黏性土渗透系数测定的影响因素分析

土的渗透性是土力学研究的基本问题,渗透系数是反映土体渗透性的重要参数,准确测定土体的渗透系数有重要的理论与工程应用价值。通过变水头试验,分析了变水头管横截面面积、起始水头高度、记录水头高度变化的时间间隔、温度等因素对测定渗透系数的影响,并得到渗透系数随孔隙比和干密度的变化规律。结果表明:试验前应对变水头管的横截面面积进行校订以减小误差;当起始水头高度为110、120、140cm时,渗透系数随着记录水头高度变化的时间间隔增大而减小,且曲线形式相似,当起始水头高度为100cm时,渗透系数随时间间隔的增加变化不大,因此,建议起始水头高度设置在100cm;为降低变水头管内水分蒸发对渗透系数的影响,建议记录水头高度变化的时间间隔宜小于150min;渗透系数与初始孔隙比和干密度的拟合关系均符合二次型函数。     

基于电阻率的砂土渗透系数测试方法

为了实现土体渗透系数的实时检测,利用电阻率测试无损和快速的优点,对砂土的电阻率及常水头渗透进行了检测试验,研究了砂土渗透系数和结构因子随孔隙率的变化规律,讨论了渗透系数与结构因子的关系.试验结果表明:渗透系数随着孔隙率的增加而增加,均值粒径越大,渗透系数增加越快;结构因子随孔隙率的增大而减小,结构因子越小,渗透系数越大;并给出了渗透系数与结构因子的关系式,由结构因子换算得到的渗透系数与常水头测试的结果一致.     

长丝纺黏针刺非织造土工布的垂直渗透性能

采用CFP-1100A型孔径仪研究了长丝纺黏针刺非织造土工布的孔径特征,讨论了孔径特征和压缩性能对长丝纺黏针刺非织造土工布渗透性能的影响.结果表明:长丝纺黏针刺非织造土工布的流速指数随着平均孔径的减小而减小;同一样品,垂直渗透系数随着压强的增大而减小;而压强相同时,垂直渗透系数则随着样品面密度的增大而增大.     

不同形式变水头作用下土体的管涌特性

为探究不同形式变水头作用下无黏性砂土的管涌特性,选取12种不同的变水头形式,利用自行研制的管涌三轴仪选择向上管涌的方法模拟管涌实际.通过管涌试验分析了变水头的周期和振幅对渗透系数和累计涌砂量的影响规律.结果表明:不同形式周期和峰值的正弦水头条件下,土体渗透系数均随着时间的推移而逐渐增加,当达到一定时间后,渗透系数趋于稳定;管涌相同的时间,渗透系数值随着正弦水头周期的减小而逐渐增加,随着峰值的增加而逐渐增加,土体抗渗性能下降;土体管涌3 h后,不同周期和峰值正弦水头条件下的渗透系数在常水头渗透系数线两边呈近似对称分布.土体管涌3 h内累计涌砂量随时间的增长基本呈线性增长,变水头周期越小峰值越大,累计涌砂量越大;通过扩大系数α,得到土体管涌3 h后的变水头累计涌砂量公式和马鞍形状的拟合曲面图.     

变水头压力渗透仪的研制及应用

为了研究荷载对粘性土渗透系数的影响,研制了荷载作用下粘性土渗透系数量测的新型室内试验装置——变水头压力渗透仪,该装置同时具备土样制备、渗透系数测量及位移量测等功能.利用该装置对不同初始压实度粘性土进行了相关试验,测定出不同荷载条件下土体的渗透系数值.通过Origin 8.0软件进行回归分析后,得到荷载与渗透系数的对应关系.     

压力作用下混凝土渗透性与尺寸变化研究

渗透性是评价混凝土耐久性的一个重要指标,通过混凝土的渗透性可以评价混凝土的耐久性。采用三轴渗透试验测定不同压力条件下混凝土的渗透系数和尺寸的变化,分析混凝土渗透系数和尺寸随压力变化的趋势。结果表明:混凝土的渗透性与尺寸受外部压力影响,混凝土渗透系数随压力的增大而减小,其变化趋势符合幂函数形式;混凝土的渗透系数随试样两端水头差增大而增大,呈指数函数形式递增;试样直径和高度随外部压力的增大而减小,符合幂函数形式。     

河床下切深度对二元堤基渗透变形的影响

通过室内砂槽试验模拟二元堤基不同河床下切深度条件下渗透变形的发生和发展过程,测得了不同河床下切深度条件下研究区域内的临界水头、破坏水头、渗流量和渗透变形.试验结果表明:随着河床下切深度的增加,渗流场会呈规律性变化,临界水头和破坏水头均有所降低,渗流量有所增加,但降低和增加幅度均会逐渐减小;当河床下切到一定深度后,河床下切对二元堤基渗透变形的影响将趋于稳定.     

