密度及应力水平对珊瑚砂强度变形特性影响

为研究密度与应力水平对珊瑚砂强度和变形特性的影响,利用三轴仪,对珊瑚砂试样开展了一系列不同密度、不同应力水平条件下的三轴固结排水剪试验。根据试验结果分析了珊瑚砂密度和应力水平对其应力应变、体积变形特性及强度特性等的影响。结果表明,不同相对密度的试样均表现出剪胀特性,同一初始密度的试样,围压越大其剪胀现象越不显著。珊瑚砂初始切线模量随着围压和相对密度的增大而增大,可近似用直线表示,并建立了初始切线模量与相对密度和围压的关系式。相变点应变随围压的增大而增大,随相对密度的增大而减小。珊瑚砂强度指标φ₀和Δφ随着相对密度的增大而呈线性增大趋势。     

堆石料在不同应力路径下的颗粒破碎特性

采用大三轴试验设备,对直径为300 mm、高为600 mm的圆柱体堆石料试样进行了三种不同应力路径的固结排水试验,包括常规三轴压缩试验、等平均应力试验及等向压缩试验,探讨不同应力路径下堆石料的颗粒破碎特性,常规三轴压缩试验围压为200、400、800、1 200 k Pa,等平均应力试验平均应力为200、400、600、800 k Pa。试验结果表明,应力路径对堆石料的颗粒破碎特性有很大的影响。常规三轴压缩试验的应力—应变关系近于双曲线,低围压时试样先剪缩后剪胀、高围压时剪缩;等平均应力试验的应力—应变曲线呈应变软化型,体变表现为先体缩后剪胀。计算得到的颗粒破碎指数表明,等平均应力试验的颗粒破碎最为严重,等向压缩试验的颗粒破碎轻微。     

密实度对砂卵砾石料强度及变形特性的影响

为研究试样相对密度对砂卵砾石料强度及变形特性的影响,对4组不同相对密度的砂卵砾石料进行不同围压下的中型三轴固结排水剪切试验。试验结果表明:在试验的相对密度范围内,随着围压增大,相对密度小的试样应力应变曲线硬化特征逐渐明显,而相对密度大的试样无论围压大小,应力应变曲线都呈应变软化型;试样在剪切过程中均表现出不同程度的剪胀性;试样抗剪强度指标φ和φ0随着试样相对密度Dr增大而增大,c和Δφ随Dr增大而减小,并建立了试样抗剪强度与相对密度的函数关系式;割线模量、切线体积模量都随Dr增大而增大,可近似用线性关系表示。     

颗粒级配对珊瑚砂微生物固化影响研究

对不同颗粒级配的珊瑚砂试样在相同条件下进行了微生物固化试验,研究颗粒对细菌的吸附性、固化体无侧限抗压强度与渗透系数、干密度增量的关系及内部碳酸钙的微观分布,分析颗粒级配及初始孔隙比对固化效果的影响。试验结果表明:低孔隙比试样对细菌的吸附性更好,适中的孔隙比能保证砂颗粒对细菌的吸附性与渗透性达到最优平衡;固化体无侧限抗压强度在1 MPa^3 MPa范围内,应力-应变曲线均为软化型,颗粒错动与薄弱结构面导致阶段性应力峰值的出现;抗压强度随干密度增量的增加而增大,随渗透性增大而减小,孔隙比约为1的级配不良试样固化效果最好;固化后孔隙比高的级配良好试样颗粒间碳酸钙黏结较少,孔隙比低的级配不良试样颗粒表面碳酸钙包裹覆盖更好,颗粒间碳酸钙分布更连续均匀。     

颗粒破碎对砂砾石料强度与变形特性的影响

砂砾石料是土石坝等工程的主要建筑材料,高应力状态下砂砾石料的颗粒破碎效应加剧,会显著影响其强度及变形特性,甚至威胁工程安全。以前坪水库筑坝砂砾石料为例,开展了不同围压、不同相对密度下三轴固结排水试验,分析了砂砾石达到临界状态之后的颗粒破碎规律与强度变形特性。研究表明,砂砾石料的级配在三轴试验前后都能用分形维数较好地描述,且分形维数与围压之间存在显著的线性关系,而与相对密度基本无关。这说明,围压是影响砂砾石料颗粒破碎程度的主要因素,相对密度的影响则可忽略。砂砾石料临界状态偏应力与围压正相关,而与相对密度无关。体积变形则受围压和相对密度的共同影响,围压越小、相对密度越大则体变的剪胀性越显著,反之则剪胀性越弱甚至无剪胀。     

