含水率及孔隙率对黏性土电阻率影响的试验研究——以桂林红黏土、粉质黏土为例

为获得土体电阻率与含水率及孔隙率之间的定量关系,以桂林红黏土、粉质黏土为研究对象,通过更严格的单因素控制试验,在保持其他各因素不变的情况下,探讨两种土体的电阻率随含水率（保持土体类型、孔隙率不变）、孔隙率（保持土体类型、含水率不变）的变化规律,并引入能够综合反映含水率和孔隙率变化的土体体积含水率,探讨电阻率与体积含水率间的确定性关系及经验公式。试验结果表明：孔隙率一定时（含水率一定时）,两种土体电阻率与含水率（孔隙率）之间均呈幂函数关系。两种土体电阻率均随含水率的增加先剧烈减小,而后逐渐变缓;均随孔隙率的增加而增加。两种土体电阻率均随体积含水率的增大而减小,红黏土电阻率与体积含水率间呈幂函数关系,粉质黏土电阻率与体积含水率间呈线性关系,基于体积含水率得到的两种土体电阻率经验公式相关性较高,可应用于红黏土、粉质黏土地区的岩土工程实践。     

基于含水量和干密度影响的压实土抗剪强度试验

为准确评价填土强度,对某高填方机场不同深度、不同方位原状土,不同土石比、不同压实度、不同含水量的重塑土进行直剪试验,建立考虑含水量和干密度共同影响的填土强度公式.结果表明:随着含水量的增加,土体抗剪强度降低,黏聚力和内摩擦角均下降,且含水量对黏聚力的影响比内摩擦角大;土体抗剪强度受含水量和干密度共同影响.原状土剪切方位不变时,随着深度的增加黏聚力先增大,之后基本保持不变或略微减小.含水量不变时,黏聚力随着剪切方位角度的增大而增大,内摩擦角相对黏聚力变化不大.重塑土在不同含水量状态下,干密度不同时抗剪强度指标变化差异较大,土石比为4∶6的土样抗剪强度略低于2∶8的土样.     

冻融作用对人工结构性黄土抗剪性能的影响

对重塑黄土及人工结构性黄土进行冻融前后的直接剪切试验,分析冻融作用对不同含水量、不同水泥含量土样的抗剪强度及相关指标的影响.结果表明:经过冻融作用后土样粘聚力变大而内摩擦角无明显变化;含水量和水泥含量对冻融前后土样的抗剪强度均有影响.含水量不变时,随水泥含量的增大,冻融前后土样的内摩擦角均变化不大而粘聚力变大.水泥含量不变时,随含水量的增大,冻融前后土样的粘聚力先增大后减小,内摩擦角变化不大;同一条件下,冻融后的土体结构强度高于冻融前的,冻融前后土体结构强度均随水泥含量的增加而提高;相同的击实功下,不同含水量土体的初始干密度有一定差异,导致试验结果呈现出较复杂的特点.     

饱和度变化对非饱和粉质粘土抗剪强度的影响

边坡工程中的土体多为非饱和土,其抗剪强度的研究对于分析边坡稳定性十分关键.但在实际工程中,由于非饱和土的饱和度多没有规律,且孔隙比与含水量又各不相同,因此为了找出非饱和土抗剪强度指标受饱和度影响的变化规律,本研究采用制备重塑土样的试验方法进行三轴和直剪试验,旨在找出相同孔隙比和不同饱和度条件下重塑土样在不同制样方法和不同剪切试验下的抗剪强度指标的变化规律.试验表明:非饱和土在不同的制样方法和实验条件下,其抗剪强度指标的变化规律差别较大,因此在工程实际运用过程中,在分析边坡稳定性时应查明边坡非饱和土体的形成原因,要对应分析其饱和度对土体抗剪强度的影响,这对工程实际中的边坡稳定性分析具有重要的指导意义.     

