黏粒含量对黏性土渗透性影响的试验研究

渗透性是土体的重要工程性质之一,在诸如垃圾填埋场防污、水利大坝防渗、基坑支护防漏等工程项目中,运用各种方法提高土体的抗渗性是施工的最终目的。基于此,制备不同黏粒含量的黏性土试样;并开展渗透及相关试验,以分析黏粒含量对渗透性的影响。试验结果表明随着黏粒含量的增加,黏性土的塑性指数呈线性增加,而渗透系数呈非线性减小,可用指数函数式拟合。另外,颗分曲线显示高黏粒含量试样的不均匀系数变小,其堆积方式以小粒径颗粒接触为主,孔隙通道直径小,易出现不连通孔隙,导致渗透系数减小,所得成果可供工程实践参考。     

多孔介质曲折度对膨润土衬垫渗透性能的影响

膨润土的颗粒膨胀所引起的孔隙率及流径曲折度的改变是影响膨润土衬垫(Geo?synthetic Clay Liner,GCL)防渗性能的关键.通过COMSOL建立模拟膨润土中渗流的数值模型,研究了膨润土颗粒膨胀过程对GCL防渗性能的影响.COMSOL模型研究结果表明,流体通过膨润土粒间孔隙时,边界通道的最大速度明显小于非边界通道速度,这与泊肃叶公式的基本结论一致,初步验证了模型的准确性.同时,微观粒子速度分布规律与宏观流体场的速度分布规律基本一致,因此可以从微观的角度研究GCL的宏观渗透规律.利用COMSOL中的粒子轨迹监测方法,分析了颗粒膨胀对膨润土孔隙率和流径曲折度的影响.研究结果表明,流径的曲折度随孔隙率的增加而减小,且呈指数函数关系.基于GCL试样的多孔介质毛管模型和修正泊肃叶公式,考虑GCL孔隙率与流径曲折度之间的指数函数关系,提出了能综合反映孔隙率与流径曲折度影响的GCL渗透系数理论预测模型,并将理论预测结果与已有文献试验数据进行了对比,两者的比值介于1/5～5,验证了模型的准确性.     

基于渗流-应力耦合分析隧道双层衬砌力学特性

城市地铁盾构隧道支护结构主要为单层衬砌。为满足支护结构承载、防渗、开裂等要求,双层衬砌结构设计日益成熟。为揭示双层衬砌力学特性,首先通过推导渗流-应力耦合方程组,揭示地下土体应力、渗流相互耦合方程;基于渗流-应力耦合原理,利用ABAQUS软件,考虑围岩压力、隧道埋深等工况,计算、比较单层衬砌、双层衬砌的承载力特性,得到以下结论:(1)初衬、二衬在支护作用下均承载,但是初衬应力为二衬3倍左右,为主要承载结构;(2)在渗透系数减小的情况下,初衬应力增加、二衬应力减小,二衬的作用主要为防渗和安全储备。     

概率统计法测算非饱和土渗透系数的理论研究

基于概率统计理论,从非饱和土的孔径分布函数(PSDF)及土水特征曲线(SWCC)出发,对非饱和土截面上各组孔隙进行归组分析,讨论不同孔隙连接情况下允许水流通过的有效面积,最终推导得到了非饱和土渗透系数的数学表达式.推导过程中,采用等分基质吸力区间的方法,基于毛细定律确定非饱和土截面上各组孔隙的特征半径.利用PSDF,讨论各种情况下不同孔隙连接的概率,从理论上得到任一吸力条件下非饱和土截面的有效渗流面积.最后基于阀门模型,计算得到非饱和土相对渗透系数.此外,将所推导公式与已有的非饱和土相对渗透系数计算式进行对比,通过理论分析,证明两者在本质上是一致的,且所推导公式可采用EXCEL直接计算,易于推广使用.     

