饱和黏土非达西渗透特性试验研究

利用改造过的渗透固结仪,通过交叉,进行固结试验和渗透试验,对河南某地饱和黏土在不同固结压力下的渗透规律进行了研究.试验证明,该种饱和黏土中的渗流存在偏离Darcy定律的现象,并可用Hansbo的非线性分段模型来描述.试验结果表明,黏土渗透性与孔隙比呈非线性关系,黏土渗透性随固结压力增加呈现非线性减小.在此基础上分析了相关渗透参数与孔隙比之间的关系.     

萧山黏土非达西渗流性状的试验研究

针对传统固结理论不能考虑非达西渗流的不足，研究了渗流速度与水力梯度的非线性关系，总结出4种非达西渗流模型来研究在加载条件下土的渗透性的变化规律.利用GDS高级固结仪对萧山黏土试样进行了固结渗透联合试验，设定了多级常水头渗透试验并整理出渗流速度、水力梯度等相关试验结果，分析了非达西渗流模型的土性参数.试验与分析结果表明，三参数模型、幂指数模型和非线性分段模型这3种非达西渗流模型的拟合效果较好；折线渗流模型简单实用，在特殊情况下可以简化为线性渗流模型或达西定律.4种非达西渗流模型对于萧山黏土的渗流特性研究都是适用的.     

流变对饱和黏土一维非达西渗流固结的影响

引入修正的孔隙比变化值和时间对数的线性关系式来描述正常固结饱和黏土固结过程中的流变现象,并采用Hanso渗流方程代替达西定律,推导了一维流变固结方程,然后引入有限体积法进行了数值计算,探讨了考虑流变效应时此类土固结的规律.计算结果表明,和非达西渗流影响类似,流变效应延缓了黏土层中孔压的整体消散速度;而且考虑流变效应时,出现了类似曼德尔效应的现象,即在固结的初期,在远离排水面的地方,超孔压有所升高.计算结果还表明,荷载大小也会影响到流变固结进程.     

粗糙单裂隙高速非达西渗流特性的试验研究

针对裂隙岩体渗流破坏灾害问题。研制符合不同节理粗糙度的拟岩体粗糙单裂隙试件,开展了可变裂隙开度、高水力梯度粗糙单裂隙非达西渗流室内物理试验。研究表明,高渗流速度情况下,渗流水力梯度与渗流流速之间呈现非线性关系;Forchheimer方程能良好拟合高流速条件下粗糙裂隙渗流情况;提出非达西影响系数的半经验关系式,为工程实践中突涌水量预测提供重要参考。     

考虑压滤效应饱和黏土压密注浆球孔扩张理论

为了研究压滤效应对压密注浆的影响,在考虑滤出水渗流和土体弹性变形耦合的基础上,推导出了考虑压滤效应时饱和黏土压密注浆球孔扩张的控制方程.并在不考虑土体渗透率变化的前提下,对该控制方程进行简化,得到径向应力和径向位移的表达式,该简化方法可较好地计算球孔扩张问题中径向应力和径向位移.与本文计算方法相比,传统的球孔扩张理论无...     

煤层气低速非达西渗流解析模型及分析

基于渗流理论中质量守恒和动量守恒方程,建立了考虑煤层气解吸效应和低速非达西渗流特征的渗流数学模型,推导出全新的煤层气低速非达西径向流压力分布解析解和产能方程,定量计算后对低渗透煤层气产能低和储层难以有效动用进行了理论分析。研究结果表明:1)拟启动压力梯度每增加1kPa/m,储层有效动用半径下降约30%,因此拟启动压力梯度的存在使得井筒外围储层难以有效动用,对煤层气开发影响较大;2)解吸能力每增加1倍,煤储层的有效动用半径增加15%左右,因此煤层气开采过程中储层解吸能力越强,压降效果越好,储层波及范围则越大.     

堤坝Forchheimei型非达西渗流场特性分析

以Forchheimei型非达西渗流为研究对象,建立坝体的研究计算模型,研究高次方项对非达西渗流分析的影响,讨论并总结Forchheimei型非达西渗流随参数b的变化规律。结果表明:在对Forchheimei型非达西渗流场分析求解时,高次方项对流量的影响最为显著;在参数b达到真实值前,高次方项对水头及水力梯度求解的影响较为显著;但当b达到真实值后,高次方项对水头及水力梯度的求解并无显著影响。     

低渗气藏非达西渗流实验及影响因素分析

通过室内物理模拟气体驱替岩芯实验和对实验数据的分析,验证了气体在低渗气藏中的渗流存在滑脱现象,即克林肯贝尔效应,遵循非达西渗流规律;并对低渗气藏非达西渗流现象的影响因素做了定性分析,从而为准确确定非达西系数数学表达式奠定了基础.     

