台州某填埋场覆盖层粉质黏土的土-水特征曲线研究

目的得到台州市某垃圾填埋场覆盖层粉质黏土的土-水特征曲线,通过土-水特征曲线对该覆盖层的防渗性进行研究,在此基础上对影响覆盖层防渗性的因素进行分析.方法采用蒸汽平衡法研究相同干密度土样在20℃、40℃、60℃条件下的吸力,并分别对稳定后土样的含水率、饱和度以及孔隙比进行测定,分别绘制S-ω曲线、S-Sr曲线及S-e曲线来表征土样的土-水特征曲线.结果在S-ω曲线及S-Sr曲线中,脱湿曲线位于吸湿曲线上方,在低温及低吸力环境下曲线中脱湿曲线与吸湿曲线间的滞回现象明显;在S-e曲线中,吸湿曲线位于脱湿曲线上方,且温度对于土样孔隙比的影响不大.结论温度与吸力将会对覆盖层粉质黏土的持水能力产生影响,吸力会对覆盖层内部的孔隙分布产生影响,而土样的持水能力及孔隙分布将会影响到覆盖层材料的防渗性,所得结论可以为填埋场生物覆盖屏障的设计提供参考.     

原状膨胀土干湿过程中持水特性及孔隙结构分析

国内外学者对重塑膨胀土的持水特性和孔隙结构研究较多,但对干湿过程中原状膨胀土的持水特性和孔隙结构研究较少.运用WP4C仪量测原状与重塑膨胀土在脱湿与吸湿过程中的土水特征曲线,同时用压汞法量测脱湿到不同吸力时原状和重塑膨胀土的孔隙结构.试验结果表明：原状与重塑膨胀土的土水特征曲线均有明显的滞回特性,但原状膨胀土的滞回圈比重塑试样的要大.原状土的累计汞压入体积量曲线高于重塑土的,两者曲线变化特征一致;随着含水率的减小累积分布曲线整体向下移动.关于孔径分布曲线,原状样的孔隙分布曲线为单峰,但干化后原状样的曲线上单峰逐渐消失;干化后的原状土和重塑土的曲线具有相似性,颗粒间孔隙在0.1～0.01μm间均存在峰值,但积聚体内孔隙所对应的峰值存在差异;原状膨胀土的曲线波动幅度和频率较重塑膨胀土的大,且原状土的分布曲线具有明显的锯齿状,从而导致原状土具有更明显的瓶颈效应,这可解释原状样的滞回圈比重塑样大的现象.     

影响GCTS土水特征曲线仪试验结果的因素及曲线合理性分析

使用GCTS土水特征曲线(SWCC)仪对几种干密度的重塑黄土试样进行土水特征曲线试验,针对该仪器在使用中影响测定结果的因素:扩散气泡及气泡冲刷的频率与基质吸力的关系、含水量测定、陶土板进气值、基质吸力平衡标准问题进行讨论,分析了考虑上述因素后实测土水特征曲线的合理性,并提出了由实测数据点确定边界减湿曲线的数据处理方法.     

初始基质吸力对原状黄土水敏特性影响研究

选取延安市典型Q_2原状黄土为研究对象,利用自制装置开展其非饱和状态下的水敏特性研究,定量评价初始基质吸力对黄土水敏特性影响规律.结果表明,非饱和状态下Q_2黄土水敏特性变化差异显著,Q_2黄土基质吸力随含水率增大而减小,吸湿、脱湿路径下的土水特征曲线滞回效应明显;随初始基质吸力增大,Q_2黄土吸水速率及崩解速率均增大,表明其吸水能力及崩解性也逐渐增强.随着初始基质吸力不断降低,Q_2黄土抗剪强度逐渐降低,强度呈现由硬脆性向软塑性转变规律,且抗剪强度曲线滞回效应显著,脱湿强度大于吸湿强度,脱湿样的抗剪强度参数大于吸湿样.     

