黄泛区粉砂改良弱膨胀土渗透性实验研究

分别将10%、20%、30%、40%的粉砂掺入膨胀土中,并以干密度为变量,通过变水头渗透实验来研究掺砂量与干密度对粉砂改良膨胀土渗透性的影响,对实验结果进行指数拟合.结果表明：掺砂比和干密度对改良膨胀土的渗透系数具有显著影响.干密度不变时,改良土的渗透系数随着粉砂掺量的增加逐渐增大,两者变化关系呈指数形式;粉砂掺量不变时,改良土的渗透系数随着干密度的增加逐渐减小,两者变化关系呈负指数形式.通过控制干密度(现场压实度)、掺砂量,可显著提高粉砂改良膨胀土路基的渗透性.     

孔隙介质渗透性的温度敏感性试验研究

为了研究孔隙介质渗流场温度敏感性的影响因素,文章以不同砂灰水配比下的水泥砂浆试样作为孔隙介质进行不同温度下的压水渗透试验。研究结果表明:在30~80℃变化范围内,水泥砂浆试样存在一个含砂量的临界域,在未超过临界域值时试样含砂量和胶结性对渗透性的温度敏感性影响较弱,而在超过之后有显著影响。根据试验与理论推导的渗透系数变化率与温度的关系,得出了孔隙介质渗流中液体是渗透系数温度敏感性的主要控制因素,而孔隙介质本身受温度的影响相对较弱,且其影响在临界域温度之前可以忽略。该研究可为揭示深部高温影响下的地下水渗流机制等热点研究提供理论基础。     

黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能研究

为了研究黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能,开发了一套室内富水岩溶浆液结石体渗透系数测试装置.通过室内试验,模拟了不同注浆参数和地层排水速度下黏土固化浆液充填富水岩溶的注浆过程,得到了浆液结石体的完整试样,测得了岩溶水养护下试样的渗透系数.试验结果表明:黏土固化浆液具有良好的加固防渗性能,岩溶水养护下28d渗透系数可达1×10-6 cm/s,完全满足富水岩溶充填注浆防渗设计要求;各因素对结石体渗透系数影响程度依次为注浆压力、浆液水固比、地层排水速度,且结石体渗透系数与浆液水固比、地层排水速度呈正相关关系,与注浆压力呈负相关关系.对于实际注浆工程,在地层排水速度一定的情况下,可通过调节注浆压力、优化浆液水固比等方式,来获得较优的结石体抗渗性能.通过电子显微镜扫描进行微观分析可知:微观结构上的差异与宏观结石体渗透系数的变化规律一致,随着注浆压力的增大,颗粒间间距逐渐减小,结石体电镜结构形态依次表现为松散絮状、松散片状、较密实团状及密实板状,结石体密实度进一步提高.     

粗粒土初始各向异性弹塑性模型

基于黏土的初始各向异性研究成果,提出一个适用于粗粒土的弹塑性模型.该模型屈服面为旋转的椭圆,采用考虑塑性体应变和塑性剪应变耦合的两个硬化参数,即表示屈服面大小的硬化参数κ0和旋转硬化参数α.模型能较好地反映初始及后续各向异性状态下粗粒土的剪胀性.利用双江口堆石坝覆盖层砂卵砾石料,进行了岛固结排水剪和K0固结不排水剪大三轴试验,并用试验结果对模型进行了初步验证.研究结果表明:模型能够合理地预测粗粒土的变形和强度特性.     

纯黏土与砂-黏土混合物渗透特性差异及机理分析

根据重塑纯黏土和砂-黏土混合物试样的室内固结试验结果,反演了渗透系数,探讨了纯黏土和砂-黏土混合物的渗透特性差异.试验结果表明:常用于评价纯黏土渗透性状的归一化指标e/eL(孔隙比与液限状态孔隙比的比值)能拓展运用于砂-黏土混合物中,但e/eL与渗透系数之间呈现非线性关系,这显著不同于纯黏土的线性关系,其本质原因在于混合物在压缩过程中形成了砂骨架.骨架形成前,纯黏土和砂-黏土混合物的e/eL与渗透系数的2条关系曲线吻合良好,而在骨架形成后,两者的关系曲线存在明显的差异;引入砂-黏土混合物四相体系,从黏土孔隙比和砂孔隙比的角度阐述了砂骨架的形成机制,且对两者渗透性状的差异性进行了详细的机理解释;最后给出了一种可以预测纯黏土和砂-黏土混合物渗透系数的经验公式.     

