黄土路基毛细水上升规律试验模拟研究

针对黄土地区高等级公路路基有害毛细水问题,使用改进后的竖管法对压实度大于90%黄土土柱毛细水上升规律进行了试验研究,得到了毛细水上升高度与干密度的关系.使用滤纸法和水平入渗法测量土样的基质吸力、土水扩散系数与含水率的关系,并用Geostudio软件对毛细水上升进行模拟.试验和模拟结果表明:基质吸力的确定应该同时考虑含水量和密度2种因素;土壤的压实可以有效减缓土壤非饱和水分的运动速度;随着压实度的增加,毛细水上升速度变小;压实度为98%、95%和93%的黄土土柱,在105 d后毛细上升高度分别为74 cm、80 cm和94 cm.Geostudio软件可以用于路基毛细水运动的模拟.     

毛细水对粉砂土路基边坡稳定性影响研究

毛细水上升会引起路基含水率变化,进而影响路基边坡稳定性.因此,设计制作3个坡度变化的路基模型,填筑开封粉砂土,边坡采用未处理、硬化及绿化3种工况,进行毛细水上升实验,研究毛细水上升高度、速度,分析毛细水上升引起的土的含水率变化;建立有限元模型,分析不同工况时含水率对路基竖向位移的影响.实验表明:坡度1∶1.8路基毛细水上升高度最低,土的含水率最小;毛细水作用下,边坡硬化及绿化后土的含水率变大,而未处理边坡土的含水率最小.数值分析表明:路基竖向位移随着含水率的增大而增大;在含水率小于15%时坡度1∶1.8的路基竖向位移最小,在含水率大于18%时坡度1∶2的路基竖向位移最小.总之:毛细水对坡度1∶1.8的路基含水率影响较小,此时路基竖向变形最小.     

改性黄土垂直方向毛细水上升作用研究

黄土中极易发生毛细水上升的现象,毛细水的上升作用会影响黄土的含水率、强度和土体的结构,造成土体稳定性下降,弱化黄土地基。石灰和水泥作为常用的改性材料被广泛应用于黄土改良。试验研究了黄土以及石灰、水泥不同配比下的改性黄土在毛细水上升作用50 d过程中的含水率变化,推算出毛细水在黄土和改性黄土中上升高度和速率,以及50 d后密度、干密度及无侧限抗压强度等参数的变化规律。评估了3%石灰改性土、5%石灰改性土和3%水泥改性土改善黄土中毛细水上升作用的可行性;并对三者的改性作用进行比较。试验结果表明:三种改性土都可以有效地减缓毛细水上升高度和速度(从黄土的160 cm最低降低到60 cm左右),提高强度(水泥土50 d后土水接触面处试件无侧限抗压强度为0.86 MPa,为同高度处黄土强度值的3倍)和密度。试验最后得出,石灰能够有效降低土体内的含水率,且随着含量的增加,吸水作用越明显,而水泥对于土体内部结构的改性作用更大,提升土体强度和遇水稳定性,阻碍毛细水上升作用显著。     

类毛细导水材料排水及抑制土体冻融效果研究

为解决季节性冻土地区路基土中水分积累引起的路基冻害问题,以商用高岭土为对象,通过对使用类毛细导水材料处理后的高岭土单元试样分别进行排水和冻融试验,研究类毛细导水材料排水及抑制土体冻胀的效果. 结果表明,类毛细导水材料可以在土体非饱和条件下将其中水分排出,使土样中水分含量降低20%~30%;类毛细导水材料包裹试样侧面时的排水效果优于将其埋设于试样中,且试样初始含水率越大,类毛细导水材料的排水性能发挥越充分;冻融试验中,土样初始含水率越高,其冻胀量和融沉量也就越大,类毛细导水材料能够使土样在冻胀融沉过程中的体积变化率降低5%~15%,从而有效抑制土体冻害.     

毛细导水土工材料调控路基水分场现场试验研究

为探究毛细导水土工材料调控路基水分场的能力与效果,在季冻区开展现场试验研究,通过传感器监测与钻孔取样的方法分析了路基水分场变化与路基不同深度处水分的分布情况,并结合扫描电镜分析了毛细导水土工材料的抗淤堵能力.结果 表明,毛细导水土工材料在路基中稳定地发挥了吸水与排水作用,使路基土质量含水率在1 a内降低约5％.毛细导水...     

