罗布泊天然盐渍土冻融循环后微观结构分析

为从微观角度研究冻融循环条件对天然盐渍土结构的影响,以罗布泊地区一定深度的天然盐渍土为试样,进行了室内3、5、7次冻融循环试验,在每次试验后测定土样的密度、含水率,并利用SEM提取微观结构图片,进而对试验后的土样在1000倍放大扫描电子显微镜下的微观结构变化进行分析。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,水分自下而上向冷端迁移,冷端含水率较高;土样的密度不断减小,且在深度方向呈现出不规则的正"3"字形的变化规律。冻融前后土体微观结构特征明显不同,经过冻融循环后,土体颗粒间孔隙增大,密实度降低,内部骨架结构发生位移,易引发土体盐胀变形、翻浆、溶陷等不良现象,会严重影响道路工程的稳定性。     

击实能对击实试验结果影响的探讨

采用单位体积击实功相同,但单击功不同的三种击实标准,对土样进行试验,分别测出击实土样的每层层厚、含水率、密度以及干密度,从而得到不同单击功下土样的击实曲线以及密度的变化规律,进而反映出击实能对土体密实度的影响规律,可对现场压实中击实能的选择提供相应的参考建议。     

积水入渗稳定时近饱和土中封闭气泡含量 试验研究

含有与大气不相连通的封闭气泡且饱和度接近 100% 的土体称为近饱和土体。通过室内土柱一维积水入渗模型试验,研究了入渗稳定时土壤类型、干密度和初始含水率对近饱和土体中封闭气泡的含量以及气相逸出率的影响,分析了 3 种影响因素对封闭气泡体积的影响趋势和影响机理。试验结果表明：土样孔隙中封闭气泡的体积随土样干密度的增大而减小;当土样初始含水率超过某一临界含水率时,土样孔隙中封闭气泡的逸出随初始含水率的增加显著减少;由于黏性土达到渗流稳定需要的时间较砂性土长,因而砂性土的气相逸出率要明显小于黏性土的气相逸出率。通过试验揭示了实际土体入渗中的一些物理现象,为更好地理解土壤入渗过程和建立数值模拟模型提供了试验数据。     

填土含水率对挡土墙土压力影响的实验分析

填土的含水率对土体抗剪强度指标有重要影响，进而影响到土压力的计算，从而影响到挡土墙的稳定性能。本文在前人研究含水率对非饱和性填土抗剪强度参数影响的研究基础上，利用ZJ型直剪仪对土样进行剪切试验，结合强度理论相关知识得出了抗剪强度参数C和φ，继而对实验结果进行数值模拟确定了含水率影响C和φ的影响系数，得出拟合优度良好的含水率粘聚力、含水率内摩擦角的关系式。在对土样利用万能试验机进行加压试验时，保持土样颗粒级配及填土的密实度基本一致，仅改变填土的含水率，研究了不同含水率的填土对挡土墙性能的影响。实验中发现，随着实验加压力的增大，填土的可压缩性与填土含水率呈现非线性关系。可压缩性首先随着含水率增大而增大，当含水率达到某一值可压缩性又有所下降。实验最后根据朗肯理论计算填土各种含水率状态下挡土墙所受到的土压力，对结果进行数值模拟得出含水率主动土压力、含水率被动土压力之间的关系式。     

填土中锚固体–土接触面剪切特性研究

自行研发了一种锚固体–土接触面剪切装置,该装置能够充分考虑锚杆的实际形状特征和剪切方向,并具有能够保证剪切过程中接触面面积不变等特点,并为研究锚杆锚固体–土剪切特性提供一种新方法。利用该装置,共完成了35个不同条件下的锚固体–土剪切试验,深入研究了法向压力、土样压实度和土样含水率等因素对锚固体–土接触面剪切特性的影响。研究结果表明:压实度相同情况下,土体含水率w大小,对锚杆抗拔力取值具有重要的影响,越接近最优含水率,越有利于接触面剪应力的发挥;土体压实度对接触面剪应力的影响十分明显,压实度越大,接触面剪切参数越大,但始终小于土体的剪切参数。     