堆石料的临界状态探讨

高应力水平时堆石料的颗粒破碎对其强度和变形机理有重要影响。为此,本文对堆石料进行了固结应力从400kPa到4MPa的18组固结排水和固结不排水常规三轴压缩试验,及6组等向压缩试验。结果表明:(1)围压低时颗粒破碎轻微,固结排水时试样剪胀,固结不排水时孔压先增加后稍有降低;围压高时颗粒破碎严重,固结排水时试样剪缩,固结不排水时孔压也是先增加后降低;等向压缩时随着平均有效应力增加颗粒逐渐破碎,但不明显;(2)不同的固结应力时,在排水条件和不排水条件下试样都趋于临界状态;(3)堆石料的临界状态在q-p′平面和e-lgp′平面均为非线性变化。最后提出了堆石料的临界状态的数学描述并较好地验证了试验结果。     

不同应力路径下粗粒料的颗粒破碎试验研究

采用大型三轴试验机,对粗粒料进行了常规三轴、等p和等应力比等不同应力路径的试验,研究了粗粒料在不同应力路径下的颗粒破碎情况,分析了应力路径对颗粒破碎和强度特性的影响,并对颗粒破碎与塑性功之间的关系进行了探讨。试验结果表明,应力路径对粗粒料的强度特性影响并不显著;颗粒破碎主要与加载过程中输入的塑性功有关,颗粒相对破碎率随着输入塑性功的增大而增大,与塑性功呈较好的双曲线关系;颗粒破碎的增加将导致峰值内摩擦角的减小,峰值内摩擦角与颗粒相对破碎率之间呈线性关系。     

不同应力路径下粗粒料的颗粒破碎试验研究

采用大型三轴试验机，对粗粒料进行了常规三轴、等p和等应力比等不同应力路径的试验，研究了粗粒料在不同应力路径下的颗粒破碎情况，分析了应力路径对颗粒破碎和强度特性的影响，并对颗粒破碎与塑性功之间的关系进行了探讨。试验结果表明，应力路径对粗粒料的强度特性影响并不显著；颗粒破碎主要与加载过程中输入的塑性功有关，颗粒相对破碎率随着输入塑性功的增大而增大，与塑性功呈较好的双曲线关系；颗粒破碎的增加将导致峰值内摩擦角的减小，峰值内摩擦角与颗粒相对破碎率之间呈线性关系。     

考虑级配影响的堆石料强度与变形特性

利用大型三轴仪选用一种典型堆石料,通过设置4种级配、4种相对密度开展一系列不同围压作用下的大型三轴压缩试验,以研究级配、密度、应力状态等因素对堆石料强度与变形特性的影响。基于以上试验,对比分析不同级配、不同密度、不同围压条件下堆石料的应力变形特性,结果表明:试样颗粒越粗,剪切过程中试样越呈现应变硬化和压缩变形特性,随着颗粒逐渐变细,应变软化和剪胀特性愈加明显;堆石料强度与变形特性不仅与其密实和所处的应力状态有关,而且初始级配对其强度与变形特性有显著影响;堆石料强度包络线符合幂函数关系,并通过分析计算验证了其合理性与正确性。分析结果为进一步研究堆石料的状态相关剪胀理论及状态相关本构模型奠定了基础。     

重塑黄土等应力比三轴压缩试验研究

通过对陕西子洲重塑黄土进行三轴压缩试验,探讨和分析了不同等应力比、不同初始固结围压、不同初始干密度以及不同初始含水率对重塑黄土强度特性的影响。试验结果表明:黄土强度特性随初始固结围压、初始含水率以及初始干密度的变化规律与常规三轴压缩试验的变化规律一致;试验黄土的强度随等应力比k的变化而变化,k增大,黄土的强度也随之增大,k减小,黄土的强度也随之减小;侧向压力在随着竖向应力的微小变化下,土体破坏时的主应力值大幅度提高,使得土体的承载力大大提高,进而使得工程更加经济。     

