黏砂混合土孔隙特性的试验研究

通过制备不同干质量比例的黏砂混合土,开展混合土的压缩试验和压汞试验,探求含砂量对混合土压缩性和孔隙特性的影响,并采用孔隙体积分维数对孔隙的变化规律进行了描述。结果表明:含砂量的增加改变了混合土的初始进汞体积,降低了汞突破"瓶颈"阶段的进汞压力值;混合土的累积孔隙体积随含砂量的增加而增大,累积孔隙体积增长"瓶颈"阶段的孔径变化区间随含砂量的增加而降低;含砂量的增加使得土中孔隙分布从单峰值分布曲线向双峰值分布曲线过渡,混合土中孔隙体积也从以颗粒间孔隙为主向以团粒内孔隙为主变化;颗粒间孔隙体积含量随含砂量的增加而降低,团粒内孔隙和团粒间孔隙的体积含量随含砂量增加而增大;混合土中孔隙的体积含量越大孔隙的体积分维数越低,团粒内孔隙和团粒间孔隙的增加降低了混合土的压缩性。     

饱和土的振动孔压实验研究

通过对饱和粗砂、中砂、细砂、粉砂、粉土和粘土的振动,测得排水条件下不同土孔压变化,总结了不同饱和土的振动孔压变化规律和振动导致的粒径和含水率变化规律。描述了振动过程中出现的一些现象,分析了同一振动条件下不同粒径对孔压变化的影响。发现随着细颗粒物质含量的增加,土样的振动孔隙水压力消散变慢。     

淋滤液饱和掺砂膨润土的压缩固结特性试验研究

通过对膨润土-砂混合物进行一维压缩固结试验,研究掺砂及液相介质对膨润土压缩固结特性的影响.研究发现,膨润土-砂混合物的胀缩临界压力随掺砂率的增加而减小,两者呈现良好的线性关系;压缩系数随掺砂率的变化存在峰值,当掺砂率小于60%时,压缩系数随掺砂率的升高而升高,并呈现良好线性;掺砂率大于60%时,压缩系数随掺砂率的升高而降低;固结系数随掺砂率呈现线性变化;液相介质对掺砂膨润土的压缩固结特性有很大影响,以淋滤液饱和时,其压缩性明显升高,固结变快.试验结果对垃圾填埋场防渗缓冲层的改进提供试验依据.     

水泥-沥青粉复合稳定粉土的强度及渗透特性

为解决黄河冲积粉土强度低、路用性能差等工程应用问题。本文以水泥和沥青粉作为改性剂,对黄河冲积粉土进行复合稳定。基于无侧限抗压强度试验、核磁共振试验和渗透试验,探究了水泥-沥青粉复合稳定粉土在标准养护条件下的龄期强度、孔隙分布及渗透系数的演化规律。结果表明：水泥-沥青粉稳定粉土具有良好的力学性能,7d龄期的无侧限抗压强度为976 kPa,且试样饱和后的强度损失较小;稳定粉土的孔隙特征是其力学强度及渗透性能的重要影响因素,饱和稳定粉土的核磁共振试验结果表明,随着养护龄期的增加,稳定粉土的孔隙率减小,稳定粉土的渗透系数随龄期的增加呈指数函数关系减小,同时稳定粉土的无侧限抗压强度对含水状态的敏感性降低。     

两种土模型下饱和土中球空腔的动力响应

考虑土颗粒间库仑摩擦消耗的能量,采用弱非弹性介质模型研究饱和土中球形空腔的动力响应.基于Yamamoto模型,建立了具有球空腔饱和土体稳态振动的控制方程;通过引入势函数,分别得到了边界透水和不透水条件下饱和土体的位移、应力和孔隙水压力等解析表达式;利用界面连续性条件,确定了待定系数的具体表达式.以饱和砂土和粉土为例,分析了Biot两相饱和介质和Yamamoto两种土模型下饱和土中球形空腔动力响应的差异.在此基础上,分析了界面处具有球形空腔饱和砂土和粉土的径向位移、孔隙水压力和环向应力幅值随外荷载激振频率、空腔半径的影响.结果表明:在共振频率处,Yamamoto土模型下饱和土体的动力响应小于Biot土模型下饱和土体的动力响应;能量损失比对饱和土中球形空腔的动力响应有显著的影响.     

