冻融荷载下节理岩体的复合损伤模型

针对工程实际中的冻融受荷岩体,以岩石初始损伤状态为参考状态,将冻融与荷载作用引起的损伤视为细观损伤,节理引起的损伤视为宏观损伤,根据Lemaitre应变等效性假设,推导建立考虑宏细观缺陷的节理岩体复合损伤模型.应用该模型分析贯通率和冻融次数分别对岩体力学性质劣化的影响,结果表明:在贯通率一定时,损伤演化曲线随冻融次数的增加而增加,试验与理论峰值强度(或弹性模量)曲线随冻融循环次数增加而降低;在冻融次数一定时,损伤演化曲线与贯通率呈正相关关系,试验与理论峰值强度(或弹性模量)与贯通率呈负相关关系.说明贯通率与冻融次数对岩体的劣化产生一定影响,且饱和试验组受冻融效应较天然试验组力学性能劣化严重.将所建模型计算结果与试验值进行比较,理论曲线与试验曲线吻合良好,验证了所建模型的合理性与有效性.     

冻结加固融沉注浆作用机理与应用技术

对冻土融沉注浆的机理以及利用强制解冻方法融沉注浆进行土体加固的方法作了详细介绍,并结合某地铁联络通道的融沉注浆施工,说明了对冻结土体进行分区强制解冻融沉注浆是控制地表沉降的有效方法.     

气水孔隙混合流体的压缩性

为了得到适用于高饱和度土固结分析的孔隙混合流体的压缩性计算公式,采用孔隙水压力来表示混合流体的压缩系数.推导过程中,不考虑气泡在水中的溶解,按Laplace公式建立气泡压强与水压的关系.分析了单个气泡对压缩性的影响,并进行了一维固结压缩试验,对混合流体的压缩系数公式进行了验证.结果表明：饱和度、水压和孔隙气的分散度是影响孔隙流体压缩性的3个主要因素;饱和度越小,气泡半径越大,混合流体的压缩性越大;若初始饱和度相同,当水压达到较大值时,气泡初始半径大小对压缩系数影响很小.将试验数值与其他研究者的计算结果进行对比,证明了所推导的理论公式能较好地分析预测孔隙混合流体的压缩系数.     

浓香型白酒窖泥中总DNA提取方法的研究

本研究针对5种白酒窖泥总DNA提取方法（预处理＋DNA提取液＋SDS法,改进的化学裂解法,CTAB＋ SDS＋反复冻融,SDS细胞裂解法,玻璃珠＋CTAB＋溶菌酶法）,探索适合微生物多样性研究的细菌16S rDNA和真菌ITS-5.8S rDNA的PCR扩增的窖泥总DNA提取方法.结果表明,采用玻璃珠＋CTAB＋溶菌酶法和化学裂解法提取DNA无明显降解、重复性好,可用于后续细菌16S rDNA和真菌ITS-5.8S rDNA的PCR扩增.     

考虑应变强化的高压缩性黏土修正双曲线模型

研究了武汉地区高压缩性黏土弹塑性本构模型。基于Duncan E～v双曲线模型,对等压固结条件下CTC应力路径三轴实验数据进行了数据拟合,得到了该条件下的非线性应力应变关系,并将卸载-再加载试验曲线的平均斜率作为卸载模量,引入了加卸载函数作为判定加卸载的准则。将该模型嵌入有限元程序对三轴压缩试验进行数值模拟,并与Duncan模型数值解及试验曲线作对比。结果表明,该模型较Duncan模型能更好的体现正常固结黏土在CTC路径下的应力应变关系,特别是加载后期的应变强化效应,与试验曲线的最大相对误差不超过5％。     

应变历史对黏土剪切模量和阻尼比的影响

在50 kPa1、00 kPa、300 kPa和500 kPa固结压力下,对16个土样进行高循环次数剪切试验以测定应变历史对正常固结黏土动力特性影响。实验结果表明：在排水固结阶段随着固结时间推移,剪切模量曲线上升而阻尼比曲线下降,剪切模量变化因固结压力增大更明显,25 h后两者变化趋于稳定;等幅值应变控制循环加载时,动剪模量和阻尼比在振动50周期内变化明显,之后变化趋缓,其中阻尼比随循环周数呈双曲线型变化。试验中发现明确应变历史门槛标志,其中阻尼比受其影响比动剪模量更明显,这对评估应变历史对土动力特性影响具有重要意义,值得进一步深入研究。     