压实黄土增湿变形性质及其影响因素试验研究

作为建筑材料的黄土在工程建设中大多经过压实处理,其增湿变形特性与工程安全密切相关。已有的对黄土增湿变形性质的研究,基本上是针对原状黄土开展的,对压实黄土较少涉及。通过双线法增湿湿陷试验,对压实黄土在增湿条件下的压缩及增湿变形性质进行了较系统的研究,并进行了压缩和湿陷变形影响因素的方差分析。结果表明:①随增湿含水率的增加,压实黄土的压缩性增大,湿陷性减小,压实度越小,这种效应越明显;不同压力下,湿陷变形对增湿的敏感性不同;②随增湿含水率的增加,增湿变形起始压力减小,增湿变形终止压力增大,增湿变形压力区间增大,可用增湿变形系数反映已有增湿水平下土体湿陷性的退化程度;③方差分析表明,相同增湿含水率下,压实黄土最终变形仅受最终压力的影响,加荷路径、浸水路径及两者的耦合对其影响很小;④未浸水饱和压缩时,密实度、初始含水率和压力,以及它们的交互作用均对压缩变形有显著影响,压力的影响最大,其次是密实度和初始含水率;与未浸水情况不同的是,浸水饱和压缩时初始含水率的影响很小;⑤增湿含水率、压力和密实度,以及它们的交互作用均显著影响压实黄土的湿陷性,其中增湿起始含水率的影响最大,密实度次之,压力最小。     

基于红外热成像技术的土体水分蒸发过程研究

蒸发是大气–土体相互作用的主要方式之一,也是改变土体水分场及影响土体工程性质的重要因素.提出采用红外热成像技术对土体水分的蒸发过程进行试验研究,共配置了3组不同厚度和初始含水率的土样,将其置于恒定温湿度条件下干燥,定时称取试样质量变化获得土样的水分蒸发过程,并利用红外热成像仪实时记录土样表面的温度场变化.结果表明:土样...     

柴油污染土的工程性质试验研究

为研究柴油污染对土的工程性质的影响,利用室内击实试验和击实后土样的无侧限抗压强度和渗透试验,研究了遭受不同程度柴油污染土的干密度、无侧限抗压强度和渗透性的变化。结果表明:柴油污染对土的干密度影响显著,最大干密度和最优含水率均随含油率的增加而减小,击实曲线由钟型逐渐转向无明显峰值型;当土样含水率较高时,无侧限抗压强度随含油率的增加而降低,但当含水率较低时,土样强度反而提高;柴油污染对土的渗透性有一定的影响,随含油率的增加,柴油堵塞孔隙对土样渗透性减小的影响较干密度减少引起渗透性增加的影响更加显著;对于同一污染水平的土样,无侧限抗压强度和渗透性主要受压实度的控制。     

棒形悬式复合绝缘子内部缺陷对电场分布的影响

为了对棒形悬式复合绝缘子断裂事故原因进行分析,借助于有限元软件,建立了220 kV复合绝缘子几何模型,对有内部缺陷存在时电场分布特性进行仿真分析。结果表明,气隙周围局部电场增大,且护套内外表面畸变程度不同,存在一个场强梯度,易引起护套击穿;随着气隙长度的增加,电场畸变程度有减弱趋势;水气渗入气隙后,绝缘子护套内外表面电场均减小,但仍存在较大场强差值。电场畸变严重将引起局部放电,若进一步发展会沿电场方向造成碳化通道,加上腐蚀性气体的影响,绝缘子机械性能会大大降低,易引起断裂。     

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...     

水泥土电阻率特性及其在粉喷桩工程中的应用研究

通过水泥土电阻率正交试验研究分析，得出影响水泥土电阻率的主要因素依次为含盐量、水泥掺入比、天然含水量、粉煤灰含量、石灰含量；同时进行了水泥土电阻率和喷粉搅拌桩身抗压强度、芯样力学性状和喷粉搅拌桩标贯击数的对比研究，探索了电阻率法在喷粉搅拌桩工程质量检测中的应用。     

淤泥土与新填土接触面抗剪强度试验研究

在坝前淤泥面加坝中,淤泥坝基和新填筑坝体的接触面是整个加坝体的薄弱部位。以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,在参考该工程勘察报告和施工组织设计的基础上,通过改进常规应变式直剪仪测定了在不同工况下淤泥土和新填土接触界面的抗剪强度参数,分析了淤泥土的含水率和压实度对接触面的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的影响。试验结果表明:淤泥―新填土接触面剪切特性受淤泥土的含水率和压实度共同影响;压实度相同时,随着淤泥含水率的增加,接触面抗剪强度先小幅度减小再快速减小,黏聚力先增大再快速减小,接触界面内摩擦角小幅度减小;含水率相同时,随着压实度的增加,界面抗剪强度增大,内摩擦角增大,黏聚力先缓慢增加,再快速增加,具有明显阶段性。     

