冻土未冻水含量与孔径分布的试验探究

冻土是一种特殊的土体,其性质与一般土体有较大差异。冻土中水分的含量与存在形式影响着冻土的各项性能。一直以来,冻土研究都是热点问题,由于试验手段的限制,对于冻土的分析以宏观研究较多。文中利用低场核磁共振孔隙分析仪,通过核磁信号的比值,计算各个温度点下未冻水质量含水率,绘制温度-含水率的函数曲线,结合不同条件试样的孔隙半径分布,揭示孔隙对未冻水含量的影响规律,并且探究不同初始含水率对曲线拐点的影响。试验结果表明,粉土、砂土和黏土土样冻结过程经历3个阶段:第Ⅰ阶段为过冷段,第Ⅱ阶段为迅速下降段,第Ⅲ阶段为稳定阶段; 同种土质不同含水率的土样,降温过程发生冻结的拐点温度略有不同,但是差别较小; 孔径分布越大,其冻结温度越低; 未冻水含量与土体配合比关联较低,较多取决于土体本身的孔隙结构。     

冻土导热系数的非线性规律研究

根据冻土多孔多相介质各组分随机分布的特性,结合随机模拟方法,应用有限元数值模拟软件COMSOL研究了导热系数与各影响因子之间的关系.计算结果表明:一定范围内的冻土土粒粒径以及含水量与导热系数表现为非线性关系,含水量与等效导热系数呈明显的非线性关系;在数量级较小的范围内导热系数与孔隙率以及未冻水含量表现为非线性关系.研究结果与实测结果和已有成果相符合,证明此方法是一种研究冻土物性参数的有效手段.     

基于差示扫描量热法的冻土冻融过程未冻水含量计算模型

通过差式扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)试验,研究不同初始含水率下黏土在冻融过程中未冻水含量与温度的关系,将融化和冻结过程中冻土未冻水含量的特征点作为参数,建立黏土未冻水含量与温度关系半经验模型,并分析初始含水率对参数的影响。结果表明:模型计算值与试验值吻合较好;初始含水率对黏土冻结时的过冷温度影响较小;完全融化温度随初始含水率增大略有上升;不同初始含水率的相同土质的未冻水含量在同一温度点的变化较小。     

最小二乘支持向量机在冻土未冻水含量预测中的应用研究

未冻水含量是冻土研究及热工计算中重要的物理参数,其与影响因素间具有复杂的非线性关系。本文基于最小二乘支持向量机建立了未冻水含量预测模型,该模型通过对训练样本的自学习可以建立所选输入参数与输出参数间的关联,从而对未冻水含量进行预测。预测结果表明,该模型预测值精度满足冻土研究的要求。     

冻土介电常数的实验研究

探讨了冻土介电常数的测量方法,通过实验初步研究了冻土介电常数随频率、温度和含水量的变化规律.     

基于差示扫描量热法的哈尔滨黏土未冻水含量特性

为研究哈尔滨黏土在低温条件下冻土中未冻水含量特性,通过差式扫描量热法(differential scanning calorimetry, DSC)研究了不同初始含水量的哈尔滨本地黏土、高岭土和蒙脱土在冻结过程中的未冻水含量变化,并结合微观角度的扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)实验、中观角度的液塑限实验对不同黏土颗粒土质以及哈尔滨黏土粒度进行实验研究。结果表明,温度因素对于未冻水含量变化的影响最为显著,可将未冻水含量的变化过程依据节点温度分为3个典型阶段,分别为恒定不变段、剧烈下降段和缓慢降低段。初始含水量主要影响冻结过程第二阶段,初始含水量越高,第二阶段冻结的水量越多。土质不同,其未冻水变化曲线不同。粒度分布主要影响冻结过程的第三阶段,粒径越小,等效微小孔隙越多,第三阶段未冻水含量变化相对更剧烈。可见哈尔滨黏土的冻结过程中的未冻水含量特性除了与初始含水量和温度有着密切联系,同时也受到土体的土质、粒度的影响。     

基于内状态变量理论的盐渍土本构模型研究

冻结盐渍土的力学行为受盐含量,未冻水含量,围压等多种因素的综合影响.为研究冻结盐渍土的力学行为,基于内状态变量理论,提出一个考虑未冻水含量和围压的双屈服面本构模型.将未冻水含量与围压作为本征变量修正内状态变量理论,从而得到考虑了未冻水含量和围压的Helmholtz自由能.依据得到的Helmholtz自由能,考虑土体的体...     

高钙固硫粉煤灰水热条件下元素的溶出机制

试验用比色法和原子吸收法等分析手段系统地研究了粉煤灰-H2O、粉煤灰-NaOH-H2O、粉煤灰-Ca(OH)2-H2O 3个系统在不同水热条件下Al、Sl、Ca元素溶出浓度。结果表明：温度、反应时间和OH^-的浓度是影响离子渗出的主要因素;计算了不同粉煤灰-Ca(OH)2-H2O系统在100℃、12h条件下SiO2的溶出率,高钙固硫粉煤灰中SiO2的溶出率高于普通粉煤灰,用SiO2的容出率可以表征粉煤灰的活性;粉煤灰与Ca(OH)2的水热反应,可能是一个原地化学反应。     

预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用

总结了二十年来“下三带”理论的发展和应用,对“下三带”的概念、形成、确定方法、测定数据、效果评价等均作了系统深入的论述。“下三带”理论经过二十余年的理论研究和生产实践已发展得日趋完善,该理论在承压水上安全开采评价及防治矿井底板突水灾害中起了重要作用。本文旨在促进对该理论的深入理解,更好地推广应用,为矿井安全生产服务。