黏粒含量对黏性土渗透性影响的试验研究

渗透性是土体的重要工程性质之一,在诸如垃圾填埋场防污、水利大坝防渗、基坑支护防漏等工程项目中,运用各种方法提高土体的抗渗性是施工的最终目的。基于此,制备不同黏粒含量的黏性土试样;并开展渗透及相关试验,以分析黏粒含量对渗透性的影响。试验结果表明随着黏粒含量的增加,黏性土的塑性指数呈线性增加,而渗透系数呈非线性减小,可用指数函数式拟合。另外,颗分曲线显示高黏粒含量试样的不均匀系数变小,其堆积方式以小粒径颗粒接触为主,孔隙通道直径小,易出现不连通孔隙,导致渗透系数减小,所得成果可供工程实践参考。     

袋装膨胀土组合体渗透特性大型模型试验

为探究袋装膨胀土组合体的渗透演化规律,研制了大型渗透试验模型箱,针对土工袋排列方式、袋体缝间填土、渗透水流方向和渗透水头大小等实际修复工程关注的主要因素开展渗透试验。试验结果表明:袋装膨胀土组合体的水平向渗透系数大于竖向渗透系数,入渗的水分能够沿土工袋水平层间缝隙快速排出,不易进入下卧层的压实膨胀土渠坡;袋装膨胀土组合体的渗透性主要取决于袋间缝隙的大小,排列方式对袋装膨胀土组合体结构渗透性的影响实质是改变了袋间缝隙的数量和形状大小;袋装膨胀土组合体的袋间缝隙填土后,竖向的渗透系数变化较小,而水平向的渗透系数明显减小;袋装膨胀土组合体在实际运行时,若不在缝间填土,则对水平向层间排水有利。     

钙质砂与石英砂渗透性差异对比试验

针对相同粒径和级配的钙质砂与石英砂,通过单粒径三轴渗透试验和混合粒径三轴剪切渗透试验,对比分析单粒径砂渗透性受围压的影响规律,以及三轴剪切过程中混合粒径砂渗透性演化行为的差异.三轴渗透试验结果表明:钙质砂渗透性随围压的升高而降低,随粒径的增加而增加,与石英砂规律相似,钙质砂渗透系数与围压表现出较好的指数关系;在同级配条件下,钙质砂的渗透性小于普通石英砂;在给定围压和渗透压的条件下,钙质砂渗流量和时间呈现线性关系,依然服从达西定律.三轴剪切渗透试验结果表明:在较低围压下,钙质砂变形由剪缩到剪胀,渗透系数随应变的增加先下降,后升高,石英砂变形规律及渗透规律与钙质砂相似;在较高围压下,二者差异明显,钙质砂变形表现为剪缩特性,且伴有一定量的颗粒破碎,渗透系数降幅由快变慢直至稳定,而石英砂无论是变形规律还是渗透规律,均与较低围压下一致.     

饱和黏土的一维热固结特性试验研究

通过室内试验,研究了饱和黏土在不同温度作用下的固结效应.结果表明:温度对土颗粒的膨胀作用和孔隙比的收缩作用影响较小;高温作用下发生的热膨胀在一定程度上阻碍了变形的发生,高温条件下压缩指数较低温条件下有减小的趋势.但渗透性的增强使得该现象逐渐减弱.随着温度的升高,先期固结应力均随之减小.通过反分析得到了两种黏土的材料参数γ.材料参数γ越大,相同温度下的归一化先期固结应力越小.温度越高,水溶液的黏度越低,越容易被排出,其渗透系数越大,超静孔隙水压的消散越快,所以超静孔隙水压随着温度的升高而减小.渗透系数随着孔隙比的升高而升高.粒径较大试样的渗透系数大于粒径较小试样的渗透系数.     

