冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应

为了探索冻融循环对冬灌区黄土湿陷性的作用规律,结合宁夏气候和黄土区域性特点,应用封闭单向冻融法,试验研究了冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应。试验结果表明:冻融使黄土的湿陷性增大,冻融引起的湿陷系数增量随冻融循环次数的增加而增大,在冻融循环12次后基本达到稳定,二者间存在相关性很好的双曲线关系。在含水率为定值14.0%时,黄土湿陷系数的冻融效应随干密度的增大逐渐增大;在干密度为定值1.45 g/cm~3时,黄土湿陷系数的冻融效应随含水率的增大呈先增大后减小的趋势,最不利含水率约为22.0%。湿陷系数的冻融效应存在最不利含水率,黄土工程应尽量避免在最不利含水率下受冻,尤其是密实度大的压实黄土。     

含水率对黄土渗气性影响及其微观机理

利用改进的渗气仪对风干原状土和重塑马兰黄土进行渗气性试验,分析初始含水率、增湿和减湿过程对渗气率ka的影响,并结合概念模型、超景深显微镜和扫描电子显微镜揭示其微观机理。研究结果表明:当试验含水率w18%,干密度ρd≤1.6 g/cm3时,由于团聚体的形成、颗粒软化和基质吸力阻滞作用,重塑试样的渗气率随着初始含水率的增大而增大;而当ρd1.6 g/cm3时,渗气率开始随着初始含水率增大而减小。由于原状和重塑黄土增湿过程中水、气的渗透作用和烘干减湿过程中微小裂缝的形成,在相同含水率下,减湿过程渗气率始终大于增湿过程渗气率。重塑黄土的增湿级数与渗气率之间没有显著关系。当干密度为1.4～1.7 g/cm3时,增湿过程中含水率与渗气率关系曲线呈反S型。随着含水率的增大,大孔的平均直径、大孔和总孔面积也呈现明显增大趋势,致使对应的渗气率也逐渐增大。     

黄土湿陷发展规律及数值模拟

为了探究西宁地区黄土湿陷性发展规律以及减小室内外试验误差,通过基坑浸水试验、室内试验以及有限元软件abaqus在加载渗流与变形的情况下对其进行模拟,通过分析得到了西宁地区黄土湿陷系数和湿陷变形规律,以及较为精确的模拟湿陷的模型。结果表明:黄土湿陷系数在300 kPa时大约为0. 5,且随着压力的增大,湿陷系数先增大,后减小,最后趋近于一条直线;黄土湿陷变形规律有着快—慢—快的规律,其湿陷量与该点距试坑中心距离有关,距离越远,湿陷量越小,最大影响范围为20～25 m;在摩尔-库伦模型下,渗流对黄土湿陷性有较大的影响,若在考虑渗流的情况下进行模拟,将有较高的精度,对估算湿陷量有较大的帮助,有利于处理湿陷性黄土方法的选取。     

干湿循环作用下黄土力学特性研究

为了研究西安特殊黄土的强度特性,在不同含水率和不同增湿减湿作用下进行无侧限抗压强度试验和单轴压缩试验,借此观察西安特殊黄土的力学特性及强度变化规律。结果显示：西安地区特殊黄土,无论是其单轴压缩强度还是无侧限抗压强度均随着含水率的降低而逐渐增大,并且呈现出黄土的含水率越低其强度值就越大且强度值增加越来越快的现象,当黄土为干燥状态时其强度是达到最大;无论试样经历增湿减湿循环多少次,黄土的弹性模量随着含水率的降低在持续增大,并且呈现出随着含水率的降低其下降相同比例时弹性模量增大越明显的现象;无论经历增湿减湿循环多少次,泊松比随着含水率的降低逐渐减小,但与其他参数相比泊松比并没有明显的变化。     

低荷载作用下洛川黄土的湿陷性试验研究

黄土的湿陷性问题是黄土地区工程建设中的热点问题,一直困扰着研究及设计人员。不同区域、不同工况下黄土的结构差异较大,湿陷程度区别大,且受水的影响最敏感。为了进一步研究黄土湿陷的结构水敏性,设计并进行了一系列室内试验,实验结果表明:①黄土的结构强度随其含水率增加而有规律的降低,初始结构强度呈线性变化,后期加固结构强度呈非线性变化,含水率在6%～12%区间内对黄土的后期加固结构强度的影响较为强烈;②在低载荷条件下,原状黄土存在"含水率在天然含水率附近时,土样的湿陷性最大"这一现象,重塑黄土和高荷载下的原状黄土的湿陷性皆随着含水率的增加而降低;③原状与重塑黄土的湿陷系数差值的变化趋势与土样后期加固结构强度对含水率变化的敏感程度呈正相关关系。研究结果对于黄土湿陷的结构水敏性的试验研究和工程建设具有一定的指导意义。     