海涂冲刷观测工艺实践

海涂冲刷观测在使用声纳测深、测量仪器测量不甚合理的情况下，设计了一套适用于海涂冲刷观测、制作结构简单、使用成本低、具有自沉功能的冲刷观测装置工艺。     

水流剪切对细颗粒泥沙絮凝作用实验研究的综述

综述了实验揭示的水流剪切条件与絮团特征参数(尺寸、分形维数)之间的关系,总结了同向絮凝的机理研究,并就絮凝实验研究过程中的一些问题提出了建议.     

煤炭采空区对水库渗漏影响研究

结合咸阳市某拟建水库的工程地质条件及采空区赋存状况,通过现场试验,探查了采空区边缘裂隙带分布特征,在分析采动对岩体完整性及渗漏性影响的基础上,评价了采空区的稳定性及其对水库渗漏性的影响。评价结论认为,水库水体荷载不会引起采空区"活化",采空区对拟建水库渗漏影响较小。现阶段,采空区引起的水库增加的极限渗漏量为1 004.41 m3/d,约占水库设计年平均流域径流量的0.87%,随着时间推移,采空区将逐步趋于稳定,渗漏量将逐步降低。鉴于此,建议对采空区加强监测。     

红柳根系对塔里木河岸坡土体起动规律影响研究

为了研究红柳根系对塔里木河岸坡土体起动的影响规律,对不同植被根系体积密度及不同的根系分布方式下的根-土复合体进行起动特性试验,并分析植被根系影响下起动切应力变化规律,得到了根系影响下河岸土体起动切应力与植被根系体积密度及土体干密度的定量关系式。试验结果表明:不同根系放置形式土体抗水流冲刷的由大到小分别为相交放置,竖直放置,倾斜放置。当有红柳根系覆盖河岸土体时,土体的起动切应力得到了明显提高。     

透视地球工程对全球陆地不同重现期极端降雨强度的潜在影响

全球气候持续增暖背景下地球工程逐渐成为国际气候谈判中的焦点话题。基于2020—2099年BNU-ESM模式地球工程和RCP 4.5情景下的非地球工程日值降水数据,采用超阈值取样和韦伯分布计算极端降雨强度,并对比两种情景下的极端降雨强度差异特征;最后对比地球工程实施的2020—2069年和结束后的2070—2099年的极端降雨量差异特征。结果表明:(1)2020—2099年两种情景下的极端降雨(包括强降雨和极端强降雨)强度的空间格局并未出现根本差别,反而具有较好的一致性,表明地球工程实施未对极端降雨强度的空间高低分异格局产生颠覆性影响。(2)地球工程对低强度极端降雨影响较小,对高强度极端降雨影响较大,并呈现出区域差异性,且随着重现期增加,差异特征逐渐增大。(3)地球工程使得强降雨强度在干旱地区减弱,而在湿润地区增强,且对北半球陆地的影响明显高于南半球陆地。(4)2020—2069(2070—2099)年地球工程实施期间南半球陆地极端降雨量趋于增多(减少),北半球陆地趋于减少(增多);整体而言地球工程实施的2020—2069年抑制了极端降雨量增多,而2070—2099年则促进了极端降雨量增多。研究成果对于认识地球工程对极端天气气候的影响具有一定的参考价值。     

矿物掺合料对水泥水化性能的影响研究

为综合判定抚顺、鸡西、石河子、六枝、淮南和中梁山六个地区的煤矿石的活性情况,通过煅烧手段和XRD测试方法对煤矸石进行试验分析,得出结论:当煅烧温度为800～900℃时,高岭土等粘土矿物会转变为类偏高岭石相,基本上不含硅铝尖晶石和莫来石相;煅烧温度为900～1 000℃时,高岭土虽仍以偏高岭石相为主,但开始出现硅铝尖晶石和莫来石;1 000～1 200℃,高岭土的莫来石化进一步增加;当煅烧温度达到1 200℃,煅烧产物的莫来石特征峰已明显增强,已由偏高岭土转变为莫来石相,主要成分是莫来石和非晶质二氧化硅;通过对比得出六个不同地区的煤矸石最佳活化温度为900℃,并且煤矸石的活性主要来源于高岭土等黏土和长石类矿物在高温下形成的无定型SiO_2和Al_2O_3。因此,在水泥水化过程中,煤矸石中的SiO_2和Al_2O_3会和Ca(OH)_2发生反应,使得化学平衡方程向左移动。     

