土体类型、干密度和初始含水量对土体入渗率影响的试验研究

基于室内一维积水入渗试验结果,分析了土体类型、干密度和初始含水量对土体入渗率的影响.试验结果表明:土体的入渗率随土样中粘性颗粒含量的增加同样逐渐减小;随干密度的增加逐渐减小;当干密度较小时,随初始含水量的增加逐渐增加,当干密度较大时,随初始含水量的增加逐渐减小.     

人工冻土融沉特性试验研究

为促进人工冻结技术在城市地下工程中的推广应用,利用自制的冻胀融沉试验装置,对南京地区典型土质进行了融沉特性室内试验.结果表明:并非所有含水土体都产生融沉.只有当土体含水率超过起始融沉含水率后才会融沉.土体融沉系数随含水率增大而增大.且淤泥质黏土、粉质黏土融沉系数随含水率增大而分段线性增大.对于非饱和土,融沉系数与干密度变化规律中存在一个临界干密度,临界千密度对应土体最小的融沉系敷.开敞型冻融时,融沉系数随温度升高而增大,封闭型冻融时,融沉系数随温度升高而减小.粉砂相对于淤泥质黏土和粉质黏土属于非冻胀融沉敏感土.     

废旧轮胎-砂颗粒轻质填料导热特性及预测模型

为了研究废旧轮胎-砂颗粒轻质填料的导热系数特性,降低废旧轮胎颗粒对地下散热构筑物的热量累积影响,采用室内热探针测试技术与电镜扫描技术,分析了含砂率、含水率、干密度和粒径对废旧轮胎-砂轻质填料导热系数的影响以及废旧轮胎-砂轻质填料的微观传热机理,提出了简化的废旧轮胎-砂导热系数多元线性回归预测模型.结果表明:废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随含水率增加可分为增长区和稳定区,且临界含水率达到6%;砂粒径越大,旧轮胎-砂轻质填料导热系数越大;当含砂率小于40%时,废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随干密度增加呈抛物线增长;当含砂率大于60%时,废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随干密度增加呈线性增长;废旧轮胎-砂颗粒轻质填料的主导传热连,随着含含砂量的增加,由橡胶-橡胶传热链向砂-砂传热链转变.废旧轮胎-砂颗粒轻质填料导热系数回归预测模型具有良好的精度,能够为轻质回填料中的热构筑物周围温度场的分析提供更加合理的热学参数.     

含水量及天然密度对土体抗剪强度参数的影响研究

本文主要以室内试验为基础,通过试验分析了土体抗剪强度参数C、随含水量、天然密度的变化规律;并运用土力学原理对含水量、天然密度影响强度参数的机理进行了分析。研究结果表明:不管天然密度为何值,强度参数粘聚力和内摩擦角随着含水量的增加而逐渐减小;当含水量达到26%后,粘聚力随含水量增加的减小趋势减缓,而内摩擦角减小明显;当含水量一定时,土体的强度参数随天然密度的增加逐渐增大;且当土体含水量达到一定值后,天然密度大小对土体粘聚力的影响相对较小;随着含水量的增大,离子的浓度nO将逐渐减小,颗粒间扩散层厚度增大,强度参数降低;天然密度主要通过改变土颗粒间的结合紧密程度影响强度参数。     

土体结构与含水量对弹性波传播特性的影响

基于弹性波具有表征土体结构的特性,通过试验探究不同密度和含水量组合条件下的土体弹性波速度变化规律.结果表明:波速随着土体密度的增大缓慢增大,弹性波发射端土体越致密则距离波源最近的接收器测得的弹性波速度越高;弹性波是能量波的一种,受其传播距离以及土颗粒的阻碍会逐渐衰减;波速随含水量的增大而缓慢减小,土体从初始状态达到饱和...     