粉土中二氧化碳水合物分解过程的核磁试验研究

多孔介质中天然气水合物的相变条件及分解过程是研究水合物开采的核心问题.本文基于核磁共振技术探测了粉土中二氧化碳水合物分解过程中液态水的含量与分布并计算了水合物饱和度.实验结果表明在水合物分解过程中随着温度的升高小孔隙中的水合物先分解,随后大孔隙中的水合物开始分解;由分解过程中试样表面弛豫率并没有发生变化,可以排除水合物在土颗粒表面形成的现象,推断水合物应该赋存在粉土孔隙中间位置;粉土中二氧化碳水合物的相平衡条件为P-T-S_h空间中的一条曲线,代表了具体的试验路径;试验前后粉土T_2分布曲线变化较大,说明水合物生成与分解过程中试样微观结构发生了变化,主要表现为小孔隙体积变少,相应的大孔隙体积变多;在4°C时随着二氧化碳的消耗,水合物饱和度反而有轻微降低的现象,表明试验过程中水合物水合数变小.     

浅埋地下结构浮力模型试验研究

针对浅埋地下结构浮力试验的特点,研制了一套直接测定静水中结构底板所受浮力的模型试验系统.根据纯水中扬压力等于静水压力,确定了主要系统参数.利用该系统,对不同埋深下纯水、饱和砾石、中砂、细砂、粉土和黏性土中模型室底板受到的浮力及孔隙水压力进行了测试.试验结果表明,该系统在纯水中浮力测试的最大误差小于1%.饱和砾石、中砂、细砂和粉土中模型室底板所受浮力比其在相同条件下的纯水中受到的浮力小约5%,而饱和黏性土中模型室底板所受浮力与其在相同条件下的纯水中受到的浮力相等.饱和粉土和黏性土在填筑过程中,底板所受浮力极大,并可能超过被其排开的饱和土的重量,且测压管水头在填筑过程中均超过填土面高度,埋置越深的测压管水头越高.长期稳定状态下,饱和无黏性土和黏性土中各测压管中水头高度均与填土表面齐平.     

垃圾填埋场中淋滤液回灌液压变化规律

为研究垃圾填埋场中因进行淋滤液回灌而对孔隙水压力运移产生的影响,在忽略淋滤液在竖直方向上运移的前提下,在考虑填埋场淋滤液回灌的实际工况、液相本构方程、水量平衡条件和有机物生化降解的基础上,建立孔隙水压力理论方程。补充不同的边界条件,得到群井回灌和单井回灌2种情况下模型的解析解。计算及分析结果表明:(a)在进行单井回灌时,回灌进行到30 d后孔隙水压力基本稳定;孔隙水压力随离开回灌井距离的增加而迅速减小,在离回灌井15 m范围内回灌效果较好,20 m以外的区域回灌效果较差。(b)在进行群井回灌时,回灌前期孔隙水压力迅速增加,填埋单元中各处孔隙水压力最终均达到回灌水头压力;与单井相比,群井的回灌效果较好。(c)淋滤液回灌在垃圾体中会产生较高的孔隙水压力,因此在实际工程中确定回灌的时间和距离时应考虑孔隙水压力。     

非均匀饱和土层的波动响应分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,建立饱和土介质一维动态响应问题的控制方程,在基本方程中考虑土体的非均匀性以及变形过程中的固体颗粒相和孔隙流体相体积分数的变化.选取固体骨架位移、孔隙流体位移以及孔隙流体压力作为状态变量,利用Laplace积分变换建立问题的状态方程.作为数值算例,考虑饱和土层的物理力学性质沿深度方向按指数函数连续变化,利用打靶法和数值Laplace逆变换获得在阶跃荷载作用下的位移和应力场物理量的瞬态响应,重点分析讨论材料非均匀性对饱和土介质动力特性的影响.结果表明,非均匀性对饱和土的瞬态响应有显著的影响;在小变形假设下组分相的体积分数变化很小.     

岩土介质孔隙结构参数灰色关联度分析

细观孔隙结构是控制多孔介质渗透率的主要因素之一.采用高分辨率工业显微CT,分别对砂雨法成样南京粉砂、振捣干法成样南京粉砂、鄂尔多斯油砂、自贡砂岩和砂雨法成样玻璃珠扫描成像.三维重构后选取尺寸为300体素的表征单元体(Representative Element Volume,REV),基于最大球算法提取出REV的16种孔隙结构参数,并采用格子波尔兹曼方法计算出各REV渗透率.采用灰色关联度方法,分析了平均配位数、平均孔径、最大/小孔径等16个细观孔隙结构参数对多孔介质渗透率影响的主、次关系及其权重.结果表明,16种孔隙结构参数对渗透率的影响从大到小依次为:孔隙平均体积、孔隙最大体积、平均中值喉道、喉道平均半径、孔隙平均半径、喉道最大半径、平均喉道长度、孔隙最大半径、孔隙率、孔隙最小体积、孔喉平均配位数、孔隙截面积平均形状因子、喉道截面积平均形状因子、孔隙最小半径、孔喉比与喉道最小半径.可为岩土介质细观尺度渗流分析提供参考.     