扰动土-结构接触面抗剪强度特性试验研究

针对地下空间开发等原因引起的扰动土-结构接触面抗剪强度特性,制备了干密度、孔隙比、含水率和饱和度4类物理性质指标变化的扰动土样,在传统应变控制直剪仪上通过改进的试验方案,探究扰动土与粗糙、光滑和极光滑3类粗糙度接触面的抗剪强度变化规律。试验结果表明,对各类粗糙度接触面,抗剪强度及外摩擦角,均随含水率、孔隙比、饱和度的增大而非线性减小,而随干密度的增加而非线性增加,其中含水率在10%～15%或饱和度在40%～50%范围时改变显著。对于极光滑接触面,抗剪强度及外摩擦角受土的扰动影响微小,基本可以忽略。试验结果为扰动土-结构接触面抗剪强度规律和扰动土-结构相互作用的进一步研究提供了试验依据。     

Electrical field: A historical review of its application and contributions in wastewater sludge dewatering

Electric field-assisted dewatering, also called electro-dewatering, is a technology in which a conventional dewatering mechanism such a pressure dewatering is combined with electrokinetic effects to realize an improved liquid/solids separation, to increase the final dry solids content and to accelerate the dewatering process with low energy consumption compared to thermal drying. Electro-dewatering is not a new idea, but the practical industrial applications have been limited to niche areas in soil mechanics, civil engineering, and the ceramics industry. Recently, it has received great attention, specially, in the fields of fine-particle sludge, gelatinous sludge, sewage sludge, pharmaceutical industries, food waste and bull kelp, which could not be successfully dewatered with conventional mechanical methods. This review focuses on the scientific and practical aspects of the application of an electrical field in laboratory/industrial dewatering, and discusses this in relation to conventional dewatering techniques. A comprehensive bibliography of research in the electro-dewatering of wastewater sludges is included.As the fine-particle suspensions possess a surface charge, usually negative, they are surrounded by a layer with a higher density of positive charges, the electric double layer. When an electric field is applied, the usually negative charged particles move towards the electrode of the opposite charge. The water, commonly with cations, is driven towards the negative electrode. Electro-dewatering thus involves the well-known phenomena of electrophoresis, electro-osmosis, and electromigration. Following a detailed outline of the role of the electric double layer and electrokinetic phenomena, an analysis of the components of applied voltage and their significance is presented from an electrochemical viewpoint. The aim of this elementary analysis is to provide a fundamental understanding of the different process variables and configurations in order to identify potential improvements. Also discussed herein is the investigation of the electrical behaviour of a porous medium, with particular emphasis on porous medium conductivity determination.     

上海粉砂土在人工冻结条件下的导电特性试验研究

在初始含水率和密度与原位土一致的情况下,通过电阻率试验对上海地铁四号线的粉砂土进行了在30～-30℃条件下的导电特性试验研究。结果表明:未冻水含量较高时,粉砂土的导电性在高电压情况下随着电压的升高而增强;在含水率和密度一定的情况下,粉砂土的导电性与温度密切相关,即电阻率随温度降低而增大,也就是说其导电性随温度的降低而减弱;在温度高于0℃条件下,粉砂土的电阻率随温度变化相对较小;在温度低于0℃条件下,粉砂土的电阻率随温度变化较明显;在30℃≥t≥0℃,0℃t≥-10℃及-10℃t≥-30℃三个温度段,分别拟合出温度与电阻率之间相关度较高的回归方程。上述结论可为今后长江三角洲地区类似土层采用电阻率法监测冻结壁的发育状况提供物理基础。     

Non-mechanical behaviors of soft clay in two-dimensional electro-osmotic consolidation

To investigate the soil behaviors in a direct current field on both spatial and temporal scales, a 1: 5 scale model test was conducted in laboratory to simulate the two-dimensional (2D) electro-osmotic consolidation of soft clay foundation. Volume of drainage, intensity, voltage, water content and pH value of water collected in the cathodes were monitored. The pH values of soil and the mass of anodes were measured before and after the test. The test results indicate that the unsaturated state, resultant from fissures induced by the differences in water contents, is favorable to dynamic compaction of soil during electro-osmotic drainage. The results also demonstrate that water content, degree of saturation and electric potential distributions can be used to deduce the electro-osmotic drainage process. Water content of soil decreases first near electrodes, while keeps nearly constant in the center of the model. The area with constant water content is larger than half of the sample surface. Moving anodes towards cathodes by about one third of the electrode spacing is effective to improve the treatment effect after electro-osmosis stops due to the large resistance. Moreover, it is observed that during electro-osmosis, the corrosion rate of anodes becomes smaller, while the variation in pH values of soil near anodes becomes larger.     

