全吸力范围非饱和土水力渗透系数的计算

非饱和土水力渗透系数决定了水分在非饱和土体中迁移的速率,因此非饱和土水力渗透系数是研究水分在非饱和土中迁移规律的关键参数。一般情况,渗流数值计算软件将水力渗透系数方程作为输入参数,水力渗透系数方程的准确性直接影响渗流模拟结果的可靠性。常用的非饱和土水力渗透系数方程大多基于毛细水的相关理论,在低吸力区其计算结果与试验数据吻合度较高,但在高吸力区计算结果与试验数据差异显著。将全吸力范围分为毛细水渗流主导区、膜态水渗流主导区、气态水渗流主导区,并分析了不同形态的水分在非饱和土体中迁移规律的控制机理。全吸力范围的非饱和土水力渗透系数定义为表观渗透系数,其包含毛细水渗透系数、膜态水渗透系数和气态水渗透系数。通过剖析毛细水、薄膜水以及水蒸气在非饱和土体中迁移机理,推导不同形态水分渗透系数的数学表达,最终得出全吸力范围非饱和土的水力渗透系数计算方程。     

球形蒸汽源增湿非饱和黄土水热运移规律试验研究

非饱和土中的水-汽-热耦合运移是一个受多因素影响的复杂过程。利用重塑非饱和黄土填筑模型，通入一定压力的高温水蒸气，研究蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下重塑非饱和黄土中的热湿迁移规律，并利用模型试验边界条件，解得球形蒸汽源增湿非饱和黄土时水热运移主控方程的一组特解。结果表明：球形蒸汽源在非饱和黄土中运移时，水分和温度的迁移范围近似于椭球体。水蒸气沿径向运移时，随着蒸汽压逐渐消散，运移速率降低，温度传导速率减小。蒸汽压较大时，增湿速率、增湿范围和增湿程度都将增大；在有效增湿范围内，土体含水率在11%～17%间变化，接近土体的最优含水率，增湿效果较好；高温水蒸气在土体中的传热包括高温蒸汽传热和温度梯度引起的热传导，有效增湿范围内主要以高温蒸汽传热为主，温度迁移速率属于快速迁移阶段。有效增湿范围外以温度梯度引起的热传导为主，属于缓慢迁移阶段；实测值和计算值对比发现，代数显式解析特解能较好地反映试验中土体温度和含水率的变化规律。研究结果可为非饱和黄土中水热迁移和蒸汽增湿技术提供理论参考。     

基于主动加热光纤法的毛细阻滞入渗模型试验研究

毛细阻滞效应是多层、不同粒径非饱和土入渗过程中的一个自然现象。为了探究多层土水分入渗的毛细阻滞过程,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(AHFO法)对多层土的水分迁移进行试验,并结合频域反射法(FDR法)和直接观测法作为验证。试验结果表明:相较于FDR法和直接观测法,AHFO法对降雨入渗所产生的毛细阻滞现象具有较好的观测效果,可观测出水分运移的更多细节;运用FDR法,对AHFO传感器进行原位标定,曲线拟合精度R2均大于0.93,具有较高的体积含水率监测准确度;毛细阻滞层对降雨入渗具有明显的阻滞效应,即存储屏障上部入渗和减少水分向下部水体渗出。相关研究结论为毛细阻滞现象研究以及土壤水分场监测提供了一种新的监测方法。     

基于主动加热光纤法的毛细阻滞入渗模型试验研究

毛细阻滞效应是多层、不同粒径非饱和土入渗过程中的一个自然现象。为了探究多层土水分入渗的毛细阻滞过程,设计了室内模型试验,采用主动加热光纤法(AHFO法)对多层土的水分迁移进行试验,并结合频域反射法(FDR法)和直接观测法作为验证。试验结果表明:相较于FDR法和直接观测法,AHFO法对降雨入渗所产生的毛细阻滞现象具有较好的观测效果,可观测出水分运移的更多细节;运用FDR法,对AHFO传感器进行原位标定,曲线拟合精度R2均大于0.93,具有较高的体积含水率监测准确度;毛细阻滞层对降雨入渗具有明显的阻滞效应,即存储屏障上部入渗和减少水分向下部水体渗出。相关研究结论为毛细阻滞现象研究以及土壤水分场监测提供了一种新的监测方法。     

