不同酸度渗透溶液对重塑黄土渗透特性影响研究

通过对杨凌黄土进行三轴渗透试验和常规渗透试验,分析了不同干密度的重塑黄土分别在pH=7.0的无气纯水及pH=3.0, 4.0, 5.0的乙酸溶液渗透下渗透系数的变化规律,研究了黄土在含酸渗透水流作用下的劣化性质,为分析黄土在酸溶液渗透作用下强度变化以及黄土构筑物的稳定变化特性提供依据。试验结果表明：①饱和黄土的渗透系数随着干密度的增加而减小。②在一定的干密度下,黄土的渗透系数随围压的增大而减小。③饱和黄土在pH=3.0酸溶液短期渗透下的渗透系数最大,随着酸溶液pH值的增大,渗透系数随之减小,因为酸溶液中的氢离子溶解了黄土中的难溶盐形成了新的渗流通道;而纯水pH=7.0渗透下土样的渗透系数介于pH=3.0和pH=4.0渗透下土样的渗透系数之间,是因为纯水采用的是煮沸过的无气水,相比之下试验配置的酸溶液本身存在少量的气体,从而影响了渗透系数的大小。④渗透系数随时间的增加而出现减小的趋势。试样进行三轴渗透和常规渗透,得出渗透系数都有随时间的延长而减小的规律。     

人工配制不同含砂率粉土性质研究

通过人工配制不同含砂率粉土,分别对其进行击实试验(对击实后试样进行电镜扫描)、压缩试验、CBR(California Bearing Ratio)试验和无侧限抗压强度试验,研究含砂率对粉土性质的影响。结果表明:含砂率相同粉土的击实试样的孔隙面积随着含水率的增加先减小后增大,在相同含水率下试样的孔隙面积随含砂率增加先减小后增加,这刚好与得到的粉土的最大干密度随着含砂率的增大先变大后减小的结果一致;对相同含砂率粉土而言,无侧限抗压强度随着粉土压实度增加而增大,但同一压实度下粉土的无侧限抗压强度随着含砂率的增加越来越小。     

含不同倾角裂隙砂岩渗透性能试验研究

针对西南山区水电边坡破碎岩体的渗透特性问题,以锦屏左岸边坡砂岩为例,对岩石试样预制不同倾角的人工裂隙,使用岩石高压渗透仪对其在不同围压和不同渗透压条件下的渗透特性进行试验研究,并对试验取得的渗透系数进行统计分析。试验结果表明,随着渗透压从0. 1 MPa增加至0. 5 MPa,裂隙砂岩亲水矿物受到溶解和冲刷作用逐渐增强从而产生新的渗流通道导致渗透系数增加。围压从2 MPa增加至4 MPa,使得岩石内部的裂隙与孔隙受到压缩闭合,导致渗透系数减小。0°、30°和45°裂隙砂岩的整体渗透系数依次减小,裂隙倾角的增加改变了裂隙渗流通道与初始渗流方向以及围压之间的夹角,还减弱了渗透系数对于围压以及渗透压的响应。     

级配特征和水力梯度对砂砾料渗透性影响研究

为探索砂砾料渗透性的规律,开展了室内垂直向上渗透试验,结果表明,砂砾料渗透性随着孔隙比的增大而增强,随着细粒含量的增高而减弱。对特征粒径进行了进一步推导,给出了连续级配的特征粒径计算方法,通过量纲分析和参数拟合,得到砂砾料渗透系数的经验公式。通过渗透变形试验,将水力梯度对砂砾料渗透性的影响进行了分析,结果表明:细粒含量高,则渗透系数随水力梯度的增大而增大;细粒含量低,则渗透系数随水力梯度的增大而减小。结合细粒含量、孔隙比的影响,给出了考虑水力梯度的渗透系数计算公式,并对试验结果进行验证,结果表明,该公式可较好地反映各参数,尤其是水力梯度对渗透性的影响,拟合效果较好。     