Effects of physical properties on electrical conductivity of compacted lateritic soil

Natural soils of various types have different electrical properties due to the composition,structure,water content,and temperature.In order to investigate the electrical properties of lateritic soil,electrical conductivity experiments have been conducted on a self-developed testing device.Test results show that the electrical conductivity of laterite increases with the increase of water content,degree of saturation and dry density.When the water content is below the optimum water content,the electrical conductivity of soils increases nonlinearly and the variation rate increases dramatically.However,when the water content,degree of saturation,or dry density increases to a certain value,the electrical conductivity tends to be a constant.In addition,soil electrical conductivity increases with the increase of temperature,and it is observed that the electrical conductivity decreases with the increase of the number of wetting–drying cycles.     

室内TDR试验监测石灰矿渣加固粘性土的物理化学反应过程(英文)

石灰矿渣和水泥矿渣常用于加固道路基层的粘性土。目前现场一般采用未加固土的最大干密度和最优含水率来评价加固土的压实施工质量。但是粘性土掺加了石灰后,发生了复杂的物理化学反应,使得其压实特性与未加固土有很大的不同。采用时域反射计监测石灰加固土内的物理化学反应过程。试验时将不同石灰矿渣掺和量和含水率的Orchard粘土通过标准击实试验夯实于击实筒中,用TDR监测其中的物理化学反应,针式贯入仪监测强度的增长。试验发现,电导率和介电常数的变化反应了土中的离子交换和硬化反应的过程。初始电导率(1d之内)的减小揭示了石灰矿渣的掺和量的大小,而长期电导率的减小揭示了强度的增长。试验表明,时域反射计技术可用于评价石灰加固土的施工质量。     

可液化地基电解减饱法处理的电学特性分析

电解减饱和法是近年来提出的一种处理可液化地基的新方法,通过电解饱和砂土地基中的孔隙水生成气体,达到减小砂土地基饱和度并提高抗液化强度的目的。采用可导电的塑料排水板(EKG)为电极,开展饱和砂土地基在恒定电流下的电解减饱和模型试验,并分析了砂土地基在电解过程中的电学特性。试验结果表明,电解初期饱和度的下降速率与电流强度呈正比;然后饱和度的下降速率变缓;最后饱和度减小到89.5%不再变化,且最终饱和度的大小与电流强度无关。此外,地基的等效电阻随着砂土饱和度的减小而增大,并且对比了孔隙水压力系数B、含气水体积模量Kwa、压缩波速vp和地基等效电阻等4种评价指标在分析饱和砂土减饱和试验中的适用性,结果表明等效电阻在电解减饱和法中最易测得,且对砂土饱和度的敏感范围更大以及适用于各类试验,因此可将地基等效电阻作为评价砂土减饱和状态的有效指标。     

黄河冲(淤)积粉质二灰土的压实特性研究

试验研究了黄河冲(淤)积粉质二灰土的压实特性。用电子显微镜分析了黄河冲淤积粉质土的微观结构;研究了压实度和压实含水率对二灰土强度的影响;分析了影响压实的关键因素及其影响规律。通过现场试验,提出了合理的施工压实工艺。研究认为,由于水的长距离搬运作用,黄河冲(淤)积粉土颗粒具有高的磨圆度和低的表面强度,加之粉煤灰中球状粉粒的大量存在,碾压时二灰土颗粒间难以形成有效的嵌挤,表现出较差的压实性状;低的压实度和高的碾压含水率使二灰土的强度明显降低;对于黄河冲(淤)积粉质二灰土,土中<0.005 mm的粒级是反映土的填充作用的界限粒级,该粒级和二灰的含量对二灰土的最佳含水率与最大干密度具有显著的影响,而二灰比(1∶4～1∶2)的影响不显著;二灰稳定粉土对振幅和频率是敏感的,高频率强振可使其压实度达到98%。