强夯法加固湿陷性黄土坝体的应用研究

以某土坝坝体的加固为例,通过强夯前后的取样试验、现场标准贯入试验和静力触探试验,研究了强夯法加固湿陷性黄土坝体的可行性.结果表明,强夯后坝体土的湿陷系数平均为0.008,降低了65.2%,湿陷性完全消除;干密度平均为1.68 g/cm3,提高了23.5%;水平方向、垂直方向的平均渗透系数分别为0.65×10-5cm/s和0.28×10-5 cm/s,分别降低了85.5%和93.3%,也未发现土体剪切破坏现象;压缩系数平均为0.058 MPa-1,降低了80.2%,达到了低压缩性土标准;标准贯入试验和静力触探试验平均值分别提高了1倍和1.37倍,达到了预期的加固目的.     

无侧限高压实高庙子膨润土非饱和渗透特性

采用瞬时截面法试验研究了自由膨胀条件下高压实高庙子膨润土的非饱和渗透特性.结果表明,自由膨胀状态下,干密度为1.70 g.cm-3的高压实高庙子膨润土的非饱和渗透系数在1.0×10-12~1.0×10-15m.s-1之间变化,且主要集中在1.0×10-14m.s-1附近,达到饱和状态时渗透系数最大.与侧限条件相比,自由膨胀条件下的高压实高庙子膨润土的非饱和渗透系数大于侧限条件下的非饱和渗透系数,且渗透系数与吸力的变化趋势存在一定差异,这可能是由于不同侧限条件下其水化膨胀形式不同而造成的.     

挡水结构地基渗流问题的随机有限元分析

采用蒙特卡罗模拟的随机有限元方法,并结合渗流随机场的概念,对设置有两道防渗墙的大坝渗流问题进行分析.研究了渗透系数标准差和空间相关距离对坝基渗流参数的影响,对比了确定性分析和随机有限元分析.结果表明,土体渗透系数标准差和空间相关距离对流量、扬压力和出逸梯度有较显著影响.     

高原公路不同天气状况对驾驶人工作负荷的影响

为研究高原公路不同天气状况对驾驶人工作负荷的影响,共选定了32名被试驾驶人,包括7名外地驾驶员和25名本地驾驶员,在选定的试验路线上进行了实车试验。在晴天、雨天、雪天、雪天+大雾(能见度5米)的4种不同天气状况下,选取心率变异性RMSSD、SDNN和PNN50值和心率增长率作为驾驶人工作负荷表征指标,研究在高原公路不同天气状况下被试驾驶人工作负荷变化规律。研究结果表明：高原公路不同天气状况对驾驶人的工作负荷有显著的影响,驾驶人工作负荷因天气条件的恶劣程度和海拔高度而增加,道路的天气状况、能见度及海拔高度的共同作用对驾驶员工作负荷影响最大。     

岩体卸荷渗流特性的试验

岩体破坏可能是由于各类岩体工程的开挖引起的,同时影响其失稳破坏的主要外界因素就是地下水及其在岩体中的渗流.为了分析岩石卸荷量与渗透系数的关系,提出了岩石卸荷试验的方法和步骤.通过试验得到了不同阶段卸荷量与渗透系数之间的关系曲线.根据试验结果,建立了卸荷应力-渗透系数关系方程,探讨了岩石渗透系数与卸荷量之间的变化规律:在卸荷过程中的弹性阶段,其渗透系数基本无变化;当进入卸荷的塑性阶段,其渗透系数发生较大变化,尤其当卸荷量达到极限卸荷量的80%以上.渗透系数增长较快.     

马兰黄土孔隙分形特征与渗透性关系

为探究Q3马兰黄土孔隙分形特征与渗透性之间的联系及为其孔隙结构量化提供参考,通过压汞试验,基于各种分形模型计算不同尺度范围孔隙分形维数,将结果与实测渗透系数及理论渗透系数进行相关分析,筛选最适模型,为渗透性评价提供参考.结果表明:①质量分形维数在尺度范围430～2μm、32～0.2μm、430～0.2μm内均与渗透系数呈正相关,相关性0.79以上,体积分形维数仅在430～0.2μm内与渗透系数呈负相关,相关性0.70以上;②通过两者分形维数计算的迂曲度分形维数均与渗透系数呈负相关,相关性0.79以上,排驱压力、微孔含量与质量分形维数呈负相关、与中值孔径正相关,这与体积分形维数恰好相反.可见基于孔隙率的质量分形维数与基于孔径搭配的体积分形维数对评价马兰黄土渗透性有重要参考意义.