脱湿过程中红黏土热导率的变化试验研究

自然状态下岩土体中的三相组成处于动态变化之中,对土体热传导性能的准确测试造成困难,通过热导率脱湿曲线(TCDC)可间接获取土体的传热性能。为此,以桂林红黏土为研究对象,采用压力板仪和KD2 Pro土壤热特性分析仪,研究了红黏土在脱湿过程中热导率的变化规律。试验结果表明:在进气值之前,土体饱和度不变,3种干密度的土体热导率都有小幅度增加,此阶段主要与吸力变化引起的土体密实度变化有关;当吸力超过进气值后,热导率随饱和度减小逐渐减小,此阶段含水率为影响热导率的主要因素。基于热导率试验结果,采用Lu模型和William模型对红黏土脱湿过程中热导率变化曲线进行拟合,整体上2模型对试验结果拟合较好,可以用于红黏土脱湿过程中热导率变化的模拟。     

红粘土的强度机理

从红粘土的水敏性、密实程度与胶结作用这三方面对其抗剪强度的影响进行了试验,研究发现:随着干密度的增大,红粘土的抗剪强度与粘聚力也有了较大的提高,而内摩擦角在干密度较大情况下随含水率变化较为明显。为了探究胶结作用对红粘土抗剪强度的影响,用丙三醇溶液替代水溶液配制土样进行试验,发现胶结物质减少的红粘土试样,其抗剪强度也有了明显的降低,进一步从胶结作用对红粘土的影响方面分析了红粘土的强度变化规律。     

红粘土的强度机理

从红粘土的水敏性、密实程度与胶结作用这三方面对其抗剪强度的影响进行了试验,研究发现：随着干密度的增大,红粘土的抗剪强度与粘聚力也有了较大的提高,而内摩擦角在干密度较大情况下随含水率变化较为明显。为了探究胶结作用对红粘土抗剪强度的影响,用丙三醇溶液替代水溶液配制土样进行试验,发现胶结物质减少的红粘土试样,其抗剪强度也有了明显的降低,进一步从胶结作用对红粘土的影响方面分析了红粘土的强度变化规律。     

粉土中CO2水合物的稳定性条件

测定纯CO₂水合物和干密度为1.40、1.50、1.65 g·cm^-3粉土中CO₂水合物的稳定性条件。通过实验数据的对比分析,表明了粉土孔隙效应对CO₂水合物稳定性条件具有重要影响,较于纯水合物,粉土中水合物稳定性压力更高、温度更低。另外,比较了不同初始分解温度下1.50 g·cm^-3粉土中CO₂水合物的稳定性条件,证明了水合物初始分解温度会对沉积物中水合物的稳定性条件测定产生影响。最后,基于修正的van der Waals-Platteeuw2 do as not change with the increasing initial water content, and according to the relation between T₂ and the radius of water, the soil has only strongly bound water. That is to say, the strongly bound water content is about 10% for the bentonite, which is the similar to that by other methods, thus the nuclear magnetic resonance can determine the water content of strongly bound water. The wetting test results indicate that when the initial water is less than 10%, the NaCl solution has no effects on the swelling. When the initial water content is larger than 10%, the swelling strain decreases with the increasing NaCl solution concentration. The reasons for the above results are as follows: when the soil has only strongly bound water, it generates cationic hydration to increase in the fixed charge density of soil after immersed by the NaCl solution. It results in an increase in the swelling pressure, and thus results in the increasing swelling strain. The thickness of diffuse double layers and the swelling pressure decrease with the increasing NaCl solution concentration.     

水合物形成对含水合物砂土强度影响

采用非饱和成样法（A法）和饱和试样气体扩散制样法（B法）两种试验室方法,合成了含CO₂水合物的砂土试样,并采用改造过的三轴剪切试验仪完成了相应的三轴剪切试验。实验结果表明：A法制得试样强度和刚度随水合物饱和度增大而增大,且相当敏感;而B法制得试样在水合物饱和度为19.44%与纯砂土的力学特征差别很小,在较高饱和度（26.73%）时,含水合物砂土的强度和刚度就有了较为明显提高;由此可以得出含水合物砂土的强度特征是水合物含量和水合物于砂土中赋存状态联合决定的;同时也发现随着水合物饱和度的增大,试样的剪胀性越来越明显。最后,通过对A法制得试样的强度参数分析表明：含水合物砂土的黏聚力随饱和度的增大而提高,而摩擦角基本不变。     

南宁地区非饱和残积黏土持水性试验

采用压力板法（吸力范围０～１.５ＭＰａ）、滤纸法（０～４０ＭＰａ）和盐溶液蒸汽平衡法（吸力范围３～３６８ＭＰａ）３种方法,对南宁地区残积黏土进行土－水特性试验,获得全吸力范围内的土－水特征曲线。试验结果表明：压实试样初始干密度１.２５ｇ／ｃｍ^３的进气值为１０ｋＰａ,当吸力大于进气值点后,土体由饱和状态进入非饱和状态;土体持水量随着吸力的增加而减小,失水后试样发生收缩变形,考虑土体体积变化后的土－水特征曲线,更能反应其真实持水性,当吸力为３６７ＭＰａ时,试样含水量为０.７６％,可认为当吸力增加至１０^６ｋＰａ后,土体持水量趋于０。