     

波致海床液化引发底边界高浓度悬浮体形成过程的试验研究

国内外众多现场原位观测的实测资料,其结果表明粉质土海床在波浪作用下,水体底边界会产生高浓度悬浮体。利用在黄河三角洲采集的粉质土制作试验土床开展室内水槽试验,旨在揭示波浪荷载持续作用下海床液化引发底边界产生高浓度悬浮体的过程及机制。根据试验现象及海床土体的孔隙水压力变化、水体悬浮泥沙浓度的时空分布,以及悬浮泥沙的粒度变化等特征,分析认为波浪导致的海床液化能够引发底边界高浓度悬浮体的形成。大量的土体细颗粒从液化土体的振荡边界与渗流通道中的析出,是导致高浓度悬浮体形成的重要原因。对进一步探讨黄河口区异重流现象的产生等科学问题具有一定的指导意义。     

不同固结度冻融软土动载下孔压模型试验研究

以冻结温度和融土初始固结度为影响因素,通过室内动三轴试验对地铁循环荷载作用下冻融软土的孔压发展规律进行研究.结合试验数据,建立了考虑冻结温度和融土初始固结度的影响因素的冻融土动孔压累积试验模型.研究表明,冻融作用改变土体内部颗粒联结形式和孔隙结构,导致在循环荷载作用下冻融土动孔压累积速率加快;冻结温度越低,冻融土孔压发展速率越快,且在振动后期的稳定孔压值越高;冻融土初始固结度对孔压发展有影响,初始固结度越高,孔压发展越缓慢,且稳定值越低;低温冻结和低初始固结度的耦合作用加剧了冻融土孔压的累积,使其结构进一步软化.     

低渗油田表面活性剂驱油机制

以降低启动压力理论为依据,结合表面活性剂溶液对相对渗透率影响等实验,研究表面活性剂降低油层注入压力的机制。结果表明,表面活性剂可降低油水界面张力,增加原油流动能力;表面活性剂能改变岩石表面润湿性,使岩石润湿性向亲水方向转变,减小水驱毛管阻力;表面活性剂能增加水相渗透率,降低注入压力;当表面活性剂质量分数为0.2%、注入量为0.5 VP(VP为孔隙体积)时,选择含水率低于70%注入活性剂驱油效果较好。     

莫高窟砂岩有压吸水特性及渗流作用试验研究

为研究液态水渗流作用对莫高窟围岩风化产生的影响,采用深部软岩水理作用智能测试系统进行莫高窟砂岩试样的有压吸水试验,并对砂岩有压吸水特性与无压吸水特性进行对比分析。试验结果表明,两种吸水模式下,试样吸水后最终达到的饱和吸水率相近,但有压吸水的平均吸水速率是无压吸水的11倍。相比于毛细作用,水分的渗流作用对于莫高窟围岩的风化作用更为显著。试验技术为评价莫高窟围岩风化程度提供了可行的手段。