南京地区典型土体热学特性与预测模型

介绍了热探针测试技术及其理论,采用非稳态热探针对南京地区的黏土、粉土、细砂和粗砂4种不同岩土材料进行热阻系数测试,研究不同干密度条件下含水量改变引起的土体热阻系数的变化规律.研究结果表明:非稳态热探针可有效测试土体热阻系数;土体热阻系数随含水量增加而减小,当含水量接近或超过临界含水量时,热阻系数趋于常数;临界含水量由土体固有的基本特性所决定;干密度越小,热阻系数越大;热阻系数随颗粒粒径的增大而减小,颗粒粒径对土体热传导特性的影响还与其他因素密切相关.最后针对现有热阻模型存在的不足,基于试验结果和现有模型,提出考虑多因素的土体热阻预测模型,并通过算例验证了该模型的有效性和可靠度.     

几种絮填纤维集合体的透气性能

针对不同种类及不同排列的絮填纤维集合体的透气性能进行了研究,探讨了集合体体积密度变化与透气性能间的关系.实验证明:因纤维间形态结构的差异造成各种纤维集合体具有不同的透气特征,同时可以将Kozeny公式近似为有关集合体两端气压差与集合体体积密度间的二次多项式表达形式,K值的变化规律进一步验证K值与纤维的排列状态有关,并当孔隙率ε控制在一定范围时,K值可保持常数.     

恒应变速率压缩中压实黄土结构特征试验研究

采用恒应变速率法测试压实黄土的力学性质,并与分级加载方法获取的数据进行比较。同时,用电阻率法测量压实黄土在压缩过程中的电阻率值,以期探究恒定含水量条件下,应变和电流频率等因素对压实黄土电阻率的影响,分析压实黄土在压缩过程中的土体结构变化规律。结果表明:恒应变速率方法能较快地确定非饱和压实黄土的压缩曲线并计算其压缩力学参数。含水量变化较小时,压实黄土竖向电阻率随应变的增大而减小,随电流频率的升高基本呈减小趋势,横向电阻率随应变的增加而逐渐减小,竖向电阻率大于横向电阻率;另外,平均结构因子和平均形状因子随着应变的增大而呈双线型减小,表明压实黄土孔隙率逐渐减小,土样稳定性增加,土颗粒间胶结作用变弱。各向异性系数随应变增大先减小随后趋于稳定,表明随着压缩竖向和横向结构单元变化速率基本一致。压缩过程中压实黄土的结构参数反映其微观结构的变化规律,可作为评价黄土力学性质的依据。     

含水量及天然密度对土体抗剪强度参数的影响研究

本文主要以室内试验为基础,通过试验分析了土体抗剪强度参数C、随含水量、天然密度的变化规律;并运用土力学原理对含水量、天然密度影响强度参数的机理进行了分析。研究结果表明:不管天然密度为何值,强度参数粘聚力和内摩擦角随着含水量的增加而逐渐减小;当含水量达到26%后,粘聚力随含水量增加的减小趋势减缓,而内摩擦角减小明显;当含水量一定时,土体的强度参数随天然密度的增加逐渐增大;且当土体含水量达到一定值后,天然密度大小对土体粘聚力的影响相对较小;随着含水量的增大,离子的浓度nO将逐渐减小,颗粒间扩散层厚度增大,强度参数降低;天然密度主要通过改变土颗粒间的结合紧密程度影响强度参数。     

重金属污染土的热导率特征试验研究

为了研究重金属污染土的热传导特征,在室内分别拌制了黏土、粉质黏土的不同重金属污染成分(Pb,Zn)、不同污染浓度N、不同含水率ω和干密度ρ_d的重金属污染土试样,采用非稳态热探针法对不同状态下的污染土体热导率进行了测试.试验结果显示,4种重金属污染土有相似的变化规律,即在相同的含水率下,热导率随污染浓度的增加而线性增大;在相同的污染浓度下,热导率随含水率的增加而呈指数关系增大,随干密度的增加而线性增大,与未污染土的表现特点相似.通过分析污染土归一化热导率与污染浓度的关系,建立了适用于重金属污土的热导率预测方法,可用于估算特定重金属污染土的热导率值.     