非饱和土水气迁移与相变:两类“锅盖效应”的发生机理及数值再现

结合非饱和土水气迁移的物理过程和内在机理,将"锅盖效应"分为两种情形。第一类"锅盖效应"定义为非饱和土水气的冷凝过程,而第二类"锅盖效应"定义为水气迁移成冰过程。相较于前者,第二类"锅盖效应"会造成覆盖层下土体含水率大幅度提高,且现有非饱和土水热气迁移理论无法给出合理解释。综合考虑水分的蒸发、冷凝和冻结3个相变过程,建立了非饱和冻土水热气耦合迁移的数学模型,并通过数值模拟求解,再现了第二类"锅盖效应"的形成过程。另外计算结果表明:温度梯度下的气态水迁移并成冰会造成覆盖层下土体接近饱和含水率;一定表层深度范围内,土体含水率增加存在两个陡升段。由于现行工程设计很少考虑防气隔气,在寒旱地区进行工程建设需对第二类"锅盖效应"引起足够重视。     

固化硫酸盐渍土水盐迁移的试验研究

盐渍土地基中毛细水上升必然带动土体内盐分向上迁移聚集。采用土柱毛细水上升试验,模拟全开放自然条件下盐渍土的水盐迁移特征,测量不同时间梯度迁移后含水率、Cl~-和SO_4~(2-)的变化,比较在蒸馏水和复合盐迁移液下的压实盐渍土和石灰粉煤灰水玻璃固化硫酸盐渍土毛细水盐迁移特征。试验结果表明:固化盐渍土中的毛细迁移速率和Cl~-、SO_4~(2-)的迁移速率均小于压实盐渍土,说明固化盐渍土有减缓毛细水上升和阻碍盐分迁移的作用;毛细水迁移稳定后,压实土中含水率沿高度呈线性减少趋势,固化土中含水率沿高度先线性增大后保持不变,说明固化土具有稳定持水作用;在迁移过程中,含水率、Cl~-和SO_4~(2-)迁移规律具有一致性,Cl~-迁移速率大于SO_4~(2-)。试验说明固化硫酸盐渍土不仅具有强度上的提高,同时可以阻滞盐分,尤其是硫酸离子的向上运移。     

锅盖效应的形成机制及其防治

"锅盖效应"是指非饱和土中由于上覆结构密闭导致水分不能排出而引起的浅层土体含水率增加的现象。干旱、半干旱寒冷地区地下水位低,毛细作用向上输水范围有限,几乎不能直接补充土体浅层水分。故认为"锅盖效应"水分主要来源于温差驱动迁移而来的气态水在浅层土体中形成的冷凝或冷冻水。通过对冷凝或冷冻条件下"锅盖效应"的室内试验,结合试验数据对"锅盖效应"进行分析,提出相应的灾害防治方法。结合"锅盖效应"的形成机理,分析哈大高铁冻胀问题并给出了相应的建议。     

非饱和土水气迁移与相变：两类“锅盖效应”的发生机理及数值再现

结合非饱和土水气迁移的物理过程和内在机理,将“锅盖效应”分为两种情形。第一类“锅盖效应”定义为非饱和土水气的冷凝过程,而第二类“锅盖效应”定义为水气迁移成冰过程。相较于前者,第二类“锅盖效应”会造成覆盖层下土体含水率大幅度提高,且现有非饱和土水热气迁移理论无法给出合理解释。综合考虑水分的蒸发、冷凝和冻结3个相变过程,建立了非饱和冻土水热气耦合迁移的数学模型,并通过数值模拟求解,再现了第二类“锅盖效应”的形成过程。另外计算结果表明：温度梯度下的气态水迁移并成冰会造成覆盖层下土体接近饱和含水率;一定表层深度范围内,土体含水率增加存在两个陡升段。由于现行工程设计很少考虑防气隔气,在寒旱地区进行工程建设需对第二类“锅盖效应”引起足够重视。     