考虑非达西渗流的泥浆离心脱水分析

为深入探究离心脱水技术在处理主要由黏性土组成的建筑废弃泥浆时的内在机理及其影响因素,利用分段线性化方法,充分考虑黏性土中渗流的非达西特性以及土体变形的非线性特征,建立在离心作用下能够考虑其非达西渗流特性的泥浆脱水分析模型。通过与已有研究成果及室内试验结果的对比,证明了该模型的有效性。在此基础上,分析了模型参数对脱水过程的影响。研究结果表明:脱水速度和最终土水界面位移量随着电机转速的增大而增大;增加泥浆初始厚度会增大最终土水界面位移量,但会降低初期的土水界面移动速度;压缩指数在初期对土水界面位移的影响并不明显,但其增大会导致最终土水界面位移量的增加;非达西渗流参数的增大会导致土水界面位移的减少,但通过提升电机转速,可以有效地降低非达西渗流对脱水效果的不利影响。研究成果可为离心脱水技术在建筑废弃泥浆处理中的进一步优化与应用提供借鉴和参考。     

注浆、衬砌作用下非线性渗流隧洞弹塑性解

为探求深埋隧洞在非线性渗流条件下围岩-注浆圈-衬砌体系的力学行为,引入Izbash非线性渗流模型,给出了围岩-注浆圈-衬砌体系的水头分布,基于统一强度理论,考虑塑性区可能的分布位置,在注浆、衬砌支护作用下对隧洞位移、应力和塑性区半径进行了理论推导.通过算例将理论解与数值解对比分析,验证了研究方法的可靠性,并进一步探讨了...     

扰动对饱和软粘土中球形孔扩张问题的影响

根据原位十字板试验过程中,对饱和软粘土扰动导致其不排水强度降低的事实,应用球形孔扩张理论,假设饱和软粘土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软粘土灵敏度的扰动度函数D.考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的线性函数,得到了考虑扰动的球形孔扩张的弹塑性解答.     

饱和粘土中球孔扩张问题弹塑性解析

为了研究静力触探试验及沉桩扩孔等工程问题,基于修正剑桥模型,推导了不排水条件下球孔扩张问题的半解析解。将扩张球孔周围土体分为临界状态区、塑性区以及弹性区三个区域。弹性区内,利用弹性理论得到应力和孔隙水压力的解答;临界状态区及塑性区内,利用相关联的流动法则、拉格朗日分析法建立了关于应力的一阶非线性常微分方程组,以弹塑性界面处的应力分量作为初值,求解微分方程组可得到应力和孔隙水压力的解答。研究结果表明：各向同性超固结比对扩孔压力、土体应力、超孔隙水压力以及塑性区范围均具有显著影响,且扩孔过程中土体剪切模量并非常量,其随扩孔半径、各向同性超固结比的变化而变化;同时通过与已有解答进行比较,对本文方法的可靠性进行了验证。     

常吸力下非饱和土柱孔扩张弹塑性解及饱和度响应

为研究非饱和土中常吸力条件下圆孔扩张的应力-应变特性及饱和度响应,基于非饱和土临界状态模型(UCSM)和考虑水力滞回的土水特征曲线(SWCC),引入常吸力下饱和度随孔隙比非线性变化模型,推导非饱和土中柱孔扩张问题的排水半解析解。根据柱孔周围土单元平衡微分方程,考虑边界条件,引入辅助坐标将问题转化为以3个主应力分量、孔隙比和饱和度为基本未知量的一阶微分方程组进行求解。本解答充分考虑基质吸力和超固结比对柱孔扩张响应的影响,探究扩张过程中柱孔周围土体的应力分布和体积变化,以及扩张过程中饱和度的演化规律。结果表明：非饱和土常吸力柱孔扩张过程中,呈现吸力硬化特性,且吸力硬化特性随着吸力增大而趋于稳定;孔壁及周围土体饱和度在扩张过程中变化显著,且受吸力大小的影响较大;当吸力较低时,饱和度主要受含水量变化的影响;当吸力较高时,饱和度主要受孔隙比变化的影响。本文的解答可以很好地捕捉非饱和土体不同应力历史和水力状态下的饱和度响应,可为非饱和土中静力触探试验等原位试验的解释提供指导。     

桩周土应力状态的圆柱孔扩张理论试验研究

介绍了一种能测量沉桩在土中产生的径向应力增量的模型桩试验及其结果,分析了某工程现场实测的孔隙水压力资料,两者均证实了用圆柱孔扩张理论解释单桩周围饱和软土中应力状态变化的适用性。分析表明,在用圆柱孔扩张理论公式估算打桩应力时宜采用常规三轴试验曲线的初始切线模量Ｅｉ计算土的刚度比,并建议用土的上覆有效压力σｖ代替周围压力σ３计算Ｅｉ值。