松散堆积物坝基渗透淤堵试验及颗粒流模拟

对西藏山南地区水库坝基材料进行渗透淤堵室内试验及颗粒流数值模拟,从宏观到细观的角度研究了坝基松散介质渗透淤堵的过程。室内试验采用自制的渗透淤堵装置,分别对不添加淤堵材料及添加粒径为0.075～0.5mm、0.5～1mm淤堵材料的试样进行渗透淤堵试验,并监测试样的流速及渗透系数。试验结果表明：（1）添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样流速降低速率较快,达到稳定后的流速值较低;（2）两种淤堵材料均可达到淤堵效果,添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样渗透系数降低较快,淤堵颗粒流失量较小。数值模拟记录了淤堵过程中流速、渗透系数及孔隙率的变化情况,并监测了淤堵颗粒中单个颗粒运动速度及位置的动态变化过程。计算结果显示：（1）随着时步增加,模型试样的孔隙率逐渐降低,添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样的流速降低相对较快且淤堵颗粒流失量较少;（2）对于无淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步迅速收敛,而对于添加了两种淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步呈递减趋势,并最终趋于稳定,透水性能降低,产生淤堵效应;（3）在渗透淤堵过程中淤堵颗粒的运动具有随机性。数值模拟结果与室内模拟试验所得的结果基本一致。     

试样边壁及内部缺陷对土体渗透系数测量的影响分析

土体的渗透系数是评价土体渗透固结性能的重要指标。在心墙坝中,准确测定心墙料的渗透系数对评价心墙的固结变形和拱效应具有非常重要的意义。测量渗透系数的方法包括渗透试验和固结试验。由于试样边壁和内部缺陷的影响,这两种方法的测量结果均可能与实际土体的渗透系数存在一定偏差。本文通过对概念模型的理论分析和推导计算,研究了试样边壁和内部缺陷对渗透试验和固结试验测量渗透系数结果的影响。分析结果表明,试样边壁和内部缺陷均对渗透试验的结果有显著影响,而对固结试验的结果则影响较小。在选择渗透系数的测量方法时,应根据具体情况。在分析心墙坝的渗漏量时,宜通过渗透试验测定心墙料渗透系数,但需要对试样边壁进行处理,尽可能消除边壁效应的影响;在分析心墙的应力变形时,则宜通过固结试验测定心墙料的固结系数或渗透系数,以免高估了心墙的固结性能。     

饱和黄土三轴渗透试验

对饱和黄土进行了三轴渗透试验,结果表明:①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小,原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数,原状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数;②饱和黄土的渗透系数随周围压力的增大而减小,在同一周围压力下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数;③初始干密度越小,重塑饱和黄土水平渗透系数越小。     

剪切大变形条件下心墙沥青混凝土渗透特性研究

为研究心墙沥青混凝土在大剪切变形条件下的渗透特性,基于自主研发的三轴剪切轴向渗透试验系统,对70号、110号沥青混凝土开展了不同围压、渗透压组合的三轴剪切渗透试验,并提出了基于全局优化算法的沥青混凝土渗透系数反演最优模型。试验结果表明：剪胀效应引起裂隙的张开与扩展,使沥青混凝土的渗透系数大幅增加。低围压下,轴向应变从8%增加至30%,渗透系数变化幅度可达2个数量级;应变状态和应变增量影响沥青混凝土的渗透性,渗透系数随应变场的变化而改变。压密阶段,随轴向应变的增加,体积增量比为负值,渗透系数减小。裂隙发育阶段,体积增量比为正值,渗透系数增大;围压对沥青混凝土的渗透性有显著影响。两种标号沥青混凝土试样的防渗安全轴向应变阈值在低围压时较小,随着围压的增加呈递增趋势。当围压加载至1.0 MPa,轴向应变增加至30%后,沥青混凝土的渗透系数仍满足规范要求。     

水泥土渗透特性与强度特性研究综述

通过分析和归纳近年来水泥土研究成果,总结了水泥土的渗透和强度特性,并提出了水泥土耐久性和腐蚀性问题。水泥掺入比是影响水泥土渗透和强度的主要因素,渗透系数随掺入比或龄期的增加而减小,并趋于一定值。相同水泥掺入比条件下,龄期是影响水泥土渗透系数的主要因素;强度随掺入比或龄期的增加而增大,外掺剂是否改善水泥土强度取决于外掺剂的自身性质,强度随水灰比的增大而减小。应力应变曲线型态与围压相关,低围压下为软化型,并随围压的增大向硬化型发展; 剪切破坏面上法向应力与轴向夹角Θ_f随着围压增加而减小。     

