爆炸引起饱和砂孔压变化规律的室内试验研究

介绍了以雷管作为爆炸动力源,多孔装药爆炸法密实饱和砂的模型试验,实测了饱和砂土体在依次循环爆炸荷载作用下孔隙水压力的增长与消散过程,分析了孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,孔隙水压力的增长与消散在沿深度及径向方向上的变化规律具有独特性。同时,对爆炸荷载在饱和砂土体内所引起的液化范围进行了分析,所得结论可为爆炸法处理饱和粉细砂地基的工程设计与理论研究提供参考。     

钙质砂粘性土的渗透特性

研究了孔隙比、钙质砂含量、不均匀系数与曲率系数对不同钙质砂含量下粘性土渗透系数的影响规律。土样渗透系数与10^e(e为孔隙比)之间呈现较好的线性关系,且两者的相关性程度较大;渗透系数随着钙质砂含量的增加而显著增加,钙质砂含量对渗透系数的影响变大会造成渗透系数数量级的变化;土样不均匀系数与曲率系数对土样渗透系数具有较好的相关性。     

复杂应力状态下钙质砂的动强度

利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪模拟海洋波浪的加载形式,对相对密度为30%的钙质砂进行了扭转和竖向耦合循环剪切试验,着重研究了复杂应力状态下初始主应力方向角α0和中主应力系数b对钙质砂动强度特性的影响.研究表明:初始主应力方向对钙质砂的动强度具有显著的影响,随着初始主应力方向角α0的增大,动强度明显降低,且降低的程度随破坏振动次数的增加而增加;b值对动强度也有影响,影响程度与α0相比要小.     

微生物加固钙质砂压缩前后细观尺度变化试验研究

MICP是岩土工程领域新兴的一种环境友好型砂土加固技术,可以用于提高钙质砂的工程性能,但由于MICP加固钙质砂试样的复杂结构,需要对其细观尺度展开研究以解释宏观现象。运用CT扫描技术,对三轴压缩前后的微生物加固钙质砂试样进行三维重构,分析加载前后试样细观尺度变化。研究发现,使用CT扫描得到的二维灰度图像可以显示试样的孔隙分布,且在二维灰度图像的降噪处理过程中非局部均值滤波算法具有良好的降噪效果。在此基础上进行三维重构,结果表明,加载前试样孔隙主要分布在试样高度方向1/3处、2/3处及试样两端,加载后这部分区域的孔隙会有所增加,即加载过程中试样的破坏主要集中在试样本身已有的薄弱区域。在三维重构基础上分割显著破坏面,显示低应力水平下试样破坏模式为X共轭剪切破坏,而在高应力水平下的破坏模式为单斜面剪切破坏。     

基于NMR技术的胶结钙质砂热特性机理分析

钙质砂含有丰富的内、外孔隙,且颗粒具有易破碎性,因此,钙质砂的微观孔隙结构变化是引起其热传导特性演变的本质原因。为了探究钙质砂微观孔隙结构对其热特性演变的影响机理,首先基于热针法探讨了5个不同水泥掺量(P_s=5.0%、7.5%、10.0%、12.5%、15.0%)胶结钙质砂在不同养护龄期(t=1d、3d、7d、14d、28d)的导热系数,分析了水泥掺量P_s和养护龄期t对胶结钙质砂热传导特性的影响规律;利用核磁共振(NMR)技术揭示了上述过程中胶结钙质砂微观孔隙结构变化的本质特征,在此基础上阐释了各影响因素作用下胶结钙质砂热特性演化的微观机理。试验结果表明：(1)胶结钙质砂的导热系数λ随养护龄期t的增加先急剧增大而后缓慢减小,随水泥掺量P_s递增而增加,但增长幅度递减;(2)NMR试验曲线反映了胶结钙质砂内部孔隙大小和数量的变化,根据反演的孔径d可将曲线划分为微孔隙(＜66.24nm)、小孔隙(66.24nm~6.048×10^₃nm)和大孔隙(6.048×10^₃nm~1.92×10^₅nm)3个区域;其中,微孔隙的变化情况反映了胶结钙质砂中水泥水化过程,中、大孔隙的变化情况反映了钙质砂中孔隙被水化胶凝产物分割、填充过程;(3)胶结钙质砂内微观孔隙大小、数量的变化从本质上决定了其宏观导热系数的变化规律,可利用NMR曲线得到合理的微观机理解释。     

