软黏土渗透系数的归一化性状研究

通过收集、整理不同软黏土的变水头固结渗透试验数据,分析其在压缩过程中渗透系数的变化规律。研究结果表明,尽管液限含水率不同导致不同软黏土的e - log k曲线相差较大,但是通过引入归一化参数e / eL,可以有效地将液限含水率介于43% - 106%之间的软黏土e - k关系曲线归一化至两条相交直线。基于软黏土的这一归一化特性,提出了压缩过程中软黏土渗透系数的预测表达式。     

纯黏土与砂-黏土混合物渗透特性差异及机理分析

根据重塑纯黏土和砂-黏土混合物试样的室内固结试验结果,反演了渗透系数,探讨了纯黏土和砂-黏土混合物的渗透特性差异.试验结果表明:常用于评价纯黏土渗透性状的归一化指标e/eL(孔隙比与液限状态孔隙比的比值)能拓展运用于砂-黏土混合物中,但e/eL与渗透系数之间呈现非线性关系,这显著不同于纯黏土的线性关系,其本质原因在于混合物在压缩过程中形成了砂骨架.骨架形成前,纯黏土和砂-黏土混合物的e/eL与渗透系数的2条关系曲线吻合良好,而在骨架形成后,两者的关系曲线存在明显的差异;引入砂-黏土混合物四相体系,从黏土孔隙比和砂孔隙比的角度阐述了砂骨架的形成机制,且对两者渗透性状的差异性进行了详细的机理解释;最后给出了一种可以预测纯黏土和砂-黏土混合物渗透系数的经验公式.     

基于主成分分析和支持向量机的砂土渗透系数预测模型

渗透系数不仅是描述土体透水性能的重要指标,同时也是影响固结沉降和渗透变形的重要因素.首先对华北平原中东部地区的28个砂土样本通过自行改装的渗透固结仪进行渗透固结试验,得到不同孔隙比下的渗透系数.然后选取有效粒径d_(10)、限制粒径d_(60)、不均匀系数C_u、曲率系数C_c和孔隙比e 5个指标作为渗透系数k的影响因子,采用主成分分析(PCA)方法提取3个主成分,对影响渗透系数的主成分进行了全新的解释.最后,引入支持向量机(SVM)方法建立了华北平原中东部地区砂土渗透系数的预测模型,并利用该模型对华北平原中东部地区随机选取的20组样本进行渗透系数的预测.结果表明:自行改装的渗透固结仪可以较好地进行渗透固结试验;预测模型的精度较高,可以为华北平原中东部地区砂土渗透系数的研究提供参考依据.     

盐城港滨海港区高含水率淤泥压缩特性研究

通过对不同初始含水率的盐城港滨海港区高含水率淤泥开展压缩试验,探讨初始含水率对滨海港淤泥压缩特性的影响。试验结果显示,滨海港淤泥的e~lgp曲线呈反"S"形,采用孔隙指数Iv可以较好的归一化固结压力大于100 k Pa时的压缩曲线。孔隙比、e*100、C*c等均随初始含水率的增加而增加,重塑屈服应力随初始含水率的增加而降低。此外,试验结果还表明,现有关于黏土的重塑屈服应力、e*100、C*c的预测公式不适用于滨海港淤泥,实测的重塑屈服应力大于现有预测公式的预测值,而实测的e*100、C*c小于现有预测公式的预测值。     

掺砂软黏土一维压缩和渗透性状研究

针对真空预压法加固软黏土地基存在深层土体加固效果差的问题,提出掺砂改良软黏土压缩和渗透特性的方法。通过室内掺砂软黏土的一维固结渗透试验,探讨了掺砂率对软黏土压缩性状和渗透性状的影响规律,建立了掺砂土体的归一化压缩公式,得出了如下结论：不同掺砂率土体的压缩曲线形态相近;与初始孔隙比相比,1 600 kPa荷载下的孔隙比减小幅度均在45%左右;可根据参数e/e_L对压缩曲线进行归一化处理;孔隙比相同时,渗透系数随着掺砂率的增大而增大;掺砂土体的压缩系数、压缩指数和渗透指数均随掺砂率的增加呈幂函数减小规律。     

原状土与冻融土物理力学性能差异性研究

研究了原状土与融土的密度、干密度、含水量、饱和度、孔隙比、塑限、液限、塑性指数、液性指数、渗透系数等物理指标。以及抗剪 强度,无侧限抗压强度、压缩模量等力学指标的差异性,并讨论了这些差异对工程设计的影响。     

