结构性对黏性土渗透性状的影响研究

利用改进的固结渗透仪,通过对天然沉积软黏土原状样及重塑样进行固结渗透试验,对比分析了压缩过程中天然沉积土原状样与重塑样在同一孔隙比和同一应力水平下的渗透性状。研究结果表明,天然沉积土原状样e—logkv,曲线位于重塑样的右边,但是两者差别不大;原状样的logk,-logoσ’,关系曲线位于重塑样的上方,天然沉积土原状样与重塑样同一应力水平下的渗透系数的比值随着应力水平的增大而先增大后减小,在原状样固结屈服压力时达到最大值。     

极细颗粒黏土渗透系数随电压变化的内在机制探讨

为了探讨外加强电场作用下极细颗粒黏土渗透系数变化的内在机制,采用改进ST55-2型渗透仪,在相同试验条件下,先进行孔隙液为蒸馏水的人工土试样和天然土试样在外加强电场下的渗透试验,然后进行不同浓度NaCl孔隙液条件下的人工土试样在外强电场下的渗透试验。结果表明:外加强电场对土体的渗流性质有重要影响,当孔隙液为蒸馏水时,无论人工土还是天然土,电压较小时,带电黏土颗粒双电层极化对渗流特性影响较大,表现为渗透系数减小,而在电压较大时,带电黏土颗粒双电层极化引起的在电极板阴极处微缝隙对渗流特性影响较大,表现为渗透系数增大;当孔隙液为NaCl溶液时,黏土颗粒双电层极化引起的渗流量减小量比微缝隙引起的渗流量增加量要大,渗透系数不会随外加电场增大而增大。研究结果可为研究电渗固结内在机制变化提供参考,有助于完善电渗固结理论。     

大坝混凝土渗透系数反演及其随时间的变化规律

渗流分析是混凝土坝结构计算的重要组成部分,渗透系数是渗流分析的重要参数.然而随着时间的推移,混凝土的渗透系数也会发生变化,为了解其随时间的变化规律,利用混凝土坝安全监测资料,对相应测值序列进行分段反演分析后,对大坝混凝土渗透系数随时间的变化规律进行数学拟合.     

考虑土体水平渗透系数变化的复合地基固结解

为了体现桩体施工扰动对桩周土体造成的负面影响,考虑了排水影响区土体水平渗透性的3种变化模式,即扰动区渗透系数不变、扰动区渗透系数线性变化和整个影响区渗透系数线性变化.采用由平衡条件和等应变假设得到的新的初始条件,分别给出了在各种模式下桩体和土体中的超静孔压的解.将桩体的固结引入复合地基按应力定义的固结度,并分别给出了复合地基按应力和变形定义的总平均固结度.最后分析了4个参数对地基固结性状的影响,并比较了计算结果和文献结果.结果表明,分别按应力和变形定义的总平均固结度相等;土体的最大与最小水平渗透系数之比越大,固结越慢;扰动区范围越小,固结越快;桩体越硬,固结越快.     

考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的一维固结计算

固结系数的不确定性是传统固结理论计算局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了在固结过程中渗透系数k和孔隙比e随固结状态和时间的变化。基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度与侧限压缩量的关系,推导出孔隙比e_t的时间函数,构建渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将构建的渗透系数计算式代入固结系数C_v中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明：当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数C_v的变化;同时,对比其他修正固结理论,证明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。     

考虑有效应力的软土固结系数变化规律

在渗透系数与孔隙比以及有效应力和孔隙比的2类经验回归拟合关系的基础上, 推导出固结系数和有效应力的表达式, 通过算例和室内试验研究了不同固结应力软土压缩过程中固结系数的变化规律, 同时提出考虑有效应力的软土固结系数三次多项式拟合回归方程.研究结果表明:随着有效应力的增加, 考虑固结系数变化的软土地基固结速率, 相对于太沙基固结理论预测的固结速率, 会在一定程度上加快 (压缩指数C_c与渗透指数C_k的比值C_c/C_k<1) 或减缓 (C_c/C_k>1) 土体的固结, C_c/C_k=1时, 与太沙基固结理论假设一致;采用统一的三次多项式拟合固结系数与有效应力的关系, 达到了很好的拟合效果, 此结果为数值分析中参数选取的准确性提供了保障, 能较准确预估软土地基的变形速率.     

