基于土水特征曲线预测城市固体废弃物（MSW）非饱和渗透系数研究

基于对人工配制的城市固体废弃物（ MSW ）的土水特征试验,研究了不同有机含量、不同孔隙比下 MSW 的非饱和渗透系数,得到了 MSW 非饱和渗透系数随有机含量和孔隙比变化的定量关系式。研究结果表明在双对数坐标系下, MSW 的气相和液相非饱和渗透系数和吸力几乎为线性关系;对于相同的吸力作用,孔隙比越大,其液相和气相非饱和渗透系数也越大;总体上液相非饱和渗透系数的变化范围为 10 ^{- 11} ～ 10 ^{- 5} cm/s ,气相非饱和渗透系数的变化范围为 10 ^{- 5} ～ 10 ^{- 2} cm/s 。与有机含量的变化相比,孔隙比的变化对 MSW 非饱和渗透特性的影响较为明显。公式验证表明,利用该方法预测已知成分和孔隙比的 MSW 的非饱和渗透系数是可行的。     

干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征影响的试验研究

利用非饱和土固结仪对原状非饱和黄土进行常含水率固结试验,试验中分别选用3种不同干密度、6种不同含水率试样,分析天然干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征的影响。试验表明,原状非饱和黄土的吸力随着试样含水率的增大而降低,干密度对土水特征曲线有不可忽视的影响。同一含水率下,原状非饱和黄土的吸力随着天然干密度的增大而增大;提出吸力临界荷载的概念,干密度相同时,吸力临界荷载随着含水率的增大而降低;含水率相同时,吸力临界荷载随着干密度的增大而增大。含水率一定时,竖向荷载引起的干密度变化与初始干密度变化对吸力的影响是不相同的;竖向应力对土水特征曲线影响较小,可以用无荷载条件下的土水特征曲线来描述其吸力状态。最后,提出原状非饱和黄土土水特征曲线函数经验表达式。     

干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征影响的试验研究

 利用非饱和土固结仪对原状非饱和黄土进行常含水率固结试验,试验中分别选用3种不同干密度、6种不同含水率试样,分析天然干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征的影响。试验表明,原状非饱和黄土的吸力随着试样含水率的增大而降低,干密度对土水特征曲线有不可忽视的影响。同一含水率下,原状非饱和黄土的吸力随着天然干密度的增大而增大;提出吸力临界荷载的概念,干密度相同时,吸力临界荷载随着含水率的增大而降低;含水率相同时,吸力临界荷载随着干密度的增大而增大。含水率一定时,竖向荷载引起的干密度变化与初始干密度变化对吸力的影响是不相同的;竖向应力对土水特征曲线影响较小,可以用无荷载条件下的土水特征曲线来描述其吸力状态。最后,提出原状非饱和黄土土水特征曲线函数经验表达式。     

膨胀土增湿过程中吸力–孔隙比–含水率关系

通过不同初始孔隙比条件下的土水特征试验及增湿试验,研究了膨胀土的土水特征曲线拟合参数及体积膨胀曲线拟合参数与初始孔隙比的关系,采用曲面拟合法建立了孔隙比与重量含水率及初始孔隙比的关系曲面、孔隙比与吸力及初始孔隙比的关系曲面、重量含水率与吸力及初始孔隙比的关系曲面、体积含水率与吸力及初始孔隙比的关系曲面。试验结果表明,在重量含水率(或吸力)–初始孔隙比–孔隙比坐标系中的体变曲面由饱和部分及非饱和部分组成;在增湿过程中,曲面由非饱和区进入饱和区的转折点对应的重量含水率随着初始孔隙比的增大而增大,转折点对应的吸力随着初始孔隙比的增大而减小;在吸力–初始孔隙比–重量含水率或体积含水率坐标系中,与特定初始孔隙比对应的土水特征曲线是纵坐标恒定的平面曲线;在吸力–孔隙比–重量含水率或体积含水率坐标系中,与特定初始孔隙比对应的土水特征曲线是纵坐标在变化空间曲线,它能同时表示初始孔隙比的影响及试验过程中孔隙比的变化。     

非饱和土土水特征曲线特性研究

土水特征曲线是岩土工程界的热点问题。土水特征曲线是土的含水率或饱和度随基质吸力变化的一个特征曲线。饱和土是由气态、液态、固态三相比例指标组成。饱和土体土水特征曲线研究基本成熟,非饱和土体土水特征曲线特性研究还有不足。文章利用英国欧美GDS三轴仪测得围压值不变但基质吸力变化下的非饱和土土水特征曲线的试验数据,并绘制土水特征曲线,结果表明,基质吸力小于100 kPa,粘聚力与基质吸力是非线性增长,增长曲线逐渐变缓;基质吸力大于100 kPa,粘聚力与基质吸力呈线性增长。     