Cu2+对温州软粘土电阻率特性影响的试验研究

温州制革、电镀等轻工业发达,废水中Cu²⁺含量较高,多处地下水和土壤受到污染。选取典型温州软黏土,将土样重塑,加入不同浓度的Cu²⁺和适量水泥进行固化,通过测试不同土样电阻率来研究Cu²⁺对土体性能的影响。电阻率测试在改装的一维压缩固结试验中进行,压缩中部分土样电阻率变化不显著,但可量测到压缩过程中电阻率的变化规律。试验结果表明：电阻率可以很好地评估加入水泥之后土体性质的改变,在实际工程中可以用来反映土体的污染程度;土体在Cu²⁺含量和含水量很高时,不宜采用电阻率法评估土体污染压缩的过程。     

多孔建筑材料冻融现象研究中孔隙水冻结点的确定方法

为了定量地研究发生在多孔材料中的冻融现象,必须首先确定贮存在多孔材料中的液态水的冻结点。戌自由水不同,含湿多孔材料中孔隙水的冻地点是温度和液态水含量的函数,通过理论分析,提出了一种利用吸力势曲线或孔隙分布率曲线确定孔隙水冻结点的方法,这一方面已被应用到计算多孔材料冻融过程的模拟计算程序之中,大量的计算结果证明,该方法是有效的,作为该方法的应用,文中给出了一个模拟加气混凝土屋顶中结冰过程的计算实例。     

南方短时冻土抗剪强度指标C、φ值的试验研究

以2008年南方地区发生的极端冰雪灾害使土体短时冻结并融化后造成的地质灾害为背景,通过模拟极端冰雪环境,研究在短时冻结-解冻条件下,冻融作用、温度和含水量等因素对南方地区粉质粘土的抗剪强度指标C、φ值的影响.对不扰动土及重塑土试样进行大量直接剪切试验和环境扫描电镜试验,试验发现冻融前后土的C、φ值和微观结构均有一定的变化,并分析了正冻结土与正解冻土在不同温度及含水量下C、φ值的变化规律.     

冻融下预湿方式对塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结性能的影响

通过常压预湿和加压预湿两种方式对烧结页岩陶粒轻骨料进行处理,探究不同冻融循环次数下,塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋的粘结性能,着重分析了两种预湿方式下试件力学性能、粘结强度、荷载滑移曲线、粘结韧性的变化规律。试验结果表明：加压预湿试件的力学性能、极限粘结强度低于常压预湿试件,且加压预湿试件的破坏形态均为劈裂破坏;加压预湿试件的极限粘结韧性A_u随冻融循环次数增加而减小,残余粘结韧性A₈₀、A₆₀下降较为平缓,但常压预湿试件粘结韧性均高于加压预湿试件。建立了冻融环境下塑钢纤维轻骨料混凝土剩余粘结强度与抗压强度之间退化模型和粘结韧性退化模型,模型计算值与试验值吻合较好。     

冻融饱和粉砂动力性能试验

在软土地区,例如上海,98%的地铁联络通道、地下泵房以及越江隧道采用冻结法施工,但土体的冻胀融沉对地下建筑及周围环境的影响显著.尽管冻土的物理、力学特性得到较多关注,关于饱和冻融土动力特性的研究还不是很充分.试验设计了制样-脱模装置和饱和-冻融方法,采用动三轴系统进行冻融饱和粉砂动力试验.结果表明:制样-脱模装置和冻融、饱和方法满足粉砂制样、冻融和饱和要求.重塑粉砂高度、体积冻胀率随温度降低而增大,原状粉砂规律不明显.轴向应变与动孔隙水压力密切相关,动孔隙水压力前期迅速增加,随后震荡调整,约275次附近出现峰值,随后下降并维持一个相对恒定值.冻结温度-30℃时,土样累积塑性变形最大,冻结温度-20℃时,土样累积塑性变形最小,-10℃取得中间值.总体上,累积塑性应变随振动频率增加而减小,围压增大、动应力幅值减少能显著减小粉砂的累积塑性变形.提出的改进Stewart半对数累积塑性变形模型可以预测冻融饱和粉砂的累积塑性变形.     

