苔藓植物护坡及固土作用试验研究

以兰州市榆中县夏官营古城的苔藓坡面为研究对象,通过野外调查,研究苔藓的生长环境特征.选择有代表性的自然坡面进行风蚀、雨蚀实验,研究苔藓坡面的抗风蚀、雨蚀能力.取当地的原状土样进行室内土工实验研究其强度特征.结果表明:苔藓能显著提高黄土坡面的抗风蚀、雨蚀能力和抗剪强度.苔藓覆盖度越大,抗风蚀、雨蚀能力越强.相比较无苔藓的坡面,苔藓覆盖度达到40%时,抗风蚀能力可提高2～3倍,抗雨蚀能力可提高3～4倍,苔藓覆盖度超过40%后,抗风蚀、雨蚀能力提高幅度会下降.随着苔藓覆盖度增大,原状土样的内聚力显著增大,抗剪强度整体增大.     

黄土-全风化泥岩接触带诱发黄土滑坡敏感性分析

选取甘肃天水市黄土层下伏全风化泥岩为研究对象,在工程地质条件调查的基础上,取备原状黄土及全风化泥岩试样进行基本物性指标测试、矿物成分分析试验及易溶盐测试,探讨了全风化泥岩与黄土中物质成分之间的差异性,定义全风化泥岩与黄土中HCO3-和Ca2+质量浓度的比值(M)为敏感性因子,分析全风化泥岩诱发黄土滑坡形成的内在机理.结果表明:全风化泥岩中的粘土矿物含量较高,粘土矿物中以伊利石/蒙脱石混层矿物为主, HCO3-较多,而黄土中Ca2+含量相对丰富.当M3.13时,利于粘土矿物形成,全风化泥岩透水性变差,通过地下水迁移至黄土泥岩接触带的粘土颗粒以及后期新生成的粘土颗粒都会大大降低黄土泥岩接触带的强度,且地下水易在与黄土接触面富集形成滑面,从而导致诱发滑坡的可能性增大.     

压实黄土压缩特性研究

压实黄土广泛应用于实际工程中,其压缩特性是黄土路基工程、地下工程、边坡工程设计计算的重要参数.进行了一系列控制干密度和含水率的固结压缩试验,研究了压力、干密度和含水率对压实黄土的压缩特性的影响.试验结果表明:压力增大,压实黄土的压缩模量增大;含水率一定,随干密度的增加,压缩模量逐渐增大,压缩模量增量在含水率较小时,随干密度增大呈先减小后增大趋势,在含水率较大时,随干密度增大呈逐渐减小趋势;干密度一定,随含水率的增加,压缩模量减小,减小幅度随着含水率的增大而逐渐减小;并且干密度越大,趋势越明显.压实黄土的压缩模量-含水率关系可以用指数函数Es=aebw来表达.     

单极层状冷冻法处理苦咸水

采用单极层状冷冻方法淡化苦咸水,可以获得回收率高、质量好的冰晶.分别取500、1.000、2.000、3.000、5.000.mg/L苦咸水在-2、-4、-6、-8、-10、-12、-14、-16、-18、-20.℃的条件下冷冻,观察分析脱盐率、冷冻温度、冷冻速率、成冰率和苦咸水浓度之间的关系,结果表明:随着冷冻速率增大或者溶液浓度增加脱盐率下降,冷冻速率主要受冷冻温度影响,成冰率主要受冷冻速率和冷冻时间的影响,而溶液浓度对冷冻速率没有明显影响.随水样浓度由低到高,其最佳冷冻温度范围分别为:-6～-10.℃、-4～-8.℃、-6～-10.℃、-2～-6.℃和-2～-8.℃.在成冰率分别为9.5%、9.3%、7.0%、7.8%和8.5%时,各水样的脱盐率达到最高值,分别为94.3%、80.6%、64.8%、68.1%和59.2%.     

深埋隧洞饱和原状Q2黄土三轴剪切特性试验

为进一步探讨饱和原状Q₂黄土在三轴应力状态下的变形、孔隙水压力变化以及强度特性,利用GDS多功能三轴仪,对甘肃引洮输水工程15^#隧洞原状黄土进行了常规三轴不排水剪切试验.通过对试验数据的整理与分析发现:在常规三轴不排水剪切试验下,原状Q₂黄土的应力-应变曲线呈应变软化型,表现为脆性破坏;随着围压的增大,曲线的软化性状减弱;在土的峰值强度出现前,变形几乎近似"弹性".土在剪切过程中产生正孔隙水压力,曲线在低围压下具有峰值压力,变化似软化型;在高围压下孔隙水压力随着轴向应变的增加而增大.随着围压的增大,原状Q₂黄土的破坏应力随之提高,有效应力路径曲线形态呈相似的直线形.     

考虑界面软化特性的土层锚杆拉拔受力分析

基于界面黏结软化滑动力学本构模型假定,推导土层锚杆锚固力学微分方程及其解析解。在不同拉拔荷载作用下,锚杆剪应力分布模式大体有3种类型:弹性型、弹性软化型和弹性软化松动型,对一具体的工程问题,这3种模式并非均出现,受材料物理力学性质制约,为此,分析锚杆剪应力分布类型、拉拔极限荷载大小及破坏特征之间的内在关系,并给出相关判别标准及取值方法。同时,还结合已有锚杆拉拔试验资料,通过计算对比分析,验证了该方法的可行性。     

多界面复合锚杆荷载传递机制的数值模拟

采用Abaqus对复合锚杆拉拔试验进行模拟,针对复合锚杆的破坏形式多为界面破坏,应用改进的Cohesive单元对复合锚杆4种界面材料进行模拟,并建立轴对称弹塑性有限元模型对复合锚杆的拉拔试验进行分析.研究成果主要包括:①钢绞线轴向应力及界面剪应力均服从指数分布,且随着荷载的增大,锚杆近端的握裹力被克服,剪应力峰值向后转移.②南竹-复合材料、南竹-水泥砂浆界面剪应力峰值随着主控面剪应力峰值的转移而转移.③南竹管材受周围刚度较大的复合材料及水泥砂浆的约束,其轴向应力峰值分布在南竹的中部.④水泥砂浆-土体界面因边界条件不同于其他界面,其剪应力沿锚杆轴向从近端至远端不断增大.数值模拟结果与现场试验测量结果符合较好,验证了该数值方法的有效性.     

LZU固沙新材料及固沙综合技术研究

开发出LZU(Lanzhou University)系列固沙材料,室内及沙坡头野外固沙综合试验表明其固结性能优良,水渗透性好、抗冻融、抗风蚀能力强,植物生长适宜性良好.沙坡头进行的野外固沙综合试验采用了综合化学、生物和工程固沙技术,取得了明显的防风固沙效果.     

降雨与堆载耦合条件下的黄土强度骤降效应

基于三轴试验对黄土原状和重塑试样进行了不同加载状态下的增湿试验,模拟原状黄土边坡和黄土填土边坡持续堆载后,由降雨入渗导致黄土中含水量持续增大引起的黄土滑坡形成过程.结果表明,工程堆载后的黄土边坡遇水后会引起强度显著降低,降幅6.25%～68.35%.定义黄土增湿后与干燥状态下的峰值强度的比值为应力恢复比,发现黄土应力恢复比随围压的增加而减小,表明工程堆载量越大,降雨入渗产生的增湿效应越易引发黄土滑坡.