非饱和重塑弱膨胀土孔隙结构与土–水特征曲线试验研究

为研究压实程度对非饱和重塑弱膨胀土孔隙结构的影响,探讨膨胀土孔隙结构改变对土–水特征曲线的影响。以新疆哈密地区重塑膨胀土为研究对象,采用压汞试验测定压实程度对土样的微观孔隙结构影响,并利用热力学关系模型对膨胀土分形维数进行研究;采用滤纸法试验测量不同初始干密度下重塑土样的土–水特征曲线,提出可考虑压实作用影响的膨胀土土–水特征曲线双参数拟合模型,最后,基于土体孔隙特征,借助毛细管原理计算并结合滤纸法试验数据修正其土–水特征曲线。研究结果表明：随压实程度的增加,新疆哈密地区非饱和弱膨胀土孔隙呈初始三峰状并逐渐趋于双峰状分布,其在微观上表现为大孔隙的压缩引起的大孔隙向小孔隙的转化,孔隙内壁的粗糙程度及孔隙结构的复杂程度提高;土体基质吸力随含水率的增加而降低,相同体积含水率下,土体初始干密度越大,基质吸力越大,双参数模型可较好反映土体初始干密度对膨胀土土–水特征曲线发展规律的影响;基于毛细管原理的土–水特征曲线计算值同滤纸法实测曲线有相同函数模型发展规律,且随试样初始干密度的增加两者呈逐渐“远离”趋势发展;土–水特征曲线修正模型可统一描述非饱和弱膨胀土基质吸力随孔隙结构、含水率及密度状态的发...     

考虑接触角及粒径级配影响的土水特征曲线滞回模型

土水特征曲线描述了非饱和土中含水率(或饱和度)与基质吸力(或土水势)之间的关系.土水特征曲线存在滞回效应,即在相同的吸力下,土体在蒸发或重力排水的脱湿过程中赋存的水量比土体在入渗、毛细上升的增湿过程中所赋存的水量多.针对影响土水特征曲线滞回特性的两个关键因素——接触角及由颗粒粒径级配(孔隙分布)引起的墨水瓶效应,首先,...     

盖梁的几种施工技术

通过对盖梁几种施工方法的阐述与探讨,希望对大家在不同的施工环境中能有所帮助。     

关于混凝土灌注桩桩身完整性检测方法的探讨

通过低应变反射波法、声波透射法（超声波法）、钻芯法检测结果相互对比的探讨,说明混凝土灌注桩桩身完整性检测综合运用上述检测方法的必要性。     

两种数值计算方法在桥梁结构计算上的应用

从力学问题出发来介绍计算力学中流行的两类方法:有限元法及加权参数法并以比较,同时介绍其前身Rayleigh-Ritz法与Galerkin法,并给出算例对这两种方法进行比较,具有一定的参考价值.     

浅谈人工地基的处理方法及其适用范围

从目前的地基施工技术实际出发,介绍了压实法、换土法、化学法、打桩法等几种不同的人工地基处理方法的工艺原理,适用范围及施工方法,从而帮助建筑工作者充分了解并不断完善各种地基处理方法的原理和工艺。     

浅谈物理思维方法与教学

针对物理思维方法有与其他学科不同的特点，在处理好思维方法与物理教学实践的基础上，对“控制变理法”和“实验法”这两种物理思维方法的学法与教法，进行了分析研究。     

地基处理方法综述

对目前使用过的各种地基处理方法作了全面的概括和分析,对各种地基处理方法的原理和适用场合做了简单的介绍,为地质条件不好或软弱地基处理方法的选择提供了依据。     

悬索结构初始形态数值分析方法

主要介绍了悬索结构初始形态数值分析方法中最常用的三种方法:力密度法、动力松弛法和非线性有限元法,着重对后两种方法进行了介绍,并给出了相关的算例分析,为分析悬索结构提供了借鉴依据。     

换填砂土堆载沉降预测方法研究

为了展开对砂土堆载沉降预测方法的研究,结合沈阳市某现场平板载荷试验以及多种沉降计算方法,构建沉降量与时间的关系,对比不同方法的精度。分析表明双曲线法与指数法整体预测精度非常高;而对数法的整体预测效果非常差;三种沉降计算方法中指数法的精度最高,可以为类似砂土地基工程的堆载沉降预测提供有价值的参考。     

桥面系湿接缝施工方法的比较

简单介绍了四种常用的桥面系湿接缝的施工方法,并对四种施工方法的优缺点进行了总结,以指导实际施工过程中根据工程的具体特点选用适宜的施工方法。     

浅谈土方量计算的方法

针对土方量的各种计算方法,介绍了土方量的常规计算方法,包括方格网法、断面法和等高线法,分别阐述了每种方法的操作步骤及要点,并进行了对比,为土方量计算工作提供了指导。