不同干密度下非饱和土土-水特征曲线

对吸湿与脱湿过程中引起非饱和土土-水特征曲线进行分析,观察不同密度土样的土-水特征曲线与滞后现象。利用Fredlund and Xing的土-水特征曲线模型对试验数据进行拟合,得到模型拟合参数与土-水特征曲线参数的定量关系。研究结果表明:进气值随着参数a的增大而线性增大,残余基质吸力随着参数m的增大而呈幂函数减小,减湿率随着参数n的增大而呈指数减小。干密度对土-水特征曲线有显著影响。随着干密度增大,残余基质吸力与进气值及进水值增大,减湿率减小,滞后现象的显著程度降低。瓶颈效应、不同的接触角和空气体积是造成滞后效应的主要因素。     

非饱和膨润土掺砂混合物的水力和力学性质

采用压力板法和滤纸法对膨润土掺砂混合物土-水特征曲线的低吸力段(＜1.5 MPa)与高吸力段(＞1.5 MPa)分别进行量测.不同吸力测试方法得到的试验结果具有较好的一致性.根据试验测得的土-水特征曲线,得到混合物的残余含水量和进水值;利用吸力可控制的非饱和土固结仪,进行不同常吸力下膨润土掺砂混合物的压缩试验,得到不同吸力下的压缩曲线.试验结果表明：随着施加吸力的增大,膨润土掺砂混合物的屈服应力增大,而压缩指数减小;同一吸力下,湿化段上吸力对应试样的屈服应力大于经过湿化饱和后处于干化段上吸力对应试样的屈服应力.     

过渡型细粒土击实特性及基质吸力试验研究

级配呈现过渡特征的土被称为过渡土.路基填料中过渡型细粒土的击实特性不同，且力学性能受基质吸力的影响较大.根据试验标准(ASTM D698-12),进行标准击实试验，得到最优含水率和最大干密度.对试验土样，分别使用露点水势仪和高量程吸力计量测击实前后土样的基质吸力.结果表明：过渡土中黏粒含量的增加使路基填土压实特性不同，过渡土的最大干密度随着黏粒含量的增加而减小，过渡土的最优含水率随着黏粒含量的增加而增大；在击实曲线湿侧时击实土的基质吸力接近于0;击实后过渡土的基质吸力呈现过渡特征，当认为过渡土中的水分被黏粒完全吸收后，过渡土的吸力-含水率可以拟合为一条曲线，即吸力-黏土含水率曲线；在压实前的松散土颗粒的吸力量测中，也得到近似的试验结果.     

考虑体积变化的膨胀土土—水特征研究

为研究考虑体积变化的膨胀土土—水特征,分析了体积含水率与重力含水率及孔隙比的理论关系,提出了考虑膨胀土体积变化的土—水特征曲线求解方法。以合肥膨胀土为研究对象,采用渗析法试验及滤纸法试验测定了重力含水率与基质吸力的关系,采用收缩试验测定了孔隙比与重力含水率的关系;根据本文方法,求得了考虑体积变化的合肥膨胀土土—水特征。结果表明:由渗析法及滤纸法可以分别获取土体在低吸力段及高吸力段的土—水特征曲线;收缩曲线可以用分段函数表示;膨胀土在吸水过程中体积发生了很大变化,不考虑这种体积变化将会高估膨胀土的体积含水率,且吸力越低,这种误差越大;采用van Genuchten模型对试验结果进行了曲线拟合,得到了试验土体考虑体积膨胀的土—水特征曲线拟合参数值:a=40.21,n=1.52,m=0.09;土样的初始干密度越大,同一吸力对应的含水率也越大。     

非饱和上海软土的土-水和变形特性

使用压力板法和滤纸法测量非饱和上海软土的吸力,得到第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的土-水特征曲线,以及土体脱水干燥过程中吸力和孔隙比之间的关系.土-水特性试验结果表明:第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的进气值分别为150～180,220～250,650～800,260～310,550～600 kPa.干燥收缩试验结果表明:上海黏土的收缩过程可分为3个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段.当基质吸力较小时,收缩变形较小,土体处于弹性阶段;当基质吸力增大到一定值时,收缩变形明显,土体处于弹塑性阶段;当土体变形基本不随基质吸力变化时,土体处于缩限阶段。     

竖向应力及干湿循环对黄土土-水特征曲线的影响

土-水特征曲线是描述非饱和土水力特性的重要参数之一。本文利用非饱和土固结仪对2组5个压实非饱和黄土试样进行土-水特征试验,研究了不同的竖向应力和干湿循环对压实非饱和黄土土-水特征曲线的影响。试验表明,随着竖向应力的增大,压实黄土的进气值和脱湿率逐渐增大;在一个干湿循环中,同一基质吸力下脱湿曲线所对应的含水率大于增湿曲线所对应的含水率,脱湿率大于增湿率;第2次干湿循环所产生的滞回圈大小小于第1次干湿循环;滞回圈大小随竖向应力的变化而变化。     