复合改良粉砂土性能实验研究

为了探究水泥、粉煤灰、石灰三掺料改良粉砂土路基填料的工程特性,采用静力性能实验、毛细水上升实验、动三轴实验相结合的方法,揭示粉砂土掺入改良剂前后静态指标与毛细水上升高度的变化.分析了水泥掺量6%、粉煤灰掺量2%和石灰掺量7%改良粉砂土作为路堤填料,在各工况下累积动应变曲线特征.研究结果表明：粉砂土改良后,内摩擦角增加了约25%、黏聚力提升约50倍、28 d无侧限抗压强度提高约8.6倍;改良土毛细水上升高度比天然土降低约89%;含水率对土体累积动应变发展影响较大,含水率过高时黏聚力损失应变增加更为明显;围压和压实度增加使改良土体强度增加,土体累积动应变发展速率变小;振动频率增大改良土体的累积动应变发展速率降低;拟合了理想填筑状态不同路基深度土体累积动应变曲线关系式.     

豫东黄泛区粉砂土的水稳定性研究

为研究水对豫东黄泛区粉砂土性能的影响,进行了击实试验、无侧限抗压强度试验、冻融试验、直接剪切试验、毛细水上升及控制试验.结果表明:粉砂土最大干密度为1.84g/cm3,最佳含水率为11.5%;随着含水率的增加,无侧限抗压强度呈下降趋势;粉砂土的黏聚力随含水率的变化而变化,在含水率达到11.4%之前,黏聚力随含水率增大而增大,之后黏聚力随含水率增大而减少;在含水率达到14.1%之前,内摩擦角变化不大,之后内摩擦角迅速减小;经过16d的观测,在120cm高度内粉砂土处于潮湿或过潮湿状态.总之,粉砂土中毛细水上升高度较大,毛细水引起土的含水率增加,导致路用性能降低.     

高地下水位粉砂土路基沉降数值模拟

当路基处于地下水水位较高的区域时,容易受到地下水的毛细上升侵蚀作用.黄泛区粉砂土毛细水对路基稳定性有重要的影响,为此采用GEO-STUDIO软件,对黄泛区毛细水作用下粉砂土路基的变形规律进行了数值模拟.结果表明,地下水位在地表下0.5².0m,填土高度为1m,2m,3m,4m,5m,6m时,路基中心点竖向位移分别为5.132.0m,填土高度为1m,2m,3m,4m,5m,6m时,路基中心点竖向位移分别为5.13⁵.63cm,7.475.63cm,7.47⁸.86cm,9.408.86cm,9.40¹0.07cm,11.6110.07cm,11.61¹2.26cm,13.9712.26cm,13.97¹5.10cm,16.8015.10cm,16.80¹8.03cm.填土高度为118.03cm.填土高度为1⁶m,地下水位由地下2.0m升高至0.5m时,路基中心竖向位移增量达5.6%6m,地下水位由地下2.0m升高至0.5m时,路基中心竖向位移增量达5.6%¹8.6%.水位上升引起的路基沉降增加效应明显.     

考虑毛细水负压力引起坑外场地沉降量计算方法和潜在威胁性研究

为得出毛细水负压力对坑外场地土体沉降影响,从而更准确计算出因坑内水位降深引起的坑外土体沉降量。借用海森(Hazen A)经验公式进行估算水位下降后毛细水上升高度,进一步得出毛细作用产生的负压力。在规范给出的分层总和法计算土体沉降基础上,给出考虑毛细水负压力计算土体沉降方法,为计算坑内降水造成周边土体沉降提供参考。通过该计算方法分别分析在不同孔隙比、有效粒径条件下,毛细水负压力对土体沉降的影响性。结果表明毛细水上升高度随着土体粒径及孔隙比的减小而增大,尤其当土体有效粒径小于0.075 mm时,应着重考虑考虑毛细水负压对土体沉降影响。     