土质边坡土体抗剪强度室内外试验研究

结合具体的滑坡工程,通过8个现场水平推剪试验和4组室内反复直剪试验研究了滑带土的抗剪强度指标变化规律、含水量变化对土体强度参数的影响、峰值强度和残余强度之间的差异等.试验结果表明,对于渐进式滑坡,坡体一般有足够的时间形成其滑动面,因此这类边坡的稳定性依靠的应该是它的残余强度,而不是峰值强度.同时,含水量的变化对土样抗剪强度有很大的影响,遇水作用后其强度下降很快,并随着含水量的增加,土体的峰值强度降低,剪切变形增加,这些特性对边坡稳定性非常不利.最后,与室内直剪试验相比,现场水平推剪试验更能按土体实际受力情况来确定试验应力路径,能保证土样的原始结构和含水状态,并沿潜在的滑动方向进行大面积剪切,是一种合理有效的试验方法,试验所得结果值与土体真实值较接近,其结果一般对工程设计是可靠的.图9,表4,参7.     

盾构出洞水平冻结解冻温度场三维有限元分析

为揭示人工冻土解冻规律,对某地铁区间隧道盾构出洞水平冻结工程融化温度场进行了三维数值模拟分析,并研究了土体导热系数、比热容、含水率和环境温度等因素变化对人工冻土融化温度场的影响.计算结果表明:冻结帷幕解冻所需热量主要来自于与隧道管片和混凝土槽壁接触的大气;解冻过程可为负温阶段、相变阶段和正温阶段,土体温度在负温阶段上升较快,相变阶段上升速度明显变缓,进入正温区后土体温度回升速度再次增大;负温阶段受比热容的影响比较显著,含水率增大引起相变阶段明显延长,导热系数和环境温度变化对三个阶段都有显著影响.为跟踪注浆控制融沉提供了理论依据.     

植被遥感在找水中的应用

为了快速、大范围、动态地查明浅层地下水的分布情况,降低传统地面找水工作的风险性和盲目性。从植被和浅层地下水关系入手,根据植被的指示作用,利用遥感技术对研究区域的植被覆盖度进行了定量提取,并综合考虑了地形、地貌和水文的影响,建立了找水远景区预测模型。从实地验证的结果来看,该方法所预测的结果与实际情况基本吻合,具有一定的可行性和实用性,对今后遥感找水工作有一定的参考价值。     

基于贝叶斯分类方法的雷暴预报

为了研究贝叶斯(Bayes)方法对单站雷暴预报的应用效能,利用2003年8月~2006年8月WRF模式数值预报产品和单站观测资料,采用朴素贝叶斯分类器(N-Bayes,naive Bayes classifier)和贝叶斯判别准则(D-Bayes,Bayes discriminatory criterion)两种方法,结合多种强对流天气指数场、Fisher准则和相关系数法的预报因子选取技术,分别建立了漳平、广州和湛江3个单站的雷暴预报模型;利用2007年8月资料,检验了模型预报效果,并与Fisher模型的预报效果进行了比较试验。结果表明:N-Bayes和D-Bayes两种模型有较强的雷暴预报能力,24~48 h雷暴预报CSI评分均超过0.23,准确率在72%以上,两者CSI评分接近,趋势相同;两种Bayes分类方法在预报效果上要优于Fisher判别方法。     

压实机位置对垃圾填埋场边坡部土工膜受力的影响

为了评价垃圾填埋过程中土工膜端部产生的张拉力,特别是压实机位置对边坡部土工膜受力的影响,进行了模拟试验和数值分析.采用离心加载模拟试验,得到了压实机位置与短纤维无纺布和土工膜端部张拉力的关系.试验结果表明:伴随垃圾压缩短纤维无纺布和土工膜端部产生张拉力;当边坡部上方有压实机行走时端部张拉力会增加,压实机越接近边坡部土工膜端部张拉力越大,而且端部张拉力的增量超过垃圾重量引起的张拉力.采用有限元算法对短纤维无纺布和土工膜端部张拉力进行了分析,计算结果与试验结果基本一致.压实机位置对边坡部土工膜端部张拉力的影响比较大.     

测定某种花岗岩静摩擦系数的试验

为了揭示深部岩体块系构造的特性,以深部岩体的典型岩石-花岗岩为研究对象,利用自行研制的深部岩体动态特性多功能试验系统,对粗糙度为6的细粒花岗岩的单、双面静摩擦进行了试验研究.单面最大静摩擦力试验测量了4种不同工况,双面最大静摩擦力试验测量了2种工况,获得了该花岗岩的静摩擦系数为0.572.通过试验研究,发现了花岗岩块体间静摩擦的规律和特性,当位移响应变粗时,表明试件间的摩擦达到最大值.把测量试块单、双面最大静摩擦力作为基本的测量方法和技术,为下一步深部岩体的动态特性的试验研究奠定了基础.     