复杂应力状态下土料三轴渗透试验

为研究高土石坝坝体内土体单元在复杂应力状态下的渗透性能,在中型三轴仪上对同一土料场3种不同级配土料进行三轴渗透试验。试验围压分为5级(100 k Pa、400 k Pa、800 k Pa、1 200k Pa和2 000 k Pa),每级围压下分4种应力水平(0、0.2、0.4和0.8),当试样在初始应力状态下变形基本稳定后,采用常水头法测试试样的渗透系数。试验结果表明:级配是影响渗透系数的重要因素,相同应力条件下土料粉粒和黏粒含量越高,渗透系数越小;随围压和应力水平的提高,土料的渗透系数逐渐降低;粉粒和黏粒含量越低、大颗粒含量越高,围压对土料渗透系数的影响越显著;对于不同级配相同密实度试样,应力水平对渗透系数的影响程度基本一致。在分析渗透系数随围压和应力水平变化规律的基础上,建立了能描述复杂应力状态条件下土体渗透系数的经验公式。     

石油污染对土壤渗透性的影响研究

 选择砂土和壤土2种土壤及柴油和原油2种油品类型,通过室内渗透试验研究了不同污染程度的油污土壤的渗透性能。试验结果表明,柴油污染清洁砂土后,可使砂土渗透系数降低64%左右;原油含量大于2%时,砂土的渗透系数降低了一个数量级;8%含油率的柴油污染壤土的渗透系数比清洁壤土降低了97%左右;壤土中原油含量为8%时,其渗透系数为5×10^-7cm/s左右,比同一干密度（1.57g/cm³）清洁壤土的渗透系数降低了两个数量级,含油量增大,其渗透性能更差。无论对于砂土还是壤土,原油引起的渗透系数的降低比柴油显著,主要是因为原油的粘滞系数大大高于柴油的粘滞系数。     

水平排水砂垫层对天然地基固结效率影响分析

针对天然地基上的水平排水砂垫层,结合地基土体的渗透系数和厚度,综合考虑砂垫层的渗透系数、宽度和厚度对地基固结的影响,采用平面应变有限元方法,通过参数分析,研究砂垫层与地基参数共同作用对地基固结效率的影响,并采用砂垫层与地基的集总参数,分析其与地基固结效率之间的关系。结果表明:现行规范对于天然地基上砂垫层渗透系数的要求偏于保守;地基固结效率随集总参数的增大呈双曲线形非线性增加,且存在一个集总参数值,可以满足最优固结效率要求并可作为设计控制指标,用于不同地基土质条件下砂垫层的设计计算依据。     

工业废渣用于地下工程止水帷幕的试验

等厚度水泥土搅拌连续墙作为止水帷幕,具有适应地层广、成墙品质好等独特的优点;但在推广过程中的最大障碍是造价过高;若粉煤灰和矿渣等工业废渣替代部分水泥,则其应用范围将大大提高。为测试工业废渣代替水泥的性能,笔者做了大量无侧限抗压强度和渗透性试验。试验结果表明:性能差别不大的情况下,粉煤灰和矿渣可以部分替代水泥;复合水泥土存在最优配合比,对于黏土,最佳掺入比为30%,最佳水固比为0.6;对于砂土,最佳掺入比则为40%,最佳水固比为0.6;总体而言,粉煤灰配合砂土的物理力学性质较优,矿渣则更适合黏土。添加粉煤灰或矿渣的黏土长期强度接近;而添加粉煤灰的砂土强度平均值比添加矿渣大2.4倍,同时更加稳定。添加粉煤灰的黏土和砂土平均渗透系数是添加矿渣的35%左右。     

植被根系含量对膨胀土持水和渗透特性的影响

为探究植被根系含量对膨胀土持水和渗透特性的影响规律,选取南宁市膨胀土地区的膨胀土,掺入狗牙根根系制备不同含根率的试样,进行室内压力板仪试验和变水头渗透试验,采用Van Genuchten-Mualem模型预测不同含根率的膨胀土非饱和渗透系数。结果表明:掺入根系后膨胀土持水能力减弱,根系掺入增加膨胀土内部大孔隙的比例,含根率越高,大孔隙体积占总孔隙体积比例越大,持水能力相较于纯土下降的幅度越大;饱和状态下,膨胀土渗透系数随含根率增大而增大;非饱和状态下,低吸力阶段（0～25 kPa）的膨胀土渗透性随含根率的增大而增大,随着基质吸力增加到高吸力阶段（200～1 000 kPa）,根系优势流效果减弱,含根膨胀土渗透性逐渐趋近低于纯土;细观结果表明根系的掺入使膨胀土内部产生贯通裂缝,是影响膨胀土持水和渗透能力的关键因素。本研究进一步揭示植被根系对膨胀土增渗作用的机理和规律,为综合评价植被防护膨胀土边坡效果提供参考。     