非饱和土吸力中的路径问题

为了明确非饱和土水分特征曲线中吸力的路径问题,使用可以同时实测吸水和失水曲线的吸引法,对几种士试样进行了试验。依据试验结果,对土的种类、粒度级配与吸力路径的关系进行了阐述。进一步对吸力路径分歧的大小以及评价方法作了讨论。     

土水特征曲线预测非饱和黏土的抗剪强度

分别采用压力板法和滤纸法对一种孔隙比大致相同的黏土进行了测量土水特征曲线的试验, 并通过直剪仪试验测得不同含水率下该黏土的抗剪强度(简称强度). 试验结果表明: 压力板法和滤纸法测得的土水特征曲线大致相同; 同样竖向压力下, 抗剪强度随饱和度降低而增大, 但饱和度很低时强度反而减小. 饱和度主要影响黏聚力, 对内摩擦角的影响不大. 另外, 应用土水特征曲线对非饱和黏土的强度进行了预测. 通过引入有效饱和度的概念, 对非饱和土强度公式进行修正, 采用该公式预测非饱和土强度的精度比传统的平均骨架应力预测方法要高.     

南阳膨胀土土水特征曲线试验研究

为研究南阳膨胀土土水特征曲线,采用美国Soil moisture公司生产的陶土板进气值为15 bar的压力板仪对原状样和重塑样进行了研究;其中原状样进行了不同高度或面积系列下的研究,重塑样进行了不同干密度或含水率系列下的研究;并采用控制变量法来得出结论。研究结果表明:1面积增加对原状试样的持水特性没有影响,但是高度对土水特征曲线的影响很大,高度增加使得在相同吸力下土样含水率增加,脱水难度增大;2对于重塑样,在相同干密度条件下,低吸力条件土样含水率随初始含水率的增加而增加,随着吸力的增加,从某一吸力值开始,含水率随吸力的增加而降低,初始含水率越高,这个值越低;3在相同的初始含水率条件下,低吸力条件干密度越低含水率越高,随着吸力增加,干密度越低,土样的含水率下降的越快,各试样的含水率开始接近,最后低干密度试样的含水率趋于一致;4考虑体积变化的影响对土水特征曲线进行修正并进行模型拟合,最后表明VG模型能够较好地模拟原状膨胀土的土水特征曲线。     

Numerical Analysis of Moisture Influential Depth in Concrete and Its Application in Durability Design

Determining the moisture influential depth in concrete under drying-wetting cycles is of great interest for investigation of chloride ion transport and thus the initiation of reinforcement corrosion. In this paper, the moisture transport processes during drying and wetting are modeled by diffusion and absorption. A predictor-corrector implicit scheme of finite difference method is used to solve the partial differential equations. The stability of moisture influential depth is then analyzed with the available numerical tool for both initially saturate and unsaturated concretes. The concept of equilibrium time ratio is proposed for drying-wetting cycles by the balance between water loss and intake during drying and wetting. According to this time ratio, drying-wetting cycles are classified into drying-dominated, wetting-dominated, and equilibrium ones. For drying-dominated cycles, the drying front will penetrate gradually into material while the influential depth is determined by wetting; for wetting-dominated cycles, the wetting front will progress into material while the influential depth is determined by drying. This classification has strong engineering implication and can give a more rational division of convection and diffusion zones of chloride ion transport. The case of concrete in marine splash zone is investigated to illustrate the application of influential depth in durability design of concrete structures.     