郑开下穿越工程非饱和土强度特性试验研究

利用气相法和渗吸法获取了郑开工程由于降水施工引起的非饱和砂质粉土和粉质黏土的土-水特征曲线,特征曲线显示,两种非饱和土的减饱和过程都具有明显的阶段特征.然后根据土-水特征曲线,对两种非饱和土进行了直剪试验研究,得到如下结论:在低吸力范围内非饱和砂质粉土和粉质黏土的抗剪强度与吸力基本上呈线性增长关系,并得到两种非饱和土的抗剪强度参数φb分别为8.5°和4.9°.该工程非饱和土强度特性的室内试验研究,为工程地表沉降控制和掌子面稳定性分析等提供了重要的基本数据和理论参考.     

高吸力下广西重塑红黏土吸力与含水率关系试验研究

吸力对非饱和土的性质有着重要的影响,探讨吸力与非饱和红黏土含水率之间的关系可以有效地服务地方经济。用蒸汽平衡法研究了高吸力段(3~368 MPa)广西贺州红黏土持水特性。研究表明,质量含水率或者饱和度随着控制吸力的增加而减小,随着吸力的降低而增大;本组试验在控制吸力值为21.82 MPa时,曲线存在突变点,此时试样吸排水速率发生比较大的变化;脱湿曲线与吸湿曲线间存在滞回效应,吸力值小于突变点的时候,滞回现象明显。不同初始含水率的土样对应的吸力与含水率间关系曲线基本重合,而吸力与饱和度间关系曲线则不重合,主要与含水率的变化和土体的胀缩变形不成正比有关,孔隙比和吸力间的关系曲线也进一步说明了这一点,因此分析红黏土土水特征时要根据实际情况选用坐标变量。所获结果为当地边坡土体持水特性分析提供了基础数据,有助于该地区工程实践的防灾减灾。     

郑开下穿越工程非饱和土强度特性试验研究

利用气相法和渗吸法获取了郑开工程由于降水施工引起的非饱和砂质粉土和粉质黏土的土-水特征曲线,特征曲线显示,两种非饱和土的减饱和过程都具有明显的阶段特征。然后根据土-水特征曲线,对两种非饱和土进行了直剪试验研究,得到如下结论：在低吸力范围内非饱和砂质粉土和粉质黏土的抗剪强度与吸力基本上呈线性增长关系,并得到两种非饱和土的抗剪强度参数φ^k分别为8．5°和4．9°。该工程非饱和土强度特性的室内试验研究,为工程地表沉降控制和掌子面稳定性分析等提供了重要的基本数据和理论参考。     

净平均应力对非饱和重塑黄土渗水系数的影响

为了研究净平均应力对非饱和重塑黄土渗水系数的影响,本文借助考虑净平均应力影响的广义土水特征曲线,应用间接方法预估渗水系数。对重塑黄土试样进行了四个控制净平均应力为常数而基质吸力逐步增大的三轴收缩试验。采用Van Genuchten模型对试验获取的土–水特征曲线进行拟合,通过拟合的连续曲线预测了不同净平均应力下非饱和重塑黄土的渗水系数。结果表明:净平均应力对土–水特征曲线的影响有明显规律,同一基质吸力下,净平均应力越大,试样的体积含水率越小,在一定吸力范围内,体积含水率与取对数基质吸力的关系曲线近似呈直线;渗水系数随基质吸力的增大而减小,同一基质吸力下,净平均应力越大渗水系数越小,较低净平均应力下基质吸力与取对数渗水系数的关系曲线近似呈直线,随着净平均应力的增加,关系曲线变为明显的折线。所得的成果为预测黄土地区高填方的增湿变形、降雨入渗下的边坡稳定性评价等方面提供了科学依据。     

考虑孔隙比和水力路径影响的非饱和土土水特性研究

以非膨胀性黏土为试验研究的对象,利用压力板法研究了初始孔隙比对不同水力路径下非饱和压实土土水特性的影响。试验结果表明,不同初始孔隙比土水特征曲线均存在明显的滞洄现象;当吸力大于某一值时,以含水率与吸力关系表示的话,不同初始孔隙比主脱湿土水曲线几乎重叠;以饱和度与吸力关系表示,初始孔隙比对土水特征曲线存在较大的影响。还提出归一化处理全吸力范围内不同初始孔隙比土水特征曲线的方法。最后,在归一化的处理方法基础上,提出了考虑初始孔隙比影响的非饱和土滞洄特性的模拟方法,并利用相关实测数据加以验证。     