垃圾填埋场渗滤水回灌技术的研究 Ⅱ.填埋场对渗滤水净化能力的研究

在文献[1]回灌技术影响因素的基础上进一步以土灌注、垃圾柱、土壤一垃圾混合柱模拟了填埋场土壤覆盖层、垃圾填埋层、填埋场混合填埋层的情况，探求出工程设计所需的垃圾填埋场沙滩水回灌净化能力的有关参数．     

剥离型压制去污剂研制与性能

剥离型膜体压制去污技术是处置核事故、放射性恐怖“脏弹”爆炸后果有效的技术手段之一,压制去污材料与其相应的作业机械构成了压制去污技术的组成部分．本文分析了压制去污剂吸附放射性颗粒和消除放射性沉降物的机理,介绍了压制去污剂溶液的制备方法和配比．并对水溶性剥离型压制去污剂产品的去污效果、环境影响指数、与现有装备的适配性以及膜体的机械力学性能等进行了现场测试．测试结果表明：水溶性压制去污剂对放射性污染的水泥表面和粗糙铁块一次平均去污率可达88％以上,对环境无影响,满足现有装备的作业要求,形成的膜体机械力学性能也满足机械化回收的设计要求,是一种良好的压制消除材料．     

含水介质中石油类含量测定的改进技术

通过引入油烘干损失系数λ,推导并建立含水介质中石油类含量的新计算公式,并据此对传统测量方法进行改进。结果表明,改进后的测定方法可准确测定石油污染含水介质的干固体质量和石油含量;λ值因石油的种类、含水介质的类型而异,柴油在粗砂中的烘干损失系数约为0.66,测量误差仅约为0.4%,远低于现有方法测量误差,且不受石油挥发性和含量的影响。     

无机溶液渗流过程中化学作用对粉砂渗透性的影响研究

以生活源污染质中的主要无机成分在粉砂层渗流过程中土体渗透性变化规律为研究内容。在确定Na Cl、Mg Cl2、Ca Cl2、Na2CO3、Ca CO3为生活源污染质主要无机成分的基础上,通过室内模拟试验装置测试和土体成分测定,得到渗流条件下5种无机盐化学作用下粉砂的渗透系数。结果表明:粉砂的渗透系数随渗流无机盐浓度的升高而降低,碳酸盐类较其他无机盐类对粉砂渗透性的影响更为显著,无机盐渗流和化学作用下粉砂渗透系数在深度上的变化情况表现为深度越大、粉砂的渗透系数越低。且经过不同盐溶液渗流土体后,土体成分发生了不同的改变。     

基于邓肯-张模型的低液限粉质黏土-砂的强度规律

目前研究中着重研究单一类型土体的力学特性,忽略了对各类型土体共存条件下的相互作用,各类土体间协调性研究仍有较大空白.根据现场实际工程状况以及对低液限粉质黏土-砂地层的研究需要,通过标准三轴实验研究低液限粉质黏土和砂大量共存地层含砂率和含水率因素对该地层强度变化的作用规律以及邓肯-张模型的适用性.试验研究表明:与粉质黏土层相比,低液限粉质黏土-砂层土体强度较小;低液限粉质黏土-砂层中含砂率对土体强度的影响存在明显的分界;低液限粉质黏土-砂地层含水率对土体强度的影响与含砂率和地应力有关;低液限粉质黏土-砂层较好地符合邓肯-张双曲线增量弹性模型.     