水分迁移对高山草甸区非冻结路基土的影响

高山草甸区域内道路冻胀、翻浆等病害大量发生,水分迁移是产生冻胀翻浆病害的主要原因.为了研究初始含水率、细颗粒含量及入流通量对非冻结路基土中水分迁移的影响.依托拉妥至芒康公路改建工程,进行室内试验.结果表明:当土体处于最佳含水率时,不同细颗粒含量的土样毛细水上升高度不同;在一定细颗粒含量范围内,土体总入流量及入流通量随细颗粒含量的增加而增大;当初始含水率为11％时,细颗粒含量为19％的土样总入流量随时间变化曲线表现为"S"形,而细颗粒含量为22％的土样却表现为拱形,说明土样总入流量随时间变化曲线随着细颗粒含量的增加,土样同样出现滞后现象.土体总入流量及入流通量与初始含水率成反比,总入流量随时间变化曲线由拱形变化为"S"形.结果表明高山草甸区的最低路基填筑高度控制在1.5 m以上,能有效防治路基冻胀翻浆.研究成果可对西藏高山草甸区公路建设与养护提供科学的依据和指导意义.     

压实黄土状粉土毛细特性试验研究

基于压实黄土状粉土的基本性质,利用一维土柱仪进行毛细作用模型试验。数据分析、图形拟合后,得到了压实黄土状粉土毛细水上升规律。试验结果表明,毛细水上升的速率随毛细上升高度的增加而逐渐衰减。当毛细水到达某截面时,该截面处的基质吸力先平缓变小,后急剧下降,随之渐趋于稳定;该截面处的体积含水率先平缓上升,后急剧增大,随之渐趋于稳定。对毛细水上升高度随时间变化曲线、体积含水率与基质吸力关系进行拟合统计。通过对比三组不同土柱高度的试验结果,表明当土柱长细比为4.68和9.54时,毛细水上升规律基本一致,故证明当长细比大于4.68时,可按一维毛细作用考虑。     

青藏高原公路路面结构水热差异变化分析

通过对青藏高原北麓河地区大气降水以及沥青路面和砂砾路面下部浅层土体水热变化的连续监测,分析路面结构中降水、地温以及水分变化之间的关系.结果表明,在降雨时段,5 cm深度土体水分增加,沥青路面下部土体的水分增量约为砂砾路面的2倍.砂砾路面20 cm及以下深度范围水分增加,而沥青路面下部水分变化量小于0.3%.砂砾路面下部土体间存在良好的水力联系,沥青路面结构中的隔水层阻隔了层中水热交换.面层中水分的波动与降水密切相关,基层水分变化受地温控制.路面结构的隔水层增加了面层的蒸发量,同时造成层下水分的大量聚集和路基储热量的增加,表现为基层地温明显高于面层.水热交换的差异是造成沥青路面热效应的重要原因之一.     

潜水矿化度对毛细水上升高度的制约特征研究

为了探究不同土壤类型矿化度对毛细水上升高度的制约特征，文章选取不同粒径砂性土与砂质壤土开展不同矿化度影响下的土壤毛细水室内柱试验研究，定量刻画了粒径与矿化度对毛细水上升高度的差异，建立了对数函数拟合模型。试验结果表明，矿化度通过改变土壤水的重力势、基质势来制约毛细水的上升高度。矿化度为0.8、15.0、50.0g/L时，72 h中砂最大毛细水上升高度h_max分别为32.5、31.3、30.2 cm,细砂h_max分别为50.4、48.6、48.7 cm,粉砂h_max分别为72.3、76.4、76.0 cm,砂质壤土h_max分别为59.0、60.2、58.6 cm;粉砂和砂质壤土的毛细水上升速率变化波动较大，全试验周期内毛细水上升高度h与时间t可用三参数对数函数刻画。该研究结果揭示了矿化度对毛细水上升高度的制约特征，深化了毛细水上升高度的机理研究，可为土壤盐渍化治理、确定地下水生态水位提供技术支撑。     

修正的土体等温水分扩散系数求解方法探讨

文章通过分析地下水对路基土体的毛细作用现象,得出地下水在路基土体的迁移过程不能忽略重力的影响;在水平吸渗试验与饱和渗透试验方法基础上,推导了考虑重力影响的等温水分扩散系数求解公式;最后,利用自制的试验仪器做了3组不同干密度试样毛细上升试验,并利用上述方法求解了其扩散系数。     

直流电场抑制潮湿土遗址毛细水上升试验研究

利用直流电场驱动水分自上而下的移动,与毛细水的上升过程抗衡,抑制毛细水持续上升,探索潮湿环境土遗址的加同保护.结果表明:在加下行电场时含水率变化量随高度增加而线性递减;在加上行电场时含水率变化量随高度增加而线性递增.蒸馏水补给时,加下行电场的天然土样含水率最多可降低5.38%,含盐土样含水率最多可降低6.30%;加上行电场的天然土样含水率最多可升高3.39%,含盐土样含水率最多可升高8.81%.电场作用下,盐分的掺人加强了试样中水分运移量.直流电场抑制潮湿土遗址毛细水上升效果显著,有望成为一种适合于潮湿环境土遗址保护的新方法.     