超大直径高岭土样的固结压缩试验

为了研究固结仪尺寸对黏性土固结压缩特性的影响,设计制作了直径达470 mm的超大型固结仪．本文首先介绍了该仪器的构造以及试样制备和试验的方法;并给出了初始含水量为液限的3个大直径高岭土样固结压缩试验的结果并与相同土样标准固结试验的结果进行了比较;根据试验结果的分析,得出了有益于评价标准固结试验结果的结论．     

Coefficient of earth pressure at rest for normal,consolidated soils

In this study consecutive consolidated isotropically drained triaxial tests for the coefficient of earth pressure at rest(K0)were carried out to investigate its rules of evolution as well as its strength characteristics for normal,consolidated saturated silt under high pressure.The tests results indicate that: 1)for normal,consolidated saturated silt,K0 values increase as the consolidation stress increases at high pressure levels,while the nonlinear characteristics of K0 are inconspicuous compared to cohesive soils; 2)the Jaky and Roscoe equations,used to calculate K0,are only suitable for certain soils,but cannot represent these values for normal,consolidated saturated silt due to the variation in bilinear strength at high pressure; and 3)there are close relations between the nonlinear characteristics of K0 and the void ratio,measured in the tests.Both share the same functional form while under pressure.Based on our experimental results,we developed an empirical linear model to interpret the rules of nonlinear variation for the coefficient of earth pressure at rest.     

Design and fabrication of a large-scale oedometer

The most common apparatus used to investigate the load-deformation parameters of homogeneous fine-grained soils is a Casagrande-type oedometer. A typical Casagrande oedometer cell has an internal diameter of 76 mm and a height of 19 mm.However, the dimensions of this kind of apparatus do not meet the requirements of some civil engineering applications like studying load-deformation characteristics of specimens with large-diameter particles such as granular materials or municipal solid waste materials. Therefore, it is decided to design and develop a large-scale oedometer with an internal diameter of 490 mm. The new apparatus provides the possibility to evaluate the load-deformation characteristics of soil specimens with different diameter to height ratios. The designed apparatus is able to measure the coefficient of lateral earth pressure at rest. The details and capabilities of the developed oedometer are provided and discussed. To study the performance and efficiency, a number of consolidation tests were performed on Firoozkoh No. 161 sand using the newly developed large scale oedometer made and also the 50 mm diameter Casagrande oedometer. Benchmark test results show that measured consolidation parameters by large scale oedometer are comparable to values measured by Casagrande type oedometer.     

冻融条件下粉质黏土中吸附水和自由水动态变化规律

为了研究粉质黏土中吸附水和自由水在冻融时的动态变化特征,探索土体冻融过程中土水之间物理过程。采用新型分层核磁测量技术,开展了含水量（质量分数）分别为21.1%,16.8%和12.0%的粉质黏土在封闭条件下的冻融试验,并采用电子显微镜扫描了冻融后不同深度土体的微观结构。试验结果表明:随着土体冻结过程持续,不同深度土体中自由水和吸附水均减少,且冻结区和非冻结区的自由水相对减少量均大于吸附水相对减少量;土样融化时不同深度土体中自由水和吸附水均增加;此外冻融作用导致冻结区吸附水减少,自由水增加;而未冻结区的吸附水和自由水均减少;冻融后冻结区的孔隙数量和孔隙体积增加,而未冻结区孔隙数量和孔隙体积减小。冻结过程中土体吸附水和自由水动态变化差异与水分子作用势的不均匀空间分布有关;冻融前后土体吸附水和自由水的重分布是水分迁移和土体微观结构变化共同作用的结果。     