填海作用对海积软土渗透性影响的试验研究

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。     

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。     

塑料排水板结合真空预压法的径向固结解析解

塑料排水板结合真空预压的软土地基加固方法是一种经济高效并被逐渐广泛应用的地基加固方法,该方法不仅可以减少堆载预压坝体的高度,还能减少土体的侧向位移.推导的塑料排水板与真空预压结合的非线性径向固结解析解可以较好地用于该种地基加固的预测和分析.求解过程认为软土在一维固结条件下孔隙比与平均有效应力、水平渗透系数成对数线性关系,而非以前认为的一维线性关系,因排水板周围土体被扰动,所以涂抹区中水平渗透系数采用抛物线分布形式,同时还考虑真空预压对固结的作用.退化提出的解析解与前人解析解进行对比验证、完成解析解与试验结果验证,证明了该解析解的正确性.最后,分析了参数κ和C_k/C_c对固结的影响,结果表明C_k/C_c值越大,固结时间越短,κ值增大,固结时间增长.     

复杂应力状态下土料三轴渗透试验

为研究高土石坝坝体内土体单元在复杂应力状态下的渗透性能,在中型三轴仪上对同一土料场3种不同级配土料进行三轴渗透试验。试验围压分为5级(100 k Pa、400 k Pa、800 k Pa、1 200k Pa和2 000 k Pa),每级围压下分4种应力水平(0、0.2、0.4和0.8),当试样在初始应力状态下变形基本稳定后,采用常水头法测试试样的渗透系数。试验结果表明:级配是影响渗透系数的重要因素,相同应力条件下土料粉粒和黏粒含量越高,渗透系数越小;随围压和应力水平的提高,土料的渗透系数逐渐降低;粉粒和黏粒含量越低、大颗粒含量越高,围压对土料渗透系数的影响越显著;对于不同级配相同密实度试样,应力水平对渗透系数的影响程度基本一致。在分析渗透系数随围压和应力水平变化规律的基础上,建立了能描述复杂应力状态条件下土体渗透系数的经验公式。     

饱和粘土一维固结系数的非线性研究

采用粘土的半对数压缩曲线、修改后的达两定律、挖孔隙比与渗透系数和塑性指数之间的关系式等，推导了饱和粘土在考虑几何非线性、起始水力坡降和渗透系数非常数情况下维渗流固结系数的表达式。公式表明，固结系数是有效应力和孔隙比的函数，同时与土的初始孔隙比、压缩指数、塑性指数等有密切关系；固结系数随有效应力或孔隙比的变化而变化，其趋势由压缩指数和塑性指数之间的关系决定，对大多数粘土，固结系数随有效应力的增大而减小。上述结构与时间对数法和时间平方根法很好吻合。     

基于C-C型固化剂的吹填超软土渗透固结特性研究

在吹填超软土中加入不同掺量的C-C型固化剂进行压缩固结试验和真空固结试验,对固结前后土体的渗透固结特性和基于有效孔隙比与孔隙抗压性能的增渗机制进行研究,探究既能提高渗透性,又能保持较高强度的合理掺量.发现半固化超软土的固结特性与软黏土基本一致,固结系数随固结压力的增大而增大,渗透系数随荷载的增大而减小;相同荷载作用下,固结系数和渗透系数均随掺量的增加而增大.加入少量固化剂后,压汞试验显示孔径分布曲线峰值明显左移,孔径集中分布区间向小孔隙区间移动,土样有效孔隙比随掺量变化存在最大值,土体骨架的存在使得孔隙抗压缩性能不断增加,保留了具有较高强度结构的排水通道,这种压缩性较低的多孔骨架结构对渗透性的提高有着显著作用.固化过程中,固化剂掺量越多,形成土骨架的作用越明显,土体强度和抗压缩能力就越高,其中掺量为10%的土样无侧限抗压强度高达360.1kPa,远高于直接固化强度.研究表明,固化剂掺量在1%～10%时,主要发挥的是增渗作用,是药剂真空预压处理超软土的理想添加范围;而大于10%后以固化作用为主.     

一种估算MICP加固砂土体渗透系数的简便方法

基于Kozeny-Carman(K-C)方程和微生物诱导碳酸钙沉淀（Microbial Induced Carbonate Precipitation, MICP）技术原理，提出一种MICP加固砂土体渗透系数的简便算法. MICP产生的碳酸钙填充土体孔隙，采用电镜成像法得到碳酸钙晶体的粒径，推导得固化砂土体的孔隙比和颗粒平均比表面积.将固化砂土体的孔隙比和颗粒平均比表面积代入K-C方程，得到预测MICP加固砂土体渗透系数的简便算法，并经已有文献试验数据和研究结果验证，结果表明：孔隙比减小和颗粒平均比表面积增大导致MICP固化砂土渗透系数显著降低，算例一土体的渗透系数最终下降了93%-97%，算例二碳酸钙含量达到10%时，渗透系数下降了67%-92%;MICP固化砂土的渗透系数下降速率开始加固时最大，随着碳酸钙含量逐渐增加，渗透系数下降速率逐渐减小；初始渗透系数越大的土体，加固效果越明显，渗透系数的下降速率和下降幅值更大；该算法简便可靠，能较为快速和准确预测MICP加固砂土体的渗透系数，为工程实践提供了理论依据.     