黄土新含水层渗透系数演化规律

为探索黄土原灌区新含水层的渗透系数在灌溉条件下的演化趋势,以原状黄土为对象进行了室内渗透试验,通过改变供水水头和供水盐度来模拟黄土层水压力和盐分的变化。认为:①在某一固定供水水头下,试样的渗透系数随供水盐度的增大而减小;②在某一固定供水盐度下,试样的渗透系数随供水水头的增大而增大。     

原状黄土冻融过程渗透特性试验研究

通过对西安Q_3原状黄土在冻融作用下的电镜扫描和三轴渗透试验,研究了原状黄土冻融过程渗透特性变化机理及规律。试验表明:冻融过程中由于土体内部冰晶生长及冷生结构形成导致原状黄土微观结构发生显著变化,融化后的黄土在一定程度上增大了渗透性;基于图像处理软件,计算得到孔隙面积比随冻融次数增加呈指数增加趋势,反映出冻融作用一定程度上破坏原状黄土结构强度,使土体渗透性增强,但多次冻融后结构强度和渗透特性趋于稳定。冻融过程试样表面产生不规则裂缝,且含水率越高,土体表面特征破坏越严重,是渗透性增强的主要原因。渗透系数随围压增大呈指数下降趋势,且高围压时渗透系数差异较小;渗透系数随初始含水率增加近似呈抛物线变化规律,但高围压下渗透系数与初始含水率抛物线变化规律不明显;渗透系数随冻融次数增加近似呈指数增加趋势,但低含水率试样渗透系数变化幅度较小。基于试验数据规律性,进一步得到了考虑围压、初始含水率及冻融次数影响的西安Q_3原状黄土渗透系数多变量预测模型。     

华北平原山前至滨海区垂向渗透系数空间变异性

以华北平原山前至滨海区为研究区, 选择 8 个钻孔, 利用渗透系数反演公式和改进的 Archie 公式对渗透系数进行计算, 同时充分考虑研究区垂向渗透系数影响因素, 基于随机森林算法和时间序列算法对垂向渗透系数的空间 变异性进行研究。研究结果表明: 渗透系数在垂向上的影响因素主要为沉积环境、地层压力、随机误差三大类, ; 在剔除沉积环境和随机误差的影响后, 渗透系数随深度的增加而不断减小, 山前至滨海区渗透系数对地层压力的敏感性呈逐渐递减的趋势。研究结果可为华北平原农业灌溉、污染物迁移、垃圾填埋场选址及深层地下水资源开发等提供科学依据。     

非饱和重塑黄土固结特性试验研究

以延安新区工程建设中填方区的重塑黄土为研究对象,以准确计算填方区黄土地基的沉降为主要目标,以工程实际中填方区黄土的岩土工程设计参数为参照,室内制取了 Q3重塑黄土固结样。开展了4组控制吸力的非饱和土固结试验,得到了非饱和重塑黄土的压缩曲线,分析了吸力对重塑黄土固结特性的影响。研究表明：初始状态相同的重塑黄土土样,压缩系数随吸力的增大而减小;非饱和重塑黄土试样的压缩指数除了受竖向压力影响外,也受吸力作用的影响,压缩指数随着吸力的增大而减小;在2 MPa 的竖向应力下,重塑黄土土样总的竖向应变较小,最大的竖向应变为0．7％。     

水泥土渗透系数变化规律试验研究

为了深入探讨水泥土渗透系数的变化规律,采用室内试验研究方法,对不同干密度、水泥掺量和龄期的水泥土进行了室内渗透试验研究。结果表明:水泥土渗透系数与水泥土的干密度、水泥掺量、龄期密切相关;在干密度和龄期一定条件下,渗透系数随水泥掺量增大而增大;在标准击实功干密度和龄期一定条件下,渗透系数随水泥掺量增大而减小;在标准击实功干密度和水泥掺量一定条件下,渗透系数则随龄期的延长而减小。结论不仅对水泥土的渗透理论研究具有积极的探索意义,而且对采用水泥土施工或加固的岩土工程建设也具有一定的现实意义。     