重金属污染土的热导率特征试验研究

为了研究重金属污染土的热传导特征,在室内分别拌制了黏土、粉质黏土的不同重金属污染成分(Pb,Zn)、不同污染浓度N、不同含水率ω和干密度ρ_d的重金属污染土试样,采用非稳态热探针法对不同状态下的污染土体热导率进行了测试.试验结果显示,4种重金属污染土有相似的变化规律,即在相同的含水率下,热导率随污染浓度的增加而线性增大;在相同的污染浓度下,热导率随含水率的增加而呈指数关系增大,随干密度的增加而线性增大,与未污染土的表现特点相似.通过分析污染土归一化热导率与污染浓度的关系,建立了适用于重金属污土的热导率预测方法,可用于估算特定重金属污染土的热导率值.     

益阳膨胀土长期压缩特性试验分析

为探究益阳膨胀土次固结系数变化规律,研究土体长期压缩变形特性,得到方便工程运用的本构模型,以单轴固结试验为基础,延长受载周期,取益娄高速膨胀土进行长期一维固结压缩试验,探究固结压力和干密度对膨胀土样长期压缩特性的影响。试验结果表明,土样干密度对次固结系数影响相对较小,具体变化规律表现为次固结系数随干密度的增大而减小。相比之下,固结压力对次固结系数影响较大,且次固结系数随固结压力增大而增大,并呈现对数函数关系。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了益阳膨胀土非线性本构模型,得到了益阳膨胀土压缩量与时间、固结压力和干密度等的关系。本构模型由主固结部分和次固结部分组成,按照此本构关系得出的计算结果与规范修正法结果几乎一致,并且从物理意义、固结过程划分等方面更显清晰。     

柴油污染土电阻率与热阻率的相关关系

电阻率与热阻率是土体的基本参数,分别采用四电极方法和非稳态探针方法对不同状态下试样的电阻率与热阻率进行了测试,并对相同状态下2者之间的相关关系进行研究.结果表明,在相同含水率时,不同含油率污染试样的电阻率、热阻率与水饱和度之间具有相似的相关关系,随着水饱和度的增大,电阻率、热阻率均呈幂函数关系减小.以未污染土体的电阻率、热阻率和水饱和度为基数,污染土体的电阻率与水饱和度、热阻率与水饱和度之间均可建立线性相关关系.同时,分析了未污染土体的电阻率与热阻率之间的相关关系,2者之间的相关系数可由与颗粒含量有关的参数F来线性表示.     

陕西榆林地区风积沙工程特性试验研究

以陕西榆林地区境内毛乌素沙漠南缘地表风积沙土为研究对象,对其进行颗粒级配、密度、含水量、微结构及化学成分等理化学性质研究,通过标准击实试验、干振法、饱水振法研究风积沙土的压实特性,通过压缩试验、直剪试验研究风积沙土的压缩特性、强度特性.试验结果表明:榆林地区地表风积沙土颗粒较均匀,粒径主要分布在0.25～0.075 mm之间,粉粒、黏粒含量较少,多属于级配不良的细砂;风积沙的击实试验曲线形状呈先凹后凸形的驼峰型曲线,当处于干燥状态和含水量为12%情况下均可被压实;在一定振动条件下,风积沙的最大干密度值具有最佳振动时间,沙颗粒随着振动时间的延长出现先振实、然后振松、再振实的循环现象;风积沙压缩系数小于0.1 MPa~(-1),压缩模量≥20 MPa,属于低压缩性土.风积沙的内摩擦角值与干密度大小和含水量有直接关系,在同一含水量下,风积沙的内摩擦角值随着干密度的增加而增加;在同一干密度下,内摩擦角随值着含水量的增加有所降低,但影响较小.     

颗粒破碎在直剪试验中的研究

通过引入颗粒破碎指标Bg,设计8组室内土体直剪试验,研究直剪过程中颗粒的破碎随试样饱和度以及干密度的变化情况。对试验数据进行分析处理,得出以下结论:1直剪过程中土颗粒总是大颗粒减小细颗粒增加;2随着饱和度增大,颗粒破碎指标逐渐减小,并趋于稳定;3随着试样干密度增大,颗粒破碎指标逐渐增大。     