饱和孔隙-裂隙黏土双层地基的一维固结分析

为研究双孔结构饱和黏土双层地基的一维固结特性,在一维完全侧限条件下根据混合物理论建立了饱和孔隙-裂隙介质的固结控制方程.采用Fortran语言编制了饱和孔隙-裂隙黏土一维固结的有限元程序,利用单层地基研究成果验证本文模型和程序的正确性.运用有限元程序分析压缩模量、渗透系数及土层厚度等因素对饱和孔隙-裂隙黏土双层地基固结...     

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。     

饱和黏土的一维热固结特性试验研究

通过室内试验,研究了饱和黏土在不同温度作用下的固结效应.结果表明:温度对土颗粒的膨胀作用和孔隙比的收缩作用影响较小;高温作用下发生的热膨胀在一定程度上阻碍了变形的发生,高温条件下压缩指数较低温条件下有减小的趋势.但渗透性的增强使得该现象逐渐减弱.随着温度的升高,先期固结应力均随之减小.通过反分析得到了两种黏土的材料参数γ.材料参数γ越大,相同温度下的归一化先期固结应力越小.温度越高,水溶液的黏度越低,越容易被排出,其渗透系数越大,超静孔隙水压的消散越快,所以超静孔隙水压随着温度的升高而减小.渗透系数随着孔隙比的升高而升高.粒径较大试样的渗透系数大于粒径较小试样的渗透系数.     

一种预估非饱和土渗透系数的方法

基于Wei＆Muraleetharan的多孔介质热动力学混合物理论模型的基础,并结合一定变化规律的基质吸力序列,建立了给定基质吸力序列作用下利用多步流动试验瞬态溢出量数据确定非饱和土渗透系数的方法。通过对低液限粉土、低液限黏土的多步流动试验研究发现,利用瞬态溢出量数据的拟合来确定非饱和土渗透系数的方法得到的各基质吸力作用下试样渗透系数的预估值,与联合测试系统测得的各基质吸力作用下试样的渗透系数接近。     

砂岩储层孔隙结构分形特征描述

在前人对孔隙结构分形特征研究的基础上,利用分形几何理论,建立了描述储层孔径分布的分形几何公式和储层毛管压力曲线的分形几何公式;利用岩心压汞测试资料,建立了描述孔隙结构的分形几何模型,探讨了砂岩孔隙结构的分形特征.研究表明孔隙的分形特征是分区域的,分形维数可以定量描述孔隙的非均质性,分形维数大,砂岩孔隙分布的非均质性强.依据建立的孔隙分形模型,在考虑孔隙结构、润湿性变化的基础上,根据函数公式和毛管束模型,推导出了油水相对渗透率的理论预测公式.根据所得到的理论预测公式,进行了相对渗透率曲线预测.预测结果表明,预测曲线与理论曲线是一致的.同时,可用于长期水驱后油水相对渗透率的预测和不同储层相渗曲线的归类,指导油田开发.     

三种地基沉降计算方法的灰色关联评价

基于灰色系统理论和关联度计算分析,把地基变形看作一个多因素作用、多因素关联、整体的、非线性的灰色系统.评价了孔隙比、含水量、液限和基底压力等影响黄土压缩变形的因素对地基变形的影响程度,并利用灰色关联矩阵对三种地基沉降计算方法的合理性进行了分析和探讨.分析结果表明,灰色关联度分析可为不同地基沉降变形计算方法的评价提供分析工具.     

7种重塑黏土的一维压缩-卸荷行为

重塑黏土的一维压缩-卸荷行为是黏土最基本的力学特征。为此，开展系统的7种重塑黏土一维压缩-卸荷试验与相应物理化学性质指标及矿物成分测试，在此基础上，评价黏土压缩-卸荷行为经典预测公式的适用性。结论如下：(1)4个经典压缩指数公式预测效果均较好，其中Nagaraj公式最优。(2)7种重塑黏土孔隙比指数-有效一维固结压力关系与Burland固有压缩线经验公式几乎重合。(3)Nagaraj、Burland一维压缩曲线方程预测效果均较好，其中Burland方程更优。(4)Nagaraj、Kulhawy回弹指数公式预测效果均较好，其中Kulhawy公式更优。(5)压缩指数、回弹指数与比表面积、阳离子交换量均有很强的相关性，且与比表面积的相关性强于与阳离子交换量的相关性。(6)压缩指数与回弹指数比值最低为3.0,最高为10.2,超出了5～10的范围，且随塑性增大而降低。