非饱和带冻结期土壤温度变化试验研究

设计了气温数字控制系统和非饱和带温度场自动监测系统,编制了相应的信息监测与处理软件,研究了非饱和带冻结期土壤温度变化特征。模拟实验结果表明,非饱和带土壤冻结过程中同样的气温降幅条件下,空气温度的变幅(3℃)远大于土壤表面温度的变幅(1℃),砂土要比亚黏土地表温度降幅大;冻结期土壤温度变化具有一定的时间滞后效应,其时间滞后效应随着土壤深度的增加而增大;不同类型土壤,其温度差别主要在土壤表层。     

非饱和绢云母片岩残积土动力特性试验分析

以广泛分布于大临铁路沿线的绢云母片岩残积土为研究对象,开展非饱和状态下绢云母片岩残积土的共振柱试验,研究了动剪应变γ_d在小应变范围内(10~(-6)γ_d10~(-4))不同含水率、干密度及固结围压对动剪切模量G_d与阻尼比D的影响。试验结果表明,含水率对动剪切模量与阻尼比的影响较大,对干密度及固结围压的影响较小。G_d及D随含水率的增加而非线性增大,存在某一临界含水率使G_d达到最大值,此后G_d随含水率的增加而逐渐衰减;在高围压、高含水率状态下D-γ_d关系曲线有重合趋势。同一动剪应变幅值下,干密度增大G_d随之增大、D随之减小。不同固结围压下G_d随动剪应变γ_d的不断增大呈衰减趋势,固结围压对D的影响不明显,但γ_d相同时D随固结围压的增大有减小的趋势。     

路基非饱和土动态回弹模量计算模型对比研究

作为路面结构设计的关键参数,对动态回弹模量的可靠计算一直是工程界不断探索的课题。本文收集并分析国内外已有关于路基土回弹模量的计算模型,根据自变量的不同属性,将计算模型归为两大类,第一类为将应力水平作为变量(I型),第二类是将表征湿度状态的基质吸力作为变量,这其中又分为两个子类,一是将基质吸力引入耦合到应力变量中(II1型);二是将基质吸力剥离出来作为独立变量(II2型)。然后结合2种土样的循环动三轴试验数据,对3类计算模型的可靠性及适用性进行对比评价。结果表明：将基质吸力作为单独变量(II2型)的计算模型能更真实的反映非饱和路基土动态回弹模量的变化规律,拟合度较高。     

非饱和参数交互作用的边坡稳定性分析

为研究降雨入渗条件下的边坡稳定性,提出一种基于流固耦合理论及非饱和渗流参数敏感性分析的边坡稳定性分析方法.边坡的非饱和参数交互作用影响边坡稳定,为此,建立基于有限元方法的边坡非饱和渗流的边坡稳定性分析模型.构建了边坡稳定性分析参数敏感性分析模型,分析了非饱和参数对边坡稳定特征的直接作用和耦合交互作用.结果表明:降雨入渗时的非饱和参数共同作用下,降雨强度和渗透系数对边坡稳定性孔压及饱和度特征的直接影响和间接影响较内摩擦角和黏聚力更为明显.降雨强度对特征单元位移直接影响最大,内摩擦角与其他参数的耦合作用最显著.黏聚力对边坡稳定的直接影响最大,且对塑性变形作用时与内摩擦角、降雨强度及饱和渗透系数的耦合最为紧密.非饱和参数共同变化时,交互作用不是单项参数的作用效果直接叠加.     

非饱和土力学行为的三维离散元分析

基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用Hill接触模型来考虑非饱和土中吸力的作用,建立了非饱和土的颗粒流模型。根据室内试验结果对模型细观参数进行标定,开展了固结排水三轴剪切试验离散元数值模拟,揭示了在不同围压和吸力下,模型试样的应力-应变关系与强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同吸力下的莫尔-库伦破坏包线,建立了吸力与抗剪强度参数之间的关系。此外,通过标定室内试验结果中不同含水率下的应力-应变曲线,建立了Hill模型中吸力与含水率的关系。研究结果表明：Hill接触模型可以较好的模拟非饱和土的力学行为,可为非饱和土的离散元模拟提供参考。     