辽宁省主要城市浅层地温能赋存条件及特征

为研究岩土体的热物理参数变化规律等浅层地温能赋存特征,运用现场热响应试验和实验室测试分析等研究手段对岩土体导热系数(热导率)、孔隙度、比热容等参数进行科学分析,利用IGSHPA线热源模型和INGERSOll圆柱热源模型开展导热系数变化特征分析.研究结果显示,区内地层平均导热系数为1.68～3.44 W·(m·K)~(-1),高值区位于基岩山区.地层初始地温范围为10.80～15.80℃,高值区位于东、西两侧基岩山区及山前地带.在天然含水率条件下,岩土体的导热系数随含水率、颗粒密度、孔隙度的变化规律趋势明显,即随含水量的增大而逐渐减小,随颗粒密度的增加而增大,随孔隙度的增加而逐渐降低.随钻孔直径的增加,钻孔导热系数减小,钻孔热阻明显增加.以与初始地温差1.0°作为地温恢复的标准,黏性土地层恢复期需要5d,中粗砂地层恢复期为3d;以与初始地温差0.5°作为地温恢复的标准,黏性土地层恢复期需要15d,中粗砂地层恢复期为7d.     

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。     

花岗岩残积土抗拉强度试验研究

在传统工程地质环境及土力学性质的研究中,土体的抗拉强度常常被忽略,而其实抗拉张强度在评估非饱和红土的崩岗、崩塌及土坝、堤防、路基、垃圾填埋场等边坡的稳定性方面,起着决定性的作用。文章利用自行研制的土体单轴抗拉强度试验仪,对华南地区广泛分布的两种花岗岩残积土的抗拉强度进行了试验研究,同时通过快剪试验得到了黏性花岗岩残积土的抗剪强度参数,并对花岗岩残积土的抗拉强度机理进行了分析。试验结果表明,花岗岩残积土抗拉强度与含水量呈负相关关系,并且随着含水量的增大,抗拉强度的减小幅度会随干密度大而增大;抗拉强度与干密度呈正相关关系,并且随着干密度的增大,抗拉强度的增大幅度会随含水率增大而增大;砂质花岗岩残积土(粉黏土质砂)的抗拉强度普遍低于黏性花岗岩残积土(含砂黏土)的抗拉强度;黏性花岗岩残积土(含砂黏土)的抗拉强度与其粘聚力呈正相关关系,与内摩擦角相关性不大。花岗岩残积土的抗拉强度机理分析表明,土颗粒间的联结作用力是土体抗拉强度主要来源,包括土颗粒间的直接接触联结作用力、土颗粒间的微观非接触联结作用力和通过胶结物或气液收缩膜作用产生的间接接触联结作用力。     

颗粒粒径和吸附水膜对细粒土渗透性的影响

细粒土的渗透性因受诸多因素影响而难以通过计算准确得到。对此,将其简化为单一粒径球形颗粒的堆积体,建立基于最密实状态下四方堆积方式的土颗粒堆积模型,并采用基本单元对堆积模型的几何特征进行分析。研究发现:只要堆积体和颗粒间的尺寸比超过10 000,细粒土的孔隙率就与粒径无关;但随吸附水膜的增加而减小,渗透系数随粒径减小而急剧减小,随水膜厚度增大而大体呈减小趋势,但不同粒径减小幅度不同,较大颗粒(粒径大于0.05 mm)减小幅度很小,且基本呈线性趋势,极细颗粒(粒径小于0.001 mm)减小幅度很大,且呈非线性趋势。已有渗透试验测试值验证了不同粒径和水膜厚度下渗透系数计算值的变化趋势,且黏粒渗透系数的计算值与实测值吻合很好。     

黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究

粉质黏土分布广泛,其土水特性受黏粒含量影响显著。为揭示黏粒含量对粉质黏土土水特性的影响规律,采用离心机对不同黏粒含量粉质黏土进行脱水条件下土水特性测试试验。首先,制备六组干密度相同的不同黏粒含量粉质黏土试样,并通过密度计与筛分联合测定法获得试样颗粒级配曲线和黏粒含量。然后,通过调节离心机转速得到不同基质吸力对应的土样总质量与含水量,并基于Van-Genuchten模型拟合土样土-水特征曲线,进而分析黏粒含量对土-水特征曲线的影响。研究结果表明:(1)不同黏粒含量粉质黏土的体积含水率均随基质吸力增加逐渐减小且变化趋势基本一致:当基质吸力小于20 k Pa时,含水率接近饱和含水率,大于20 k Pa后含水率随基质吸力增加快速减小;(2)黏粒含量越高,粉质黏土持水能力越强,土体含水率越大,含水率受黏粒含量增加影响的程度呈现先增大后减小的趋势;(3)相同基质吸力条件下,黏粒含量越高,土体含水率越大,在基质吸力大于80 k Pa后不同黏粒含量土样的含水率相差越来越小;(4)残余含水率偏高,吸附的水分仍达到其饱和状态含水量的40%左右。这为进一步进行非饱和粉质黏土软基的水力特性评估提供了技术支持。     