路堤土质边坡土性参数的变异性分析

对土的物理参数、力学参数的变异性进行了分析,并探讨了土性参数的变异性对路堤边坡稳定性的影响,得出对于边坡的稳定性分析应在定值法分析的基础上进行可靠度分析,而不应当仅仅进行简单的力学定值分析而判定边坡质量状态的结论。     

离子土固化剂改良膨胀土的机理研究

以河南安阳典型弱膨胀土为研究对象,分别对素土及离子土固化剂（Ionic Soil Stabilizer,简称ISS）改良土进行一系列的理化试验研究,通过标准吸湿含水率试验分析土体吸湿持水能力的变化;通过X射线衍射、傅立叶红外光谱测试、阳离子交换量及可交换阳离子成分测定、Zeta电位、比表面积,扫描电镜试验分析土体矿物组分、晶体结构、电化学性质及表面属性等反映土体胀缩本质因素的变化规律。试验结果表明：膨胀土经离子土固化剂处理后,吸湿持水能力下降,膨胀能力变弱,土样矿物成分未发生明显变化,但蒙脱石类矿物d₀₀₁晶层间距变小,层间水合度降低;通过离子交换,ISS置换出膨胀土体颗粒表面亲水性阳离子,促使土体阳离子交换量减小,可交换阳离子主要成分为Ca²⁺;改良土体ξ电位降低,土颗粒间连接力增强,比表面积减少。ISS改良机理可解释为通过离子交换,吸附,包裹等一系列复杂的表面物化反应,降低黏土矿物晶层间“水敏性”,改变土颗粒表面的双电层结构,促使结合水膜厚度减薄,从而降低了土体的膨胀性,水稳定性。     

非饱和土的性状及膨胀土边坡稳定问题

主要叙述非饱和膨胀土及其边坡稳定研究方面的新进展。首先讨论了非饱和土研究中与土坡稳定性有关的若干重要特性,指出非饱和土的气 水形态问题是非饱和土研究的一个基本问题。并提出随含水率由小变大,非饱和土存在四种气 水形态,不同气 水形态的土具有不尽相同的性状。然后,对非饱和土的吸力和土水特征曲线以及不同气 水形态下的强度作了讨论,并对非饱和土的本构关系作了简要的介绍。接着以南水北调中线膨胀土渠道工程为背景,以吸力问题为中心,对非饱和膨胀土边坡滑动的各种内在的和外界的因素进行了分析,尤其对新近研究的降雨入渗和裂隙影响的研究进行了定量的分析,改变了以往对这方面只进行定性研究的情况。在此基础上对边坡失稳的机理和考虑裂隙及雨水入渗的稳定分析方法进行了研究。     

水泥稳定土处治盐渍土软土地基试验研究

通过 S201线水泥稳定土处治试验盐渍土软土地基研究,找出了水泥稳定土处治盐渍土软土地基的合理厚度,以完善盐渍土地基处治设计及施工工艺,为盐渍土湿软地基处治提供参考.     

非饱和土土水特性试验研究

在改进的非饱和土三轴仪上对洛阳地区非饱和土开展了三轴试验,并依此对非饱和土土水特性、试样重塑对基质吸力的影响进行了分析研究。研究表明:试件的基质吸力随围压的增大而非线性减小,基质吸力随饱和度的增大而连续减小,饱和度与基质吸力的关系是连续的。     

土钉支护技术在软土基坑中的应用

土钉支护技术近年来已在我国高层建筑的深基坑开挖施工中得到愈来愈多的应用，本文作者通过对具体项目的实践，透析了该技术在运用中的一些问题，具有一定的借鉴作用。     

脂肪族离子固化剂改性水泥土的机理研究

水泥基材料加固土(水泥土)存在早期强度低、易开裂变形等性能缺陷。为对其改性,在水泥土中掺入含水率体积1/300～1/50不等的新型土壤固化材料,离子固化剂(ISS)。通过无侧限抗压强度试验、体积化学减缩试验,探究了ISS改性水泥土的可行性,并通过对表面吸附特性、物相构成演变、微结构特性的表征及分析,对ISS改性水泥土的机理进行了系统的研究。结果表明:ISS分子对于水泥土各组分具有显著的选择吸附性;ISS掺入水泥土后,能够提升体系内各组分的分散性并降低黏土矿物结合水的能力,进而加速土体内水化反应产物的生成,优化土体孔隙结构,提升土体强度并增大体积化学减缩;最优ISS掺量为1/150,过量的掺入会减弱ISS的改性效果,但可降低水泥土体积的化学减缩。相关成果可为离子固化剂应用于水泥土的改性提供一定的参照。     