不同活性炭含量下MICP加固钙质砂的物理力学特性研究

MICP是利用微生物诱导CaCO₃沉淀的一项新型环保的地基处理技术,可以改善砂土的力学特性.目前,对MICP过程中细菌保留能力的相关研究相对较少,活性炭是一种具有吸附性的多孔结构物,利用活性炭的吸附性,可以增加细菌在试样中的滞留能力.基于活性炭的吸附作用,利用无侧限抗压强度试验、渗透试验及SEM电镜扫描研究了活性炭含量对MICP加固钙质砂的力学性能的影响.试验结果表明,在钙质砂中加入活性炭能够提高微生物诱导CaCO₃沉淀的产量,对其无侧限抗压强度和渗透特性均有所改善,最佳活性炭掺量为0.75%,这也说明了在钙质砂中加入活性炭能够解决MICP加固过程中细菌滞留不足的问题,为后续提高细菌滞留率的研究提供了可靠的试验依据.     

南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究

为了解决南海非饱和钙质砂动力特性问题,选取南海地区钙质砂开展动三轴试验,系统研究不同参数对非饱和钙质砂力学特性影响规律.试验表明:非饱和钙质砂动应变和动孔压发展规律与饱和钙质砂存在明显差异.动孔压在饱和状态下试验前期发展较慢,近似呈线性增长,试验中后期波动较大,而在非饱和状态下的发展规律与之相反;钙质砂在非饱和状态时动应变曲线只有低围压下才有明显失稳点,100、150 kPa有效围压下无明显失稳点,在饱和状态时各有效围压下均有明显失稳点;非饱和状态下动孔压发展趋势受基质吸力影响较大,随基质吸力增大,最大动孔压整体呈现递减趋势,高基质吸力下试样破坏时的最大动孔压小于低基质吸力下试样破坏时的最大动孔压.     

微生物结合碳纤维加固钙质砂的高强度试验研究

为了研究微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）结合碳纤维固化钙质砂的效果及机理,先通过低轮次注浆试验探究碳纤维对MICP加固钙质砂效果的影响,并确定碳纤维的最佳掺量及长度,然后开展高轮次注浆试验,研究MICP胶结液无法再注入时的砂柱强度,通过试验结果对比和扫描电镜等分析,分析了微生物、碳纤维及钙质砂之间的作用机理。试验结果表明,掺加碳纤维能显著提高微生物加固钙质砂的强度。在低轮次注浆试验中,掺加碳纤维能有效提高碳酸钙的生成量及试样强度,纤维组的碳酸钙生成量比无纤维对照组提高了15%~34%,试样强度提高了135%~217%;高轮次注浆试验中,在MICP胶结液无法再注入砂柱的情况下,由于两组试样注浆轮次的差异,纤维组最终的碳酸钙生成量对比无纤维对照组减少了4%,试样强度提高了11%。     

不同温度环境下珊瑚钙质砂导热系数试验

基于热探针法测定了不同温度环境下珊瑚钙质砂的导热系数,探讨环境温度、试样含水率对珊瑚钙质砂导热系数的影响规律,提出了一个考虑不同温度环境作用的珊瑚钙质砂导热系数计算模型。结果表明：珊瑚钙质砂导热系数λ值随着环境温度T值的递增呈指数增加,λ最大提高倍数为3.46,温度对导热系数的影响主要取决于试样内水蒸气的潜热传输效应;珊瑚钙质砂导热系数随着试样含水率的增加而递增,二者呈现出良好的幂函数关系,主要原因在于珊瑚钙质砂内孔隙水变化和热对流方式的影响。对比分析表明,导热系数计算模型具有较高精度和较好适应性,相关系数R²=0.968 2。     

钙质砂中单桩水平承载特性模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂地基中桩基的水平承载特性,分析桩长对桩顶位移、桩顶转角、桩身弯矩以及桩侧土体压力分布的影响,并与福建标准砂地基中的模型桩进行了比较.试验结果表明:桩长对水平承载特性具有显著影响;增加桩长能明显提高单桩水平极限承载力,桩身变形逐渐由刚性转动转变为弯曲变形;弯矩沿桩身的分布范围由全段分布转变为集中...     