高应力水平下深部黏土临界土力学模型研究

基于近来发展的临界土力学模型CASM,提出了考虑强度参数C影响的模型CASM-hc.以ABAQUS为二次开发平台,编制了模型CASM-hc的用户子程序,并计算模拟了中常压以及高压作用下的三轴不排水剪切试验.结果表明,模型CASM-hc能较好反映中常压和高压作用下饱和黏土临界强度特征,高压作用下不计C影响的计算临界剪切应力比可大于相应试验值0.66倍;若高压作用下饱和黏土的C值减小,则计算峰值偏应力和孔隙水压力均相应减小,且其减小幅值是C减小幅值的1.44倍.     

CPTU确定饱和土体水平渗透系数的改进方法

目前采用的球面流或半球面流模型所预测的饱和土体渗透系数普遍低于实测值,为提高孔压静力触探(CPTU)测试技术确定饱和土体水平渗透系数的准确性,针对初始超孔隙水压力的分布形式、孔压过滤环的位置和渗流模型3个主要问题,在回顾前人方法基础上,提出一种基于CPTU确定饱和土体水平渗透系数kh的改进方法.根据已有研究成果,将锥肩附近初始超孔隙水压力视为负指数型衰减分布,结合圆柱面径向渗流模型,推导出饱和土体水平渗透系数的计算公式,应用算例验证了本文方法的合理性,再结合上海某地的实测数据,将本文方法与已有方法进行对比分析,研究结果显示:本文方法计算的渗透系数大于已有方法,更接近室内渗透试验的结果;CPTU测试技术可用于连续且快速地计算饱和土体水平渗透系数.     

考虑孔隙比和渗透系数随土体当前应力变化的深基坑降水开挖变形分析

基于修正剑桥模型理论,推导了孔隙比e随土体当前应力变化的方程,同时比选了4组经典的描述渗透系数k随孔隙比变化的方程,选择了其中一组最佳的估算公式,编写ABAQUS用户子程序VOIDRI和USDFLD,以实现孔隙比和渗透系数随土体当前应力的变化。在此基础上,研究深基坑降水开挖所致的坑内外土体的变形、围护结构的变形及弯矩,得到以下结论:当考虑孔隙比随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩、坑底隆起量均大于孔隙比为定值时的情况;当考虑渗透系数随土体当前应力变化时,坑外地表沉降量、墙体的水平位移、地下连续墙的弯矩均小于渗透系数为定值时的情况,但同时考虑渗透系数和孔隙比变化情况时,其对坑底的隆起量的影响可以忽略不计。     

考虑应力路径影响的垃圾土应力-应变特性

填埋场内垃圾土体存在多种应力状态(如压缩、拉伸、加载和卸载等),常规三轴试验和直剪试验难以全面进行模拟。为此,利用GDS三轴仪针对垃圾土重塑样开展9种不同应力路径下的三轴试验,深入研究分析应力路径对垃圾土应力-应变特性和屈服特性的影响,提出描述垃圾土应力-应变关系统一的数学模型,并得到p-q应力空间上垃圾土的屈服轨迹。通过与砂土进行比较,揭示应力路径对垃圾土中纤维材料加筋作用的影响规律。结果表明：对于σ₃≥0的压缩路径,垃圾土的应力关系曲线上翘,没有任何出现峰值或趋于渐近值的迹象,纤维材料起到的加筋作用最显著;对于σ₃<0的压缩路径,垃圾土的偏应力随轴向应变增加而增大,并逐渐趋于某定值,纤维材料起到的加筋作用较弱;对于Δq<0的伸长路径,垃圾土与砂土的应力-应变关系曲线近乎一致,纤维材料几乎不产生加筋作用。垃圾土中纤维材料的加筋作用与应力路径密切相关,研究成果为全面深入理解垃圾土的力学特性提供了依据。     

初始含水率对重塑连云港黏土压缩特性的影响

目的探讨初始含水率对重塑黏性土压缩性状的影响,建立土结构性对天然沉积黏性土力学性状影响的定量评价基准．方法设计加工了适用于高初始含水率重塑黏性土固结试验的轻型固结仪,针对具有不同初始含水率的连云港黏性土重塑样进行了大量的一维固结试验．结果对连云港黏性土而言,当固结压力低于约25kPa时,采用孔隙指数不能将不同压缩曲线归一化;而超过25kPa后,各压缩曲线均可以较好的进行归一化至重塑土的固有压缩曲线上,且固有压缩参数e100、Cc与W0／wL之间存在良好的线性关系．结论得到了一簇对应不同初始含水率连云港重塑土样的压缩曲线,初始含水率高的重塑样压缩曲线位于含水率低的压缩曲线之上,表明初始含水率对重塑土压缩性状有着显著影响．     