非饱和黄土水-气渗透性试验研究

非饱和土孔隙水、气处于同一个系统内，渗水系数与渗气系数间必然存在一定的联系，通常渗气系数易于测定，而渗水系数难以准确测定。非饱和土水-气运动联合测试仪基于水、气运动之间的内在联系，将渗水系数的测试转化为对渗气系数的测试，为非饱和土水、气运移规律的研究提供了方便。本文利用该仪器，研究了饱和度、干密度对非饱和黄土水、气渗透性的影响，结果表明：在气连通条件下，饱和度对渗水性的影响大于对渗气性的影响，而干密度对水、气渗透性影响均较小；在气封闭条件下，饱和度、干密度对渗气性的影响均大于对渗水性的影响；当孔隙气从连通状态变化到封闭状态的过程中，饱和度、干密度对渗气性、渗水性的影响基本相当；渗水系数与渗气系数间呈指数关系。     

饱和砂土稳态性状的三轴试验研究

完全饱和松砂在不排水试验中达到液化后发生稳态变形,大多数松砂在三轴不排水试验中表现出准稳态性状,而不是达到唯一最终稳态.当前研究结果认为砂在稳态变形中的应力状态仅仅取决于孔隙比.本文通过一系列三轴不排水试验来测定饱和松砂、中密砂和密砂的稳态,一种先进的计算机控制三轴测试系统(MTS)应用于本项研究中.试验结果表明:准稳态不仅取决于孔隙比,还与围压有关.文中详细讨论了孔隙比和围压对准稳态的影响关系以及土样出现稳态和准稳态时的应变大小.另外,文中提出一个可供讨论的问题:一些密砂试验中常不出现临时稳态,其原因是试验中剪切应力带发生并扩展导致了土样局部颗粒破碎从而影响了试验结果.     

填埋场压实粘 土衬垫防干裂试验研究

对加不同砂量的粘土、砂土混合土料进行颗粒分析试验、击实试验、三轴渗透试验和体积收缩试验,研究加砂量对渗透第数、体积收缩率的影响。试验结果表明：当粘土中加砂量30%～40%时,混合土料击实后可同时获得透水性和低收缩势,从而可较好地解决填埋场施工过程中压实粘衬垫的干裂问题,当土料防渗、收缩特性在低压实能下不能满足要求时,可通过提高压实能加以改善。     

深层搅拌法改变粗砂渗透性的试验研究

通过对经深层搅拌形成的水泥粗砂土的渗透试验的研究和对室内外试验结果的分析 ,探讨了水泥砂性土的渗透性及外掺料对渗透特性的影响和水泥砂性土的加固机理 ,为深层搅拌法改变砂土渗透性提供依据     

吉木萨尔页岩油藏人工裂缝渗透率变化规律

为研究吉木萨尔页岩储层人工裂缝渗透率在油藏生产过程中的变化规律,基于新疆吉木萨尔页岩油藏储层条件,开展不同闭合压力、不同岩性、不同铺砂浓度对裂缝渗透率影响实验.结果 表明:随着油藏开发程度不断加深,人工裂缝渗透率逐渐降低,主要分为两个阶段,且不同铺砂浓度存在差异.第一阶段:高铺砂浓度下闭合压力小于20 MPa,低铺砂浓度下闭合压力小于15 MPa,支撑剂嵌入和破碎共同导致渗透率急剧降低,降低幅度分别为60.16％、82.21％.第二阶段:高铺砂浓度下闭合压力20 ～35 MPa,低铺砂浓度下闭合压力15 ～35 MPa,仅发生支撑剂破碎使得渗透率下降相对较慢.同时,由于泥岩强度较粉砂岩强度更大,支撑剂嵌入深度较低,使得在同等条件下,泥岩储层比砂岩储层的人工裂缝渗透率更大.