斥水剂作用下掺砂心墙料恒压渗透试验研究

为获得斥水剂作用下掺砂心墙料的渗透性能,采用自制恒压渗透仪,开展了不同土石比、击实数和水头条件下的恒压渗透试验,获得了掺砂斥水心墙料起渗历时、穿透水头和稳定渗透系数的变化规律.结果表明：起渗历时随着土石比的减小和击实数的增加而增加,随着水头的增加而减小.对于未掺砂的斥水心墙料,水头小于5 m时,水分能长时间停留在试样表层.对于掺砂斥水心墙料,穿透水头随着土石比的增大而减小,受击实数影响不明显.击实数相同时,稳定渗透系数与土石比呈较好的正相关线性关系;土石比相同时,稳定渗透系数与击实数呈较好的负相关线性关系.水头越大,掺砂斥水心墙料的稳定渗透系数有所增大,总体上影响不大.与传统掺砂心墙料防渗效果相比,掺砂斥水心墙料抗渗性能提升较明显,可为心墙设计提供新的思路.     

盐分对遗址土体渗透性及孔径的影响

为了探讨盐分对遗址土体渗透性的影响,通过室内变水头饱和渗透试验,对洗盐后的素土分别以0.2%(质量分数)的梯度加入Na Cl和Na2SO4这2种可溶盐,测试特定盐分含量和类别的含盐土的渗透系数,同时,通过压汞试验测试含盐土体内部空隙结构的变化,从微观上对渗透试验结果进行论证。研究结果表明:随着含盐量的增加,含盐试样的渗透系数逐渐减小,两者符合较好的负指数相关性;随着含盐量增加,含盐试样的孔径分布曲线逐渐向左发生偏移;孔径分布曲线的峰值点随含盐量增加,呈现出以指数形式减小,这一点与渗透试验结果相对应;土体内部的孔隙结构与其渗透性直接相关,盐分的存在会对土体内部的孔隙起到一定程度的堵塞和充填作用,从而影响土体的渗透性。     

管袋坝接缝管路处渗透成拱的颗粒流模拟

管袋坝接缝管路处是管袋坝体的薄弱部位,易引发渗透破坏,使吹填土体眼管路接缝渐进性流出．经试验可知在较低的渗透坡降作用下,土体可以在孔口形成土拱．采用PFC颗粒流数值模拟软件来研究管袋坝接缝管路处土体在渗透作用下的成拱效应,得出对应不同摩擦系数的吹填土体成拱的临界渗透坡降．从细观角度揭示了既有竖向位移又有侧向位移情况下的土体成拱过程．经研究可知,临界渗透坡降J随摩擦系数f的增大而增大,且有效拱厚随吹填土的摩擦系数f的增大而减小．     

考虑渗流影响的水泥土挡土墙稳定性分析

通过计算有地下水时多种工况下考虑及不考虑渗流时水泥土挡土墙的抗倾覆和抗水平滑动稳定抗力分项系数,认为地下水的渗流对水泥土挡土墙稳定性有很大影响。计算结果表明增大基坑内外水头差、墙底进入相对弱透水层、适当减弱坑底土的透水性等方法有助于提高水泥土挡土墙的抗倾覆和抗水平滑动稳定性。     

持续暴雨作用下排土场层状碎石土边坡稳定性

为了研究排土场层状碎石土边坡在持续暴雨条件下的入渗过程及稳定性,推导了土体天然含水率、天然重度与天然体积含水量的换算公式,作为快速确定边坡土体初始基质吸力分布的依据。建立算例排土场有限元分析模型,进行降雨条件下饱和-非饱和渗流、孔压-应力耦合以及边坡稳定分析。结果表明：持续暴雨作用下排土场会在透水性最强的边坡浅层形成集中渗流通道,当坡底存在弱透水性土层时会切断渗流通道,导致雨水从坡脚涌出;排土场边坡位移在降雨期间不断增长,但增长速度越来越慢,雨后边坡位移立即开始减小;降雨初期边坡稳定性系数下降较快,边坡浅层渗流稳定后基本保持不变,雨后缓慢增大。排土场层状碎石土边坡在持续暴雨作用下容易在降雨中后期失稳。     