潘谢矿区第四系松散层重塑土的电阻率特性试验

掌握松散层土体的物理性质对矿区水文地质勘探、矿井防治水、矿井建设等具有重要的意义。电阻率是土体重要的物理参数,通过对淮南潘谢矿区在建朱集煤矿矸石井第四系松散层的土样进行重塑,试验研究土的颗粒级配、含水量、密度等因素对其导电性的影响。研究结果表明:①该地区松散层土的导电性与土的颗粒级配、含水量、密度等因素密切相关;②土的电阻率随含水量增加而降低,特别是在含水量较低的情况下,较小的含水量增量会引起土电阻率大幅度下降,而含水量较高时,其电阻率受含水量变化的影响较小,最终达到一个相对的稳定值;③含水量相同的条件下,密度越大,导电性越强。     

考虑土拱效应和黏聚力的倾斜挡墙非极限主动土压力

根据已有的非极限土体参数与墙体侧向位移和极限土体参数的关系,以及非极限滑裂土体的莫尔应力圆,获得非极限主动土压力的土压力系数,然后根据非极限微元滑裂土体的竖向和水平向静力平衡条件,获得考虑了土拱效应、墙背倾角、墙体侧向位移、墙土摩擦角、黏聚力等影响的墙背非极限主动土压力计算公式.墙背法向非极限主动土压力沿墙高的分布呈非线性,随墙体侧向位移比的增加而减小;墙背填土非极限临界深度随墙体侧向位移比的增加而增加,随非极限墙土摩擦角的增加而减小.     

结合水对软粘土流变性质影响的试验研究

软粘土中含有强结合水、弱结合水和自由水,结合水是影响软粘土流变性质的重要因素。采用改进的直剪蠕变仪,对软粘土中结合水对其流变性质影响进行试验研究,测试了一组含水类型不同而其他条件相同的粘土试样的流变性质。测试结果表明,土体的粘滞系数随强结合水含量的增加而减少,即流变变形阻力随强结合水增多而减小;而当含水量大于最大吸附结合水含量时,土粘滞系数随含水量的增大而增大,即流变变形阻力随弱结合水的增多而增大。试验结果分析表明,强结合水是土体产生流变的主要因素,而弱结合水则是相对次要因素。该研究成果有助于进一步认清土体流变的起源,对改进和完善现有流变固结理论有一定指导意义。     

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。     

考虑剪应力水平和土体干密度影响的锚-土界面剪切蠕变模型

岩土锚固工程中,土体密实度影响着锚-土界面剪切蠕变特性.为研究不同干密度土层中灌浆锚杆锚固体-红土界面的剪切蠕变特性,研制了一套钻孔成孔的锚固单元体试样制作装置,制备了不同干密度的锚固单元体试样.利用自行设计制作的锚-土界面剪切蠕变特性测试系统对试样进行分级加载,并按照陈宗基等提出的蠕变曲线处理方法,得到了不同干密度下锚-土界面分别加载下的蠕变曲线,再采用等时曲线法获得了不同干密度下锚-土界面长期抗剪强度.选取不同干密度试样中部分应力水平下的蠕变曲线,分别采用双曲线模型对其等时曲线进行回归分析并建立出相应的蠕变模型,再通过建立蠕变模型参数与土体干密度的经验关系,得到可同时考虑剪应力水平和土体干密度影响的锚-土界面剪切蠕变模型.结果表明,本文模型对已参与和未参与建模的蠕变曲线的预测精度均较高.