固化淤泥的持水特性研究

为满足固化淤泥作为土工材料用于施工时施工工艺的要求,研究非饱和固化淤泥的持水能力非常必要。结合离心机法与滤纸法的优势,采用联合测定法获得龄期为56d的固化淤泥的土水特征曲线,从孔隙水转化的角度分析了水泥掺量对固化淤泥持水特性的影响。试验结果表明,固化淤泥的持水特性随水泥掺量的增加而增加;随着水化产物的增多,土水特征曲线的空气进入值不断增大,脱水速率不断减少。     

基于离心机法研究固化淤泥的土水特征曲线

为了研究疏浚淤泥固化处理后作为土工材料时保持水分的能力,利用离心机法快速量测了不同水泥掺量及龄期下固化淤泥的土水特征曲线,提出了修正后的吸力计算公式,试验结果表明:水泥的掺入使得淤泥中低势能的自由水转化到水泥水化产物中,随水泥掺量的增大,固化淤泥的持水能力不断增强;养护龄期越长,水泥水化反应越充分,固化淤泥进气值增大,土水特征曲线排水阶段的斜率减小,28 d与56 d的进气值差别不大,说明龄期对固化淤泥土水特征曲线的影响逐渐趋于稳定。     

固化淤泥持水特性的微观机理研究

对不同初始含水率和水泥掺量的淤泥进行固化处理,采用滤纸法量测定固化淤泥的持水曲线,结合压汞法和模型预测分析其孔径分布曲线,研究固化淤泥持水特性的微观机理。结果表明:固化淤泥持水特性受水泥掺量和初始含水率的影响,微观孔径分布曲线为单峰,最可几孔径随着水泥掺量的增加而减小,可作为刻画孔径分布变化情况的理想参数。固化淤泥干燥过程中不发生收缩或收缩较小时,据模型预测得出的孔径分布曲线与实测曲线吻合较好;若发生明显收缩,预测得出的孔径分布曲线较实测曲线偏右。     

Strength and deformation behaviour of coarse-grained soil by true triaxial tests

In order to investigate the influence of intermediate principal stress on the stress-strain and strength behaviour of a coarse-grained soil, a series of true triaxial tests were performed. The tests were conducted in a recently developed true triaxial apparatus with constant minor principal stress σ ₃ and constant value of intermediate principal stress ratio b=(σ ₂−σ ₃)/(σ ₁−σ ₃) (σ ₁ is the vertical stress, and σ ₂ is the horizontal stress). It is found that the intermediate principal strain, ɛ ₂, increases from negative to positive value with the increase of parameter b from zero to unity under a constant minor principal stress. The minor principal strain, ɛ ₃, is always negative. This implies that the specimen exhibits an evident anisotropy. The relationship between b and friction angle obtained from the tests is different from that predicted by LADE-DUNCAN and MATSUOKA-NAKAI criteria. Based on the test results, an empirical equation of g(b) that is the shape function of the failure surface on π-plane was presented. The proposed equation is verified to be reasonable by comparing the predicted results using the equation with true triaxial test results of soils, such as coarse-grained soils in this study, sands and gravels in other studies.     

浅谈非饱和渗流的几个基本问题

立足于非饱和渗流问题的研究现状和应用需求,对4个常见的非饱和渗流基本问题进行了论述:①非饱和渗流及其数值模拟理论;②非饱和降雨入渗及其模拟中的问题;③初始水分量及其考虑;④土的非饱和渗透特性以及对渗流计算结果的影响。通过多个计算实例的比较分析,充分明确了这几个基本问题对非饱和渗流数值模拟所带来的重要影响。为了更加精确地进行渗流计算,更加符合实际地解决非饱和渗流问题,在普遍重视数值方法的现状下,提出应该更加重视非饱和渗流基本问题试验研究的观点。     

固化淤泥持水特性试验

为了研究固化淤泥的持水特性,采用离心试验获得土水特征曲线,分析水泥掺量和龄期对固化淤泥持水特性的影响。试验结果表明:固化淤泥的进气值随着水泥掺量和龄期的增加而增大;干燥率随着水泥掺量和龄期的增大而减小;水化产物的胶结与填充作用改变了淤泥孔隙结构,增强了固化淤泥的持水特性,减小了渗透系数,能够有效地阻止重金属的迁移,从而避免对环境造成二次污染。     

从流动到可塑状态软黏土的一维固结特性试验研究

软土在固结过程中含水率的减小将导致其物理状态从流动态进入可塑态,为研究物理状态变化对软黏土的压缩性和渗透性的作用影响,采用饱和重塑黏土,配制高于液限含水率和接近液限含水率的试样,分别开展不同压力作用下的一维固结试验,依据位移和孔压测试数据,对比分析了固结过程中的位移发展、孔压消散、压缩系数以及渗透系数的变化特性。结果表明:在流动状态下,位移快速发展,而孔压却存在明显的滞消现象;进入可塑状态后,压缩系数和渗透系数的对数随孔隙比的变化关系均发生明显的转折。这意味着,在软土固结问题的理论分析中,应考虑物理状态的变化对土体压缩性和渗透性参数变化规律的影响。     

非饱和土本构关系及变形计算

总结了非饱和土本构模型当前研究的新进展,包括弹性模型、巴塞罗那模型的各种改进,其它形式包含吸力的应力变量模型、膨胀土弹塑性模型、损伤力学模型、热力学模型、浸水变形计算模型等。同时总结了这些模型用于有限元计算时所要解决的问题,包括吸力的确定、矩阵的形成等。     

生物炭改性土的甲烷吸附试验研究

生物覆盖层是一种新型生活垃圾填埋场覆盖层,对比传统的压实黏土覆盖层其具有较高的甲烷氧化能力,减少垃圾填埋场甲烷的释放。生物炭作为生物覆盖介质,除了提高土壤甲烷氧化能力之外,其较大的比表面积还能增加甲烷吸附能力。为更好地理解生物炭对土壤的甲烷吸附特性的影响,通过批量吸附试验研究生物炭改性土在不同甲烷初始浓度与生物炭掺量下的甲烷吸附能力。试验结果表明添加生物炭能提高土壤甲烷吸附能力,相比较原土,炭掺量为20%的改性土最大甲烷吸附量提高了一个量级,甲烷吸附能力得到明显提高主要得益于生物炭的多孔结构。并且生物炭改性土的吸附特性均符合Lagergren准二级吸附动力模型和Langmuir等温吸附模型。