地震效应下三维高边坡稳定性失效的图表描述

自然界中的土坡滑动失稳常具有三维体型特征,提出基于极限分析上限定理的边坡三维稳定性分析方法.引入刚塑性体的三维旋转破坏机制,并对原有旋转机制进行优化处理,采用强度储备安全系数,通过虚功率平衡方程求得边坡临界高度或临界稳定系数.将分析计算结果用稳定系数表表示,根据边坡的强度参数和坡比查稳定系数表可以方便的求出某一边坡的安全系数,避免了求解安全系数的迭代计算过程.对于地震荷载下边坡的稳定性,将地震荷载拟化为不变的惯性力,采用传统的条分法与极限分析(上限)法进行了分析对比,求解的安全系数在合理的范围之内.     

考虑土体强度非均质和各向异性的隧道洞口仰坡地震稳定性上限解

隧道洞口段仰坡稳定性分析是隧道工程设计的关键,考虑土体强度非均质及各向异性影响,结合极限分析上限理论及土体强度折减理论,推导出的仰坡稳定性极限分析上限解计算公式,对比验证了所提计算方法的合理性,探究了地震力作用下非均质及各向异性系数对隧道洞口仰坡临界坡高、隧道拱顶破坏位置及仰坡安全系数的影响规律。结果表明：地震力作用下,土体强度非均质系数越大、各向异性系数越小,隧道洞口仰坡稳定所需临界坡高越大;非均质及各向异性系数越大,仰坡初始滑移面越远离坡肩位置,隧道拱顶破坏范围更广;随着各向异性系数增大,仰坡安全系数呈递增规律,而非均质系数增大将导致仰坡安全系数降低,仰坡整体趋于不安全。研究成果为山区隧道洞口仰坡稳定性设计提供了理论依据。     

渗透系数与库水位变化对边坡稳定性的影响

针对水利工程中复杂的库岸工程地质条件，以及库水位的变化对库岸边坡的稳定性会产生各种不利影响的实际，对不同渗透系数土质边坡在库水位下降速率变化下的稳定性进行了数值计算和分析，计算了在库水位下降期间，不同渗透系数滑坡体的稳定性受库水位下降速率影响的变化规律．结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的渗流场，对滑坡体的稳定性进行了数值计算分析，得到了库区降水速率和渗透系数与边坡稳定性之间的关系．结果表明：对于同种材料的滑坡体，降水速率越快，滑坡体达到最低安全系数所需的时间就越短，且水位下降到同一位置时，降水速率越快，库岸的安全系数就越低，越可能发生滑坡；相同渗透系数的滑坡体在不同降水速率下其稳定性的变化曲线都是相似的．     

不同土质条件下基坑渗流场渗透特性分析

控制地下水对基坑开挖和周围环境的负面影响，是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的重要组成部分．采用三维有限元法分析了基坑渗流场的分布特性，比较了不同土质条件下渗流作用对基坑土体渗透稳定性的影响，较好地反映了基坑渗流场中等势线、流速矢量以及水力梯度等渗流要素在不同土质条件下的变化规律，探讨了工程中可能出现的不利因素．分析表明，在均质各向同性非成层土中，基坑角点和溢出点附近水力梯度最大，是整个基坑最易发生渗透破坏的地方；在成层土情况下，水头等势线有向渗透系数小的土层聚集的趋势．对比各种分析结果，当水平向渗透系数大于竖向渗透系数时，基坑最容易发生渗透破坏．     

洲头咀沉管隧道干坞抽水扰动下模袋砂围堰力学响应研究

为深入研究模袋砂围堰对沉管隧道干坞抽水力学响应规律,以广州洲头咀沉管隧道模袋砂围堰工程为背景,建立干坞抽水全过程精细数值模型。计算验证了钢板桩+袋装黏土组合芯墙止水性能。分析了干坞抽水引起的模袋砂围堰变形规律。并揭示了围堰土工模袋张力分布规律,此外提出模袋张力简化计算方法。研究表明:模袋砂围堰钢板桩+袋装黏土组合防渗芯墙止水效果良好,能有效控制临江侧水流渗入干坞侧;干坞侧抽水对模袋砂围堰变形产生了显著的影响,变形与坞内下降水位近似呈同向线性关系;坞内水位降低使围堰重度由浮重度变为干重度,引起模袋砂压实而出现较大竖向位移;围堰竖向压缩和水头差引起的渗流作用又促使围堰的水平位移;模袋砂围堰中土工模袋受到的张力随着坞内抽水水位的降低近似线性增大。模袋张力简化法计算值与数值计算结果对比表明,模袋张力采用的简化计算方法具备合理性。     