不发生侧滑为指标的跨海大桥安全行车风速分析

为了保证风环境下跨海大桥上车辆的行车安全,必须给出合理的安全行车风速.采用修正的κ-ε方程作为湍流模型的控制方程,对车桥模型的风流场进行了流场分析,得到了桥上车辆的压力分布,进而获得了桥上行驶车辆的阻力系数和升力系数.以车辆不发生侧滑为指标给出了跨海大桥不同桥面特征下的安全行车风速标准,并与普通高速公路的相关安全行车风速进行了比较.结果表明:跨海大桥上车辆的安全行车风速要低于普通高速公路的安全行车风速.     

混凝土箱梁热—力耦合模型及剪力滞时变效应

为了研究混凝土箱梁墩顶块翼缘板早期裂缝机理,采用热-力耦合方法,建立了混凝土箱梁水化热温效剪力滞耦合模型,提出了广义剪力滞概念,以混合网格对混凝土箱梁墩顶块进行分层网分。计算了剪力滞随水化热温度荷载变化的全过程,分析了水化热温效剪力滞时变效应规律,并将计算值与试验数据进行了比较。结果表明:水化热温度所产生的剪力滞效应为负剪力滞,其程度与水化热温差峰值相关,降低水化热温差峰值,可有效降低水化热负剪力滞效应;翼缘板边缘拉应力峰值出现的时间滞后于温度峰值时间约40h。因此,水化热—力耦合模型能有效地模拟混凝土箱梁墩顶块水化热剪力滞效应,估计翼缘板拉应力峰值出现的时间,及时采取措施进行控制,防止开裂。     

低速冲击下钢筋混凝土梁局部变形刚度

研究了低速冲击下钢筋混凝土梁的截面刚度,以及冲击体和结构间接触区域的柔度变化.将梁分成斜裂缝形成以前和斜裂缝形成以后两个阶段来研究.斜裂缝形成以前,梁被看成弹性均质体,接触区的柔度由受压和受拉条件下混凝土的柔度串联而成,根据柔度的定义推导得出该阶段接触区的刚度;斜裂缝形成以后接触区的刚度受高为χw弯—剪式固端梁构件、下部受拉钢筋、冲击体与下部钢筋之间的混凝土柱的制约,从而推导出该阶段的柔度.结合两个阶段接触区域的柔度公式,对低速下钢筋混凝土梁的接触刚度进行了举例计算和分析,表明斜裂缝形成以前的阶段可以忽略不计.     

锚泊多浮体系统动态响应

为保证锚泊多浮体系统能够在波浪中正常作业和生存,基于三维频域Green函数法就一定水深不同浪向下锚泊多浮体系统的运动响应、锚缆拉力和连接器载荷进行了数值预报.分析中考虑到了浮体辐射势之间的相互影响以及连接器和锚系对于浮体运动响应的影响.分析表明,浮体的运动响应、连接器栽荷以及锚缆张力受波频和浪向的影响很大,各项的极值出现在低频范围,浪向在30°和45°之间,连接器载荷出现最大值,而锚缆张力则在浪向90°时张力最大,处于迎浪面的锚缆张力较大于处于背浪面的锚缆张力.     

南京地铁集庆门盾构隧道进洞端头人工冻结加固温度实测

在人工冻结法施工过程中,及时掌握冻土温度场的发展情况是控制和指导施工的重要手段.以南京地铁集庆门站左线盾构到达冻结工程为依托,运用数字测温系统对人工冻结法加固盾构进洞端头的地层温度进行了原位监测,获得了在地层初始温度高、土层含水量大的情况下进行人工地层冻结施工的温度实测数据.在后期停止冻结后对人工冻土的自然解冻温度进行了监测分析.监测结果表明:土质对冻结温度场的影响胜于含水率对其的影响;地下水流速过快和土体中的空气能够阻碍冻结壁的有效形成;在洞口加固工程中注浆水化热不会对土体的冻结产生明显影响;冻土壁轴面上的自然解冻速率快于其他位置,但轴面处冻土的解冻周期性相对较长.