冻融环境对聚合物水泥砂浆粘结强度的影响

为了分析冻融环境对外墙外保温系统中聚合物水泥砂浆粘结强度的影响,根据寒冷地区温度变化情况,设计了聚合物水泥砂浆的配合比,在冻融环境条件下进行了不同冻融循环次数时聚合物水泥砂浆的粘结强度试验.探讨了冻融循环和胶粉掺量对聚合物水泥砂浆粘结强度的影响,得到了冻融环境条件下粘结强度的变化规律,分析了冻融环境对聚合物水泥砂浆粘结强度的影响机理.结果表明,随着冻融循环次数的增加,聚合物水泥砂浆的粘结强度逐步降低;随着胶粉含量的增加,聚合物水泥砂浆的粘结强度逐步增大.     

线性流变固结模型参数的回归反演分析法

提出了一种精度高、应用方便的线性流变固结模型参数非线性拟合方法。利用大型数据处理软件ori-gin7.5自定义函数二次开发功能,依据已有流变固结解析理论编制了相应的自定义拟合函数,并对5组萧山软土一维流变固结试验数据进行了回归分析,得到了三元件和四元件流变固结模型的参数,并分析了其变化规律。采用所得参数,利用解析理论计算了试样的沉降和超静孔压,并将理论计算所得沉降和孔压曲线与试验实测曲线进行了对比。结果表明:提出的拟合方法非常有效,拟合所得萧山软土线性流变模型参数有一定的规律,且按所得参数进行理论计算的沉降值与实测值非常吻合。     

混凝土随机冻融损伤三维预测模型

为了有效评估混凝土在冻融循环作用下的损伤,在混凝土损伤力学理论的基础上,结合实验测试建立混凝土冻融损伤预测模型,开展了引气混凝土在冻融作用后抗拉强度测试试验研究。针对混凝土的耐久性失效实质是一个内部损伤演变的逐步劣化过程,对混凝土试块进行网格离散,应用概率方法分析混凝土冻融随机损伤的累积发展过程,建立混凝土损伤演化的三维多元Weibull分布模型,基于梯度法进行参数估计,采用实测数据进行模型验证,设计了相应算法,采用C＋＋语言编制程序进行计算,建立适用于冻融条件下的混凝土耐久性随机预测模型。数值和实测数据显示,随着冻融次数的增加,混凝土的损伤呈现非线性增长趋势。     

轴向循环加载条件下人工制备结构性土力学特性

为探讨结构性土的力学特性和变形机理,对人工制备的弱胶结结构性土样进行了轴向加载—卸载—再加载的三轴压缩试验,分别在围压为25和100 kPa时进行了固结排水和固结不排水压缩试验.结果表明:随着荷载的逐渐增加,结构性土样的结构逐渐弱化,其特性逐渐趋向重塑土的特性;在固结排水条件下,在整个轴向加载—卸载—再加载过程中,结构性土样总体上体积收缩.但在轴向应变较小,颗粒间的胶结保持较完好时,在卸载时会出现局部剪胀或体积收缩不明显,区别与重塑黏土的特性;在固结不排水条件下,产生正的孔压,轴向卸载时,在应变较小的情况下,孔隙压力减小,在应变较大的情况下,孔隙压力增大,且围压大时孔隙压力增加的量值大.     

中砂融沉位移与单桩负摩阻力关系的试验研究

基于模型试验,分析了饱和中砂融化沉降位移随时间的变化、单桩负摩阻力与融沉位移的关系．在析冰融化阶段,试样析冰表面位移与时间呈近似线性关系,而在颗粒重分布阶段的位移数值甚小;与此两阶段相对应,试样颗粒骨架表面位移可分为近似线性和非线性两部分,非线性段的贡献来自于融后颗粒重分布;单桩负摩阻力随融化过程呈良好的线性关系,但在两阶段中负摩阻力产生和增加的机理不同．在颗粒重分布阶段,颗粒骨架表面位移虽仅占其总位移的９．７％ ,但负摩阻力却增加了近１８％ ．