干湿循环对云南红土渗透性的影响

以云南红土为研究对象,以浸泡增湿12 h、低温脱湿12 h的干湿循环作为控制条件,考虑干湿循环次数(1～8次)和干密度(1. 20、1. 25、1. 30、1. 35 g/cm3)的影响,通过变水头渗透试验的方法,研究了干湿循环作用对云南红土渗透特性的影响。试验结果表明,经过干湿循环作用的红土,随干湿循环次数的增加,渗透前后红土试样的质量和含水率减小;渗透后的质量和含水率大于渗透前的相应值;渗透过程中,初始渗透时间延长,初始渗透水头差减小,渗透系数减小。相同干湿循环条件下,随干密度的增大,渗透前后红土试样的质量增大,含水率减小,初始渗透时间延长,初始渗透水头差减小,渗透系数减小。干湿循环作用引起红土试样的渗透特性变化的实质在于,干湿循环过程中,脱湿收缩、增湿膨胀、渗透迁移泥化、孔隙堵塞减小的综合作用,而干密度的大小和干湿循环时间的长短则影响了干湿循环作用的程度(脱湿程度高于增湿程度),相应地改变了干湿循环红土的渗透特性。     

路面结构新型排水系统性能及影响参数分析

路面结构中存在水分将会影响道路基层与路基土体的性能，造成土体弹性模量降低、承载能力减弱。随着时间的推移和路面车辆荷载的作用，路面结构将出现不同程度的破坏，例如开裂、车辙、坑洼、不均匀沉降等，因此需排除路面结构中存在的水分。传统的路面排水措施主要有：（1）路面侧边沟排水；（2）碎石排水基层排水；（3）采用土工织物进行排水。然而传统的排水措施仅限于在土体饱和条件下排除水分，在实际环境中道路基层与路基常常处于非饱和状态下，从而提出要在非饱和条件下排水的新技术。基于非饱和渗流理论，提出采用复合土工合成排水材料的新型路面排水系统，该系统由三部分组成，从上而下依次为水力传导层、毛细防渗层和隔离层。开展了新型路面排水系统模型试验、数值模拟以及参数分析，来研究降雨入渗条件下新型路面排水系统性能及影响参数。室内模型试验采用自制模型箱，通过控制自来水管水流速来模拟降雨，配合埋藏在土层中张力计和含水量监测仪，实时监测基层与路基中基质吸力和含水率；数值模拟建立与室内模型相同大小的数值模型，在相同降雨边界条件下监测基层与路基中基质吸力和含水率的变化规律；参数分析采用控制变量的方法，分别分析了Van Genuchte参数“a”、土工织物饱和渗透系数k_s、土工织物厚度k_t对水力传导层排水能力的影响。研究结果表明：新型路面排水系统可将入渗水快速有效排除，基层材料在试验过程始终处于非饱和状态，并在降雨停止后第10min基层的基质吸力开始回升；新型路面排水系统能够防止水下渗至路基， 降雨过程中路基土的吸力始终保持在初始吸力值；采用新型路面排水系统时，基层体积含水率在降雨过程中不断上升但未达到饱和体积含水率，路基体积含水率则保持不变；土工织物参数“a”值与饱和渗透系数对毛细屏障作用的影响较显著，随着“a”值和饱和渗透系数的增大，土工织物与土体接触面形成的毛细屏障越弱、排水越快，但当“a”值过大则无法发挥阻挡水流渗入路基的作用，结合数值结果以及其他文献研究建议“a”值取10kPa左右，饱和渗透系数取0.01~0.1m/s范围；而土工织物厚度改变对毛细屏障作用并不显著，结合实际制造工艺建议土工织物厚度取10~15mm为宜。     

填海作用对海积软土的渗透性影响试验研究

以钦州港临海园区和防城港企沙工业园区填海场地海积软土为研究对象,采用机制模拟装置(一种土的浸泡荷载联动装置)模拟了海积软土赋存环境要素:填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度发生变化的情况;并成功地获得了人工土样。对人工土样的渗透特性及其孔隙比进行了测试研究,分析了填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度发生变化对人工软土样的渗透性的影响。研究表明:人工土样的e-lgk曲线近似呈直线关系;人工土样的孔隙比e和渗透系数k,随填海层附加荷载应力和孔隙水化学组分离子浓度变化而变化;填海层附加荷载应力与孔隙水化学组分两要素对人工土样的孔隙比e和渗透系数k的影响存在相互影响、相互耦合的效应。