土的渗透性预测方法与工程应用

基于长江河口地区沉积物的特点,分析了该区域天然沉积土的渗透性能,得出渗透系数显著偏低的结论。采用孔隙特征预测土的渗透系数的方法,成功预测了长江口北岸天然沉积土的渗透系数,预测得到的渗透系数高出室内渗透试验结果一个数量级以上。这一结果应用于通启高速公路建设,取得了良好的经济和社会效益,具有很高的参考价值。     

考虑结构状态扰动的天然黏土一维压缩模型

为了探索结构性黏土的一维压缩特性模拟方法,广泛调查研究了中国12种典型的结构性黏土的一维压缩试验,分析比较了这些黏土的原状土样和重塑土样的一维压缩试验结果,通过引入“结构比”变量并建立其破坏规律,提出了一个简单的可以描述结构性黏土一维压缩特性的模拟方法,并利用扰动状态概念推广此方法至扰动状态模型.最后,应用此模型模拟了结构性黏土的一维压缩实验,验证了此模拟方法的适用性.     

水利工程对扎龙自然保护区的作用

通过对九道沟历年来水量分析，认为１９９７年扎龙自然保护区缺水主要由连续３年枯水引起；分析了修建水利工程前后水量变化，肯定了水利工程的补水作用。     

定水头法和降水头法测定黄土的饱和导水率

使用定水头和降水头两种方法分别测定了某黄土的饱和导水率。结果表明定水头法测得的饱和导水率要略小于降水头法测得的饱和导水率,其原因可能是由于土柱内部的相具有一定的空间变化范围,使出流端的流量变化表现相对滞后。降水头法后期精度变差,数值出现较大幅度振荡。因此实际工作中使用定水头法可能更接近野外真实情况。     

考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结

采用考虑起始水力梯度的非Darcy渗流方程，修正了Terzaghi饱和黏土一维固结理论，并用有限体积法进行了求解．计算结果表明，只要起始水力梯度大于0，地基的固结速度就慢于Terzaghi固结理论值．而且除固结系数外，起始水力梯度，土层厚度以及上覆压力也都对地基的固结有显著影响．另外，还证实．当主固结完成时，地基中存在一定的残余孔隙水压力无法完全消散．     

492QC发动机燃用天然气的实验研究

在不同的节气门开度、转速、空气燃料比、点火提前角等运转条件下,对改装的492QC天然气发动机和原发动机（燃用汽油）的扭矩、功率、天然气消耗量（或燃油消耗量）、空气消耗量等进行了测量.实验结果表明,当发动机由燃烧汽油时的工作状态直接变换为燃烧天燃气时,发动机的扭矩或功率下降非常大,在最大扭矩点约为燃烧汽油时的17%;发动机燃用天然气时,与浓混合气条件相比稀混合气条件的扭矩在高速时较大,低速时较小,并且最大扭矩对应的转速较高;增大点火提前角,可使发动机燃烧天然气时的动力性得到改善,但这种改善是有限的.     

电流变效应的等效平板电导模型

建立了计算两个轻微接触半球在非极性液体中吸引力的等效平板电导模型,把每个半球等效为有一定厚度的平板,给出了等效平板厚度的表达式,从而简化了颗粒之间相互作用力的计算方法。文中用等放平板厚度的概念讨论了各物理量对吸引力的影响。最后预测了电流变液的准静态屈服应力和实测值是符合的。     

黏土心墙坝水力劈裂发生机理及判别方法

采用基于Biot固结理论的有效应力分析方法,对某黏土心墙土石坝进行了数值计算,分析坝体的有效小主应力、总小主应力及应力水平的分布特点,并在分析黏土心墙坝水力劈裂发生机理的基础上,对坝体心墙发生水力劈裂的可能性进行判断.结果表明:分别采用有效应力法和总应力法判断水力劈裂是否发生,二者结果是一致的;此外,蓄水后心墙上游侧应力水平较大,其可能的剪切破坏会导致心墙产生裂缝,进而引发心墙水力劈裂,因此,判断心墙水力劈裂是否发生时,应考虑应力水平的影响.     

炭黑填充天然橡胶复合材料热导率的研究

实验测得了2种炭黑填充橡胶复合材料的热导率,并与5种理论模型计算出的热导率结果进行了对比。结果发现,炭黑含量对炭黑填充橡胶热导率影响很大。随着炭黑用量的增加,炭黑填充橡胶复合材料的热导率逐步增加;炭黑填充橡胶复合材料的热导率与炭黑的结构性及形态有关;在低填充分数2%~20%范围内,用Maxwell模型预测N539炭黑/天然橡胶及N330炭黑/天然橡胶2种复合材料的热导率,其值与实验结果最为接近。