坡面水位下降对非饱和土质边坡稳定性影响的有限元分析

坡面水位下降会在土坡内部产生渗流,同时也会提升土体强度和有效应力水平,前者对土坡安全不利,而后者对土坡安全有利。在分析非饱和土质边坡稳定问题时,须同时考虑瞬态渗流和土体强度变化。这两个因素共同受到土体渗透系数、坡面水位降幅与水位降速的影响。有限元分析表明,土坡的瞬时安全系数在坡面降水位过程中呈先下降后上升的趋势。土坡的最危险状态出现在水位下降前期。水位下降速度越大,土坡最危险状态出现的时间越早,安全系数也越低,这一特点在渗透性差的土坡中尤为显著。渗透性差的土坡其最危险状态安全系数较小,恢复至初始安全系数时所需的时间也较长。根据土体的渗透性选择合理的水位降速区间可避免土坡的稳定性出现过大削弱。     

线性加荷情况下非饱和土层一维固结特性分析

基于Fredlund非饱和土一维固结理论, 得到了线弹性和黏弹性两种地基在线性加荷情况下, 顶面透水透气、底面不透水不透气的单层非饱和土一维固结超孔隙水压力、超孔隙气压力和沉降的半解析解. 通过典型算例, 分析了不同水、气渗透系数比以及不同土层深度下超孔隙水压力、超孔隙气压力和固结度随时间的变化规律,并对线弹性和黏弹性两种地基的计算结果进行了比较分析. 得到的结论对于非饱和土固结特性的研究及线性加荷下的固结工程具有一定的参考价值.     

FUP/MMA/T-60改性粉煤灰固化反应动力学研究

用差示扫描量热法(DSC)研究了自制柔性不饱和聚酯/甲基丙烯酸甲酯树脂(FUP/MMA)和柔性不饱和聚酯/甲基丙烯酸甲酯/T-60改性粉煤灰(FUP/MMA/CFA)复合体系的固化过程.利用Kissinger法、Ozawa法求出FUP/MMA和FUP/MMA/CFA两体系固化反应的表观活化能分别为81.578 kJ·mol-1和77.231 kJ·mol-1;用ASTM E698-79标准方法求得两体系固化反应的指前因子lnA分别为20.40 s-1和19.15 s-1;结合Crane方程得到两体系的反应级数n分别为0.9377和0.9359;最终确定了固化反应的动力学方程.用T-β外推法确定了凝胶温度、固化温度和后固化温度等固化工艺温度.     

非饱和黄土土水特性与湿陷性关系分析

黄土的湿陷并不是饱和状态,即吸力为零时黄土所表现出的特性,而是受其含水状态,即吸力的显著影响。室内外的试验研究表明,在竖向应力不变的情况下,含水量的增加或吸力的减少会引起非饱和黄土的湿陷。利用压力板仪测试了非饱和原状黄土的土水特征曲线,采用非饱和土三轴仪得到相应土的湿陷变形,分析了土水特性曲线对原状黄土湿陷变形的影响。结果表明,非饱和黄土的渐变湿陷特性和土水特性曲线的形式和参数之间存在密切关系。本文的分析为采用类似土水特性曲线的预测模型来预测非饱和黄土随吸力变化的湿陷系数奠定了基础。     

Comparison of the carbon isotope composition of total organic carbon and long-chain n-alkanes from surface soils in eastern China and their significance

Surface soil samples collected over a high spatial resolution in eastern China were analyzed for carbon isotope composition(δ 13C) of total organic carbon(TOC) and higher plant-derived long-chain n-alkanes,with the latter reported as weighted mean values.The two sets of δ 13C values are significantly correlated and show similar trends in spatial variation.The spatial distribution of δ 13C shows less negative values in the mid-latitudes between 31°N and 40°N and more negative ones at higher and lower latitudes.This is consistent with previously reported carbon isotope data from surface soil phytoliths in the same region and suggests that the mid-latitude area provides relatively favorable growing conditions for C4 plants.Furthermore,δ 13C values of both TOC and long-chain n-alkanes from 12 surface soil samples collected from a small grassland in north China displayed similar carbon isotope values and the difference between paired δ 13C of a soil samples remains relatively constant.Our data demonstrate that in eastern China,soil δ 13C composition of both TOC and long-chain n-alkanes is effective indicators of C3/C4 ratios of the prevailing vegetation.This work suggests that -22‰ and -32‰ are good estimated end members for the weighted mean δ 13C values of long-chain n-alkanes(C27,C29 and C31 n-alkanes) from soils under dominant C4 or C3 vegetation,allowing us to reconstruct paleovegetation trends.