土体孔隙分形模型及其与土体渗透性关系的研究

土体颗粒和孔隙分布直接影响土体渗透性大小。文章引入分形几何理论,基于土颗粒粒度的分维系数和球形土颗粒的假设,确定了单位体积土体中土颗粒的总数以及孔隙的总表面积,进而建立土体孔隙比表面积分形模型。该模型包括的四个参数可由实验方法确定。实例分析结果证明,土体的渗透系数随孔隙比表面积增大而逐渐减小,这与渗流分析结果一致。验证了模型的合理性和可行性,为土体渗透性的研究提供了一种新的方法。     

干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

针对不同干密度的重塑非饱和黄土,利用GCTS压力仪研究非饱和黄土在干湿循环条件下的土－水特征曲线,选用van Genuchten模型拟合体积含水量与基质吸力的关系,结合Childs & Collis-Geroge模型预测黄土的非饱和渗透系数,进而分析干湿循环作用及干密度对非饱和渗透系数的影响。研究结果表明：试验地区非饱和黄土的土－水特征曲线拟合相关度高达0.97以上,有良好的适用性;黄土的非饱和渗透系数与干湿循环次数及干密度之间均符合指数函数关系;相同基质吸力条件下,干密度大的黄土非饱和渗透系数大,基质吸力较小时,干密度为1.74 g/cm³的黄土比干密度为1.56 g/cm³的黄土非饱和渗透系数大10²数量级;当干密度保持不变时,随着干湿循环次数的增加,渗透系数逐渐增大,其增幅随体积含水量的增大而增大,随基质吸力的增大而减小;当非饱和黄土试样的体积含水量接近残余含水量时,土体的渗透系数趋于稳定。     

砂石渗井在黏土地区海绵城市建设中的应用

随着社会和经济的发展,建筑物、硬化路面等不透水结构逐渐取代了大量原始天然地面,从而造成了雨水入渗面积的迅速减少和由此引起的严重城市内涝。为解决我国水资源短缺和城市季节性洪水的双重危害,提供了一种以砂石等渗透性强的粗骨料作为内置材料的黏土地层竖向增强体渗透装置。当出现强降雨时,地表径流将汇流于密布的砂石渗井中,然后沿井壁向四周的土层中渗流。由于井壁的面积远远大于井口的面积,且一般情况下黏土的水平渗透性大于其竖向渗透性,因而砂石渗井能大大增大雨水的下渗速度。进行了填充料和岩土介质的渗透测试以及在此基础上的单井和群井现场原位试验和相应的数值模拟。结果表明:该装置经济、施工简单、效果明显,是一种环境友好型低影响海绵城市建设方法,为黏土地区海绵城市建设提供了一条有效途径。     

劣化水泥土渗透特性研究

为研究水泥土的劣化过程,揭示水泥土渗透性随劣化程度的演化规律,通过模拟水泥土在腐蚀场地的形成过程分别制备完全劣化、劣化过渡和未劣化水泥土试样,并实施了一系列的室内渗透试验.试验结果表明:渗透系数从大到小依次为完全劣化水泥土、劣化过渡水泥土及未劣化水泥土.完全劣化后的水泥土渗透系数比未劣化水泥土大三个数量级.基于渗透系数...     

新型防渗材料膨润土垫的试验研究

膨润土垫是由两层土工合成材料之间夹封膨润土,并通过针刺、粘接或缝合工艺制成的一种新型复合防渗材料.针对研发的新型膨润土垫,进行了渗透、抗干湿循环、抗冻融循环、自愈能力、摩擦特性和接缝防渗效果等试验研究.试验结果表明,膨润土垫的防渗性能与单位面积含土量以及膨润土垫内的膨润土的分布是否均匀密切相关;膨润土垫具有良好的抗冻融循环和一定的自愈能力,但抗干湿循环的能力较差;膨润土垫与中砂间的摩擦系数较大,饱和试样的摩擦系数较之于干态有所降低.