纳米材料对混凝土耐久性和功能性影响研究

为了探究纳米混凝土耐久性和功能性研究的进展与困境,对不同种类纳米材料对混凝土耐久性和功能性的影响进行了分类整理和分析,并对纳米材料在混凝土中的应用前景进行了展望。研究发现:(1)纳米材料可以有效改善混凝土孔隙结构,并且参与混凝土水化,从而提高混凝土的抗冻、抗渗、抗冲磨、抗腐蚀等耐久性能;(2)纳米材料的掺入还可以使混凝土产生压敏导电性能、光催化自清洁性能以及电磁屏蔽性能,具有广阔的应用前景;(3)目前纳米混凝土存在纳米材料造价较高且过量掺加会使优化效果降低的问题。因此,从经济和性能两方面考虑,纳米材料在混凝土中的掺加存在一个最优掺量。最后给出了两个典型工程案例介绍纳米混凝土在水工建筑物中的成功应用,为纳米材料在混凝土中的应用提供有价值的参考。     

环境条件对高强混凝土性能影响的试验研究

 评价了变化的环境条件对新拌和硬化的高强混凝土性能的影响。采用试验室人工模拟的方法,研究了气温（T）、风速（υ）以及相对湿度（RH）对混凝土塑性收缩、抗压强度和孔隙构造的影响。结果表明：暴露的环境条件对新拌和硬化的高强混凝土的性能影响很大。混凝土的水蒸发速率、收缩变形、开裂面积都随着环境温度和风速的增加而增大,随着相对湿度的升高而降低;与低温和高相对湿度相比,塑性收缩裂缝在过高的温度和低相对湿度时开裂得更早,裂缝在有风时比无风时开裂早。拌和及养护的温度高,混凝土抗压强度低。在混凝土试件中,总的粗大孔在40℃浇注和养护时比在30℃浇注和养护时要多。变化的风速和相对湿度对混凝土的抗压强度有一定的影响。       

深层岩石二次人工致裂缝效果影响因素分析

针对深层岩石二次人工致裂缝过程中影响因素复杂、施工技术界限模糊等问题,以泌阳凹陷赵安鼻状构造 HTY 三段地层为例,采用二维二相油藏 － 裂缝系统模型结合正交试验方法,定量分析含水饱和度、地层压力、有效渗透率、压裂规模等因素对岩石二次人工致裂缝效果的影响,确定深层岩石二次人工致裂缝施工过程中的关键因素,确立施工技术界限。结果表明: 岩石二次人工致裂缝效果与地层压力、储层渗透率、施工规模、地层含油饱和度及油层有效厚度成正比,影响该区块二次人工致裂缝效果的主要因素为含水饱和度、有效渗透率、地层压力和人工致裂缝长度; 岩石二次致缝技术界限为地层压力保持水平 ＞ 70% 、含水饱和度≤50% 、有效渗透率≥0. 5 × 10^ － 3μm^2。以此作为该区块人工致裂缝选井选层依据,配套施工工艺,现场单井二次人工致裂缝效果良好。     

人工渠道糙率系数影响因素的试验研究

通过物理模型试验资料分析,探讨了矩形渠道的糙率与渠道水深、弗汝德数的变化规律。分析得出:当底坡不变时,随着弗汝德数Fr的增大,糙率n值逐渐减小。在缓流渠道中,渠道糙率n随弗汝德数Fr变化的速率很快;在急流渠道中,渠道糙率n值随弗汝德数Fr的速率较慢。糙率系数n随水深h的变化关系与流态有关。缓流中,随着水深h的增大,糙率n值减小;急流中,当弗汝德数11.51时,糙率系数n随水深h的增大而增大。