Effect of cation exchange capacity of soil on stabilized soil strength

While a certain correlation between the cation exchange capacity (CEC) of the soil and the strength of the cement stabilized soil has been reported, the mechanism remains unclear. In this research, a set of soil samples with different CECs were stabilized with different proportions of cement and calcium hydroxide (Ca(OH)₂, CH). The influence of soil CEC on the strength of the stabilized soil was investigated by analyzing the CH saturation in the pore solution and measuring the strength of the stabilized soil specimens. It is revealed that cation exchange in the soil can reduce the CH saturation of the stabilized soil. If the CEC of the soil is too high, the CH in the pore solution of the stabilized soil cannot reach the saturation level, and further cation exchange would then consume the Ca²⁺ ions which should be originally used to generate calcium silicate hydrate, thus result in the poor strength of the stabilized soil.     

European soil sampling guidelines for soil pollution studies

The soil sampling guidelines used in European countries (ESSG), as kindly provided by the national institutions which participated in the project, have been recorded, studied, evaluated and presented in this paper. The aim has been to ascertain what soil sampling guidelines exist in Europe; to detect similarities and differences (comparable results), advantages and deficiencies; to identify incompatible strategies and evaluate how methodologies might affect data quality; to investigate sources of deviations or uncertainties; to improve comparability and representativeness of soil sampling; to investigate the need for harmonised sampling guidelines; and to develop suggestions for standard operating procedures (SOP). Soil sampling guidelines throughout Europe differ as to whether they are applied by law, or used throughout the country. In some countries these are ISO/DIS related or based (ISO 10381-1, 1995; ISO 10381-2, 1995), or are produced by a scientific society or a standardisation body. As far as sampling strategy is concerned, not all sampling guidelines clearly describe the sampling scale, the specifications for contamination risk precautions, the sampling plan and protocol structure and the pre-analysis treatment of the soil samples. The purpose for sampling, in descending order of frequency, is soil pollution, soil fertilisation, general soil monitoring, background risk assessment, or else it is not specified. The majority of countries do not sample the top organic matter separately. Sampling depth is either related to the morphogenetic horizon or to ad hoc sampling depth, which is not specified in all cases. They suggest mass- and volume-related soil sampling, while the sampling pattern is not presented in all national guidelines. The criteria for area, site, unit, sub-unit, and point selection are mainly based on pedology and land use, following the history and pre-screening information or geology, or is site related. Some guidelines suggest the division of sampling units into sub-units. The sampling pattern is mainly grid sampling, grid and random sampling, or not mentioned. Sampling density inside the sampling unit either varies greatly or it is not mentioned, while the size of the sampling unit varies widely. Most guidelines require the collection of composite instead of simple samples, while some prefer sampling soil profiles. In the European SSG many technical details and steps are either not defined or vary, while in the pre-analysis treatment quality assurance (QA) and quality control (QC) approaches are used either both in the lab and in the field, or only in the field, or are not mentioned. The common points and the points in which harmonisation could be started or achieved are discussed.     

Influence of relative density of soil on performance of fiber-reinforced soil foundations

An experimental study has been carried out for studying the influence of combinations of relative densities of two layered soil system. The model tests have been performed for the case of circular and ring footings resting on randomly distributed fiber reinforced sand (RDFS) layer overlying unreinforced sand bed. The influence of relative density on, different type of footings i.e. circular and ring (r_i/r_o = 0.3, 0.4, 0.5, 0.6) footings; percentages of fiber in RDFS layer i.e. 0.5%, 0.75%, 1.00%, and 1.25%; and thickness of RDFS layer i.e. 0.5B, 0.75B, and 1.00B have been studied. Results have indicated that relative density, of both the RDFS layer as well as the bottom unreinforced sand layer, significantly influences the ultimate bearing capacity as well as the settlement. Improvement in terms of bearing capacity ratio (BCR) is more when top RDFS layer is compacted at 70% relative density with bottom unreinforced sand having 30% relative density. Moreover, in terms of settlement reduction, maximum improvement is observed when both the layers were compacted at 70% relative density.