新疆山区公路翻浆土体毛细特性分析

对新疆山区公路翻浆土体原状土样设计了毛细吸水试验。通过试验比较,在翻浆土体中添加抗浆材料和设置毛细碎石隔水层是阻隔毛细水上升的经济可行的措施。     

青藏公路冻土路基阴阳坡热效应研究

青藏公路多年冻土路段的阴阳坡现象会引发路基及下伏冻土地基热状况不对称分布,影响长期稳定性.为此,基于实测坡面温度数据,开展不同年平均气温和路基高度条件下冻土路基地温场分布及演化规律的模拟.结果表明,年平均气温-3℃下阴坡冻结指数约为阳坡的2倍,融化指数约为阳坡的0.83倍.路基修筑后,阴坡一侧路基下部人为上限均有一定抬升.此后,在气候变暖及沥青路面强烈吸热效应作用下,路基左右路肩下部人为上限不断下降,其中高填方路基人为上限下降速率相对较快.阴阳坡效应作用下,东西路基下部人为冻土上限呈左高右低的趋势,下伏土体温度同样为左高右低.高填方路基下伏冻土层地温分布的不对称较同期的普通填方路基显著.     

干湿循环下重塑黄土水分迁移试验

黄土地区高填方工程改变地下原有给排水体系,土体长期处于干湿循环状态引发系列工程病害。为了阐明不同干湿条件下重塑黄土水分迁移规律,在干湿环境下对初始干密度和含水率不同的土样进行了水分迁移试验,结果表明:土体在干湿环境下,水分迁移导致含水率变化呈径向分区分布,上部土体含水率略低于下部;减湿过程,水分不断迁移,随迁移高度的增加,含水率分布逐渐稳定;干湿次数增多,土体持水能力弱化,水分上移速度减慢,湿润峰爬升的最大高度降低;土体初始干密度越小,湿润峰推进速度越快;初始含水率越大,水分迁移速率越快,但稳定后,土体最终含水率差异不大,并且随着距底板高度的增加呈下降趋势;干湿环境下水分迁移也受水分重分布及土颗粒结构重组等多方面的影响,初始含水率和干湿循环次数不同,主导因素也不同,土体水分迁移规律呈现出相应的多样化特征。     

小尺度温室土壤含水率空间变异性及水分迁移研究

为探究土壤含水率的空间分布特征,分析土壤水分迁移特征,以日光温室中8 m×8 m地块为研究对象,布设1 m×1 m采样网格,将0～50 cm深度土壤分为5个水平层,且标记4个垂直剖面.以土钻取样,采用烘干法测定各层土样含水率,运用地统计学方法分析土壤含水率在水平和垂直方向的空间变异性,并分析土壤水分迁移特征.结果表明,土壤含水率在0～50 cm深度中呈现先升高后降低的趋势,各深度土层土壤含水率存在着较强的空间相关性(块金系数≤13. 2),试验中随机因素对空间变异贡献较低(块金值≤0. 54).通过分析观测土层剖面及试验数据发现土壤含水率空间变异性和水分迁移受土壤孔隙结构、翻耕深度、蒸发强度、植物根系生长和土壤生物活动等因素影响均较大.重力势对垂直方向上的水分迁移作用大于水平方向,且供试地块最佳保水层为20～30 cm.     

长春地区季节冻土水分迁移实验研究

对长春地区的水分迁移进行了实验研究。首先对长春地区温度场分布进行了介绍。然后利用毛细水上升实验研究了长春地区季节冻土的冻结和融化特征。采用自制的水分迁移仪,选取了两个地点的土样,对不同压实度的试样进行了冻结状态下的水分迁移实验。结果表明,本区冻结过程中水分迁移的主体是薄膜水。当压实度低于90%时,土体中毛细水的上升高度随着压实度的增加而增大;但是当土体的压实度超过90%时,则有相反趋势。