干湿循环作用下西安特殊黄土的力学特性

为了研究西安特殊黄土的强度特性,在不同含水率和不同增湿减湿作用下进行无侧限抗压强度试验和单轴压缩试验,借此观察西安特殊黄土的力学特性及强度变化规律。结果显示:西安地区特殊黄土,无论是其单轴压缩强度还是无侧限抗压强度均随着含水率的降低而逐渐增大,并且呈现出黄土的含水率越低其强度值就越大,且强度值增加越来越快的现象,当黄土为干燥状态时其强度是达到最大;无论试样经历增湿减湿循环多少次,黄土的弹性模量随着含水率的降低在持续增大,并且呈现出随着含水率的降低其下降相同比例时弹性模量增大越明显的现象;无论经历增湿减湿循环多少次,泊松比随着含水率的降低逐渐减小,但与其他参数相比,泊松比并没有明显的变化。     

灌溉条件下黑方台黄土湿陷特征及其内在机理

基于室内试验,系统分析了不同初始含水量、增湿-减湿循环交替、渗透溶滤等多个条件下黑方台黄土的湿陷特性.基于微观结构定性和定量分析,探讨了黑方台黄土湿陷的内在机理.研究发现,黑方台黄土湿陷终止于饱和度52%~65%的非饱和状态;增湿-减湿循环交替4次后,黄土湿陷变形微弱;易溶盐淋滤时黄土湿陷变形持续.湿陷变形后的微观结构变化揭示出黑方台黄土湿陷的本质是黄土内架空大孔隙和支架小孔隙塌落.毛细管作用、孔隙压密作用、盐分溶解作用均对黑方台黄土湿陷有所贡献.但是盐分溶解作用的贡献远小于前二者,并且盐分溶解作用以易溶盐溶解为主.毛细管作用和孔隙压密作用的贡献大小取决于黄土中孔隙的分布和湿陷变形的发展阶段.     

宁夏同心黄土湿陷特性实验研究

以宁夏同心黄土为研究对象,初始含水量、干密度、自重压力、超固结比为因素,设计正交实验方案进行了黄土的湿陷性研究．结果表明：黄土的湿陷系数随初始含水量、干密度、自重压力、超固结比的增大而减小;各因素影响的主次顺序为初始含水量、超固结比、干密度和自重压力,初始含水量和超固结比是影响黄土湿陷性的重要因素．在正交实验结果分析的基础上,以初始含水量为因素进行了单因素实验,发现湿陷系数与初始含水量有很好的线性相关性,并得到拟合关系式,对当地湿陷性黄土地基处理有很好的指导意义．     

结构性黄土的修正Duncan-Chang模型

为了实现原状湿陷性黄土结构性与其本构模型研究的统一,解决软化型应力-应变曲线的切线刚度矩阵正定性问题,通过研究原状结构性黄土在不同含水率和固结围压条件下由增湿、固结作用和剪切变形引起的结构性损伤规律,建立可以反映结构性变化的修正非线性Duncan-Chang模型.该模型考虑了增湿和加荷对土体结构的损伤破坏,把含水率作为一个重要的变量,用一族具有相同初始切线模量和不同极限强度的双曲线来求取当前应变状态处的切线模量,能够统一描述结构性黄土的应变软化和硬化型应力-应变关系曲线,形成解决原状湿陷性黄土增湿和应力耦合条件下变形及强度计算问题的新方法.     

不同干湿循环路径下盐渍化黄土侧限变形特性研究

针对干湿循环作用下盐渍化黄土侧限变形问题,系统开展了侧限压缩试验及溶陷试验,研究了氯盐盐渍化黄土在不同干湿循环路径、不同干湿循环次数及不同初始干密度下的一维固结压缩特性和溶陷变形特性。结果表明：压实盐渍化黄土的压缩变形随初始干密度的降低而增大,随干湿循环次数和增湿饱和度的增加而增大;土样e-lgp(e为孔隙比,p垂直压力)曲线变化幅度及压缩系数随初始干密度的减小和干湿循环次数的增多而增大;不同干湿循环路径下土样的e-lgp曲线在干湿循环次数低于5次时差异较大,在干湿循环次数达到10次时趋于一致;盐渍化黄土溶陷特性对各类条件的敏感程度依次为增湿饱和度、干湿循环次数、初始干密度。针对不同条件下盐渍化黄土溶陷系数曲线的不同表现形式,建立简易3参数模型,并与试验数据对比,表明该模型能够表征初始干密度及干湿循环次数对溶陷系数的影响规律。研究成果可为盐渍化黄土的干湿循环效应认知提供参考。     

干湿循环增湿与脱湿过程中高液限粘土强度变化

对高液限原状粘土进行了增湿和脱湿两种不同干湿循环路径中不同含水量变化的高液限粘土快剪试验．试验结果表明,干湿循环增湿和脱湿过程中含水量的增加或减少对粘土抗剪强度具有较为相同的弱化或强化效应,具体表现为含水量的增加会导致高液限粘土的粘聚力呈近似幂函数形式衰减,内摩擦角呈近似二次函数形式衰减;对于相同的含水率,增湿和脱湿过...     