季冻区路基填料基质吸力及平衡湿度研究

土水特征曲线(SWCC)的测定是岩土工程中的渗流分析和土壤的平衡状态下湿度（含水率）预估的重要环节,也是岩土数值模拟分析的关键性输入。本研究考虑季冻区的气候状况,对0,1,3,5次冻融循环后的油页岩废渣粉煤灰改良土路基填料（MC）及粉质黏土（SC）进行了不同含水率下的基质吸力测量,对冻融前后两种填料的SWCC进行了系统分析和比较,并对两种填料在吉林地区平衡湿度范围提出预测,可为实际工程提供参考。     

功能绝缘材料加工工艺对电润湿显示器性能的影响

电润湿显示器是基于氟树脂层（如AF1600）作为疏水绝缘层,通过外加电压来改变液体在其表面润湿性来达到显示效果的装置,为了使光刻胶层和氟树脂层有很好的粘结性能,对氟树脂表面进行离子刻蚀来增大其润湿性. 光刻后需恢复氟树脂疏水性以恢复其电润湿特性. 常用方法是通过高温回流(High Temperature Reflow Method)的方法使刻蚀后的氟树脂表面熔融流平,但高温会造成光刻胶材料黄变,像素格变形等缺陷. 本文通过蒸汽溶解法(Vapor Redissolve Method)代替高温回流法来恢复氟树脂层的疏水性能,使用氟碳溶剂（HFE7100）蒸汽溶解氟树脂层粗糙表面形成溶胶状态,加热蒸发溶剂后使表面恢复疏水性质. 本文针对蒸汽溶解法溶解时间、干燥温度和干燥时间等条件进行探究,并对高温回流法和蒸汽溶解法对电润湿显示器产生的物理和光电影响进行了对比研究.     

宝鸡地区非饱和黄土水力参数试验研究

我国黄土分布广泛,且多处于非饱和状态,土-水特征曲线和渗透系数函数是研究非饱和黄土工程地质特性的重要水力参数。利用瞬时释放和吸入法(TRIM法)对陕西省宝鸡地区非饱和黄土进行土-水特征曲线试验;并采用van Genuchten模型、FredlundXing模型和Gardner模型对试验数据进行了拟合,其中van Genuchten模型整体拟合效果最好。试验结果表明:在脱水与吸水过程中,土-水特征曲线呈现出明显的滞回效应。以测得的土-水特征曲线为基础,采用ChildsCollis-Geroge预测模型,求出了黄土在非饱和状态下的渗透函数方程。结果表明:非饱和黄土的渗透系数与体积含水率呈正相关,与基质吸力呈反比关系,且两者均可以用指数函数表示。这为本区黄土工程地质问题,如在降雨作用下的边坡稳定性评价等提供了可靠的水力参数。     

基于正态分布的土水特征曲线独立域滞后模型

首先对非饱和土土水特征曲线滞后现象的产生机理与影响因素进行了探讨,总结并分析了各类滞后模型的原理和优劣.在此基础上引入研究土水特征曲线滞后现象的独立域模型理论,根据非饱和土干湿循环过程各个阶段的特点,分别建立了干燥/浸湿边界曲线、干燥/浸湿扫描线的积分方案.然后假定水量分布函数在整体域上符合正态分布,建立了基于正态分布的土水特征曲线独立域滞后模型,并提出了相关的修正方法.最后将该方法应用到已有试验数据的分析中.研究结果表明,该方法可较好反映非饱和土土水特征曲线的滞后现象,根据具体的干湿过程改变积分路径,即可实现扫描线的解算.     

高压实高庙子膨润土的微观结构特征

采用水汽平衡法和渗析法吸力控制技术,借助压汞仪法(MIP)和环境扫描电镜法(ESEM)等试验手段,在自由和侧限状态下,试验研究了被确定为我国高放废物地质处置库首选缓冲材料的高庙子膨润土水化过程中的微观结构变化特征.结果表明,侧限条件与土中吸力对于高压实膨润土水化过程中的微观结构变化影响明显.在高吸力范围(3～309MPa)内,无论是处于侧限还是自由膨胀状态,高压实高庙子膨润土的含水量随控制吸力变化不大,且2种状态下数值基本一致;而当吸力低于3 MPa时,尤其是当吸力小于1 MPa时,处于不同状态下的土样中,含水量随吸力的变化特征出现了明显的差异.从微观上看,随着控制吸力的降低,自由膨胀状态下,大量的水进入了集合体间的孔隙(大孔隙)中,压实膨润土的体积膨胀主要来自于集合体间孔隙(大孔隙)的膨胀;侧限状态下,内部膨胀力逐渐积累,集合体间的孔隙(大孔隙)被压缩,较小孔隙的数量不断增加,压实膨润土中的孔隙大小趋于均一化.