黄泛区粉砂土静力特性的试验研究

以河南开封地区粉砂土为研究对象,研究其静力特性,进行了固结试验、液塑限试验和直接剪切试验。试验结果表明,粉砂土的压缩系数为0.3 MPa-1,属中等压缩性土。粉砂土液限为15.3%,塑限为10.1%,塑性指数为5.2,属于含砂低液限粉土。粉砂土的内摩擦角为35.3°,黏聚力为7.5 kPa。并选取沙漠地区风积沙,及豫东平原区和南京地区广泛分布的黏性土为代表,与研究中黄泛区粉砂土的静力特性做比较。     

高温冻土剪切力学特性试验研究

利用重塑土的直剪试验,探讨-2℃条件下青藏地区3种不同土性(粉质黏土、粉砂、细砂)冻土的直剪力学特性。结果表明:高温冻土剪切特性与土性、密度、含冰量密切相关;剪切位移-剪应力曲线在相对密实条件下呈应变软化型,而在相对松散状态下呈应变硬化型;不同密实条件下粉质黏土的内摩擦角随含冰量的增加表现为先降低后增加,而细砂的内摩擦角随含冰量的增加而增加;在相同含冰量条件下粉质黏土、细砂的内摩擦角随密度的增加而增加;粉砂在不同密实条件下内摩擦角随密度的变化规律与粉质黏土类似,但在相同含冰量条件下内摩擦角随密度的变化规律与粉质黏土、细砂相反;-2℃条件下不同土性高温冻土黏聚力随密度、含冰量变化的规律不明显。高温冻土地区的工程建设应根据土性、密度、含冰量情况合理选取抗剪强度指标。     

地铁车站端头井施工数值模拟参数的确定

数值模拟能够有效分析深基坑开挖引起的围护结构变形和地表沉降问题,但模拟时所用主要参数目前还没有公认的确定方法。以上海市某地铁车站新建深基坑工程端头井段为例,使用有限元软件ABAQUS对施工过程进行模拟,使用正交试验方法研究了数值模拟所用土层参数的重要性,分析了不同土层参数对围护结构水平位移影响的敏感性,使用反分析方法提出了基坑开挖过程有限元数值模拟时参数的确定方法。结果表明：有限元数值模拟时对连续墙水平位移影响最大的参数为弹性模量、泊松比;数值模拟时,淤泥质黏土和淤泥质粉质黏土的模量比（弹性模量与压缩模量的比值）可取3.25～3.35,黏土和粉质黏土的模量比分别可取3.67,5.69～5.81,粉土、粉砂的模量比分别可取6.14,6.17～6.44,模量比取值从小到大对应的土层分别是黏性土、粉性土、砂性土;淤泥质土泊松比与勘察所得泊松比的比值为1.05～1.12,其他土层的泊松比与勘察结果的比值为0.90～1.05。     

粉质黏土替代膨润土改性泥浆配比试验

为解决土压平衡盾构及车站基坑开挖过程中产生大量废弃粉质黏土的现状,提出一种利用废弃粉质黏土调制泥浆改良盾构渣土的新方案。以沈阳地区粉质黏土为研究对象,通过添加不同的外加剂对粉质黏土泥浆进行改性,研究泥浆土水比、外加剂种类及掺量变化对改性泥浆的漏斗黏度、酸碱度、滤失量和胶体率的影响。通过扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)研究了粉质黏土泥浆的微观改性机理。结果表明：纯粉质黏土泥浆自身稳定性差、泌水量大,无法有效改良渣土;碳酸钠和焦磷酸钠对粉质黏土泥浆的改性效果较好,合理掺入量为1%～3%;改性后的粉质黏土泥浆可有效改良砾砂地层渣土的塑流性,合理粉质黏土泥浆土水比为9∶11、焦磷酸钠掺量为3%,注入比为24%～28%。研究结果验证了粉质黏土泥浆用作盾构渣土改良剂的可行性,为废弃粉质黏土再利用提供了新思路。     

基于热力学模型的粉砂土改良膨胀土孔隙结构分形模型

为了减少膨胀土对土木工程的危害,降低工程的经济损失。对粉砂土改良膨胀土进行试验研究,通过对粉砂土掺量为0%、10%、20%、30%、40%的膨胀土进行压汞试验,测得进汞压力同累计进汞量关系、孔径同累计孔隙体积关系、孔径同进汞增量关系;并选取热力学模型表征改良膨胀土孔隙结构特征,获取改良膨胀土孔隙分形维数。结果表明：掺加粉砂土会使得土体孔隙有所增加,孔隙类型发生了变化,随着粉砂土掺量的增加,孔径在10⁰nm～10⁴nm比例降低,在10⁴nm～10⁶nm比例升高;基于热力学模型分析改良膨胀土孔隙分形特征时,分形维数2.41083～2.58032之间变化,线性相关系数在0.98495～0.9977之间,表明热力学模型能较好地表征粉砂土改良膨胀土孔隙的结构特征。