黄土掺入聚丙烯纤维后的无侧限抗压强度和变形试验研究

为提高西咸新区空港新城地区黄土强度指标,设计正交试验方案L_9(3~4),研究含水率、聚丙烯纤维长度、聚丙烯纤维掺量3种因素对黄土的抗压强度和变形的影响,通过对加筋黄土的无侧限抗压强度、变形模量进行极差和方差分析,获得3种因素的影响程度和显著水平。同时设置各含水率水平下不掺加纤维的空白对照。结果表明:在设置的不同含水率水平中,聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度改良效果不同,其中在19.5%含水率即最优含水率时改良效果最优,强度提升了2.1倍;聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度的最优掺和长度为12 mm,最优掺量为0.5%;聚丙烯纤维的加入对变形模量的影响并不显著,变形模量变化受含水率影响较大;聚丙烯纤维长度取12 mm、掺量取0.3%时变形模量相对最优。     

增(减)湿时黄土的压缩变形特性分析

分别采用单线法和双线法对原状Q3黄土进行了增、减湿情况下的单轴压缩试验.根据试验结果,总结出了黄土的压缩变形随饱和度变化的规律,发现无论单线法还是双线法,黄土的压缩性均随增湿而提高,随减湿而降低.由两种方法得到的黄土的压缩性规律虽然基本相同,但还存在一定差异:初始含水量较低时,单线法的压缩性小于双线法;当初始含水量达到某个值时,两者的压缩曲线表现出交叉现象;当初始含水量超过该值时,单线法的压缩性逐渐大于双线法.这种现象是由黄土本身的特殊结构性所决定的.对同一种黄土而言,不论增(减)湿后试样的初始含水量如何,采用的方法是否相同,浸水后试样的压缩性相差不大.图8,表1,参12.     

兰州市地源热泵土壤传热性能分析

地源热泵利用土壤中的热源,向建筑物内部提供热量或者冷量.地源热泵在不同地区的应用有所区别.结合兰州市马兰黄土的特性和气候环境,分析地源热泵与土壤间热量传递的规律,总结马兰黄土中含水量对热量传递的影响,以及土壤特性对人工增湿过程中的主要影响因素.针对西北地区分布范围较广的马兰黄土特点,提出在土层深度为5 m以下的换热区域,施加人工增湿;为避免黄土湿陷,需要保证黄土含水率在6%-15%之间.     

冻融循环对黄土电阻率及水分迁移影响的试验研究

电阻率为土体的固有特性,与土中水含量、颗粒排列和链接方式有着密切的关系。为了研究冻融循环次数对黄土的电阻率的影响,对经历不同冻融循环次数的不同含水状态黄土的电阻率进行了试验研究,分析了黄土电阻率与含水量、冻融循环次数的关系,建立了考虑含水量、冻融循环次数的非饱和土电阻率模型。试验结果表明:干密度一定时,电阻率随着含水量的增高而快速降低,当含水量达到26%后,电阻率变化规律逐渐趋于稳定;当冻融循环次数少于5次时,电阻率随着冻融循环次数的增加缓慢增长;冻融循环次数超过5次后,电阻率值逐渐趋于稳定。通过对冻融前后土样不同区域的含水量值的比较可知,冻融循环作用后,土中水总体呈现出从中心向四周的扩散的迁移规律。     

大断面高含水率黄土隧道数值计算分析

针对宝兰线大断面高含水率黄土隧道施工,通过对不同埋深及不同含水率情况下的进尺、开挖步序、核心土长度、竖撑形式、封闭距离等工况进行数值计算。通过变形结果对比分析可知：在黄土隧道中,随着开挖进尺长度的增加,拱顶及拱脚沉降量也相应增大,但增加的幅度有限,低含水率下的开挖变形受进尺影响较高含水率更为明显;核心土对控制变形非常明显,在高含水率中效果更为明显;核心土长度为5m时,对沉降控制最为有利,能够减小沉降10%~20%,其中含水量越高越明显,核心土长度大于5m后,对控制变形的作用将减小;竖撑形式对沉降的控制作用与埋深关系不大,竖撑减小沉降的作用随着含水率的增加更为明显;仰拱封闭距离对沉降影响非常大,随着仰拱封闭距离的增加,沉降量显著增大,对于黄土隧道,尤其是高含水量的黄土隧道,早封闭对控制沉降变形极为有利。     

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。     

螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果分析与评价

螺杆桩因其特殊的成桩工艺和挤土效果,可有效改善桩间土的力学特性并消除黄土的湿陷性.为了研究螺杆桩消除黄土地基湿陷性的效果,对螺杆桩在不同桩心距条件下黄土的挤密效应进行较为系统的研究分析.试验结果表明:螺杆桩处理后的黄土复合地基,其桩与土之间有较好的挤密效果,黄土湿陷性明显消除;由于成桩工艺的特殊性,随着桩侧水平距离的增...