端异氰酸酯基聚醚接枝环氧树脂的性能研究

合成了端异氰酸酯基聚醚（ITPs）改性双酚A型环氧树脂，通过红外光谱（IR）、动态热机械分析（DMA）研究了ITPs和EP之间的化学反应及改性环氧树脂酸酐固化体系的热性能，并测试了固化体系的力学性能。结果表明：ITPs作为枝链接枝到环氧树脂上：随着加入ITPs质量分率增加，其固化体系的冲击强度和弯曲强度上升，当ITPs含量为10％时，两者达到最大值：动态热机械分析（DMA）结果表明改性环氧树脂固化体系的玻璃化转变温度（Tg）随ITPs的含量增大而降低：当ITPs质量分率大于15%时，过量的ITPs与改性环氧树脂会形成相分离。     

碎石桩加固液化砂土孔隙水压力变化

通过振动台对未加固与碎石桩加固的液化砂土的宏观表现及孔隙水压力曲线、孔压比曲线比较,得到碎石桩加固液化地基土不仅有挤密增强土体抗液化效果,而且随着排水,土体强度也在逐渐增强.说明工程实际中碎石桩加固液化土只考虑挤密过于保守.     

碳酸盐岩剖面地层孔隙压力计算方法研究

从等效深度法的基本原理出发，重点讨论了碳酸盐岩剖面地层正常压实趋势线的构建问题，并利用所构建的正常压实趋势方程对川东飞仙关组碳酸盐岩剖面裂缝．孔隙型储层的地层孔隙压力进行了预测。结果表明，等效深度法对碳酸盐岩剖面的地层孔隙压力预测同样也有一定的实用性。     

饱和沥青混合料的孔隙水压力解析

基于有效应力理论,推导了饱水状态下的沥青路面结构内部的孔隙水压力计算方程,并通过Matlab软件求得数值解,具体分析了孔隙水压力的变化规律以及标准胎压、混合料孔隙率和沥青材料弹性模量等材料参数变化对孔隙水压力产生的影响.     

盾构下穿仑头海高水压粉细砂地层渣土改良试验研究

为解决土压平衡盾构穿越高水压粉细砂地层时易喷涌、开挖面塌陷等技术难题,依托广州地铁12号线下穿仑头海盾构工程,通过筛分试验、改良剂性能试验、砂层喷涌模拟装置设计及现场工程验证等手段,对高水压粉细砂地层下土压平衡盾构喷涌防控技术开展研究。试验研究成果:(1)针对本工程粉细砂地质特性,确定合理改良剂品种及配比,优选了膨润土膨水比、膨化时间及掺入比;(2)基于相似理论,设计了一套模拟砂层喷涌发生、评价装置,直观反映不同工作压力下改良剂改良砂样的效果,为渣土改良试验提供技术支撑;(3)通过评估喷涌发生装置砂样喷出的流速v、水平距离ΔL等参数,确定了特定级配砂样所需改良剂的相关配比及掺入量,并形成了防喷涌渣土改良实施方案。结合实际盾构穿越仑头海砂层运用效果,指导现场膨润土改良参数控制,验证了膨润土相关参数及喷涌模拟装置可靠性,避免了盾构穿越富水砂层喷涌风险。     

孔隙水压力条件下混凝土破坏机理与理论探讨

为了探究饱和混凝土在孔隙水压力下的破坏机理,本文在已有的研究基础上,通过理论分析孔隙水压力和当前孔隙率对饱和混凝土微裂纹的演化及宏观力学性能的影响,确定了真实水压力作用下混凝土的I、II型裂纹应力强度因子;复合型裂纹张拉破坏和剪切破坏的主导条件。并利用“YSL-200”型微机控制多通道轴压水压联合作用岩石-混凝土流变试验系统,基于饱和混凝土封闭孔隙水压力Pf和贯通孔隙水压力Pg间的压力梯度,从细观角度解释了混凝土在水环境下的破坏机理。结果表明：孔隙率的变化和Pf、Pg间的压力梯度都是混凝土材料细观破坏的重要原因之一;孔隙水压力下混凝土材料大都呈“X”型剪切破坏;水围压的存在可以提高饱和状态下混凝土的抗压强度。     

道路在动态荷载作用下孔隙水压力的数值模拟

现行的路面设计方法没有考虑动力荷载的影响,动荷效应在道路的损伤中起着不可忽略的作用,研究动态荷载作用下的道路工作特性具有重要的意义.结合某高速公路实验场的原始测试资料,运用天津市软土特性与工程环境重点实验室的FLAC~(3D) (Fast Lagrangian Analysis of Continua)三维数值分析程序建立了道路动态分析模型,分析了动态特性交通荷载作用下孔隙水压力的变化规律,得出了同一点孔隙水压力的变化随荷载幅值及荷载振动程度的增强而增大,随道路材料阻尼比的增加而减小等几点重要结论;对于天津市软土路基工程特性更深入的研究具有重要意义,同时对于道路的设计与施工也有一定的参考价值.     

打桩排土孔隙水压力的估算

通过对打入桩的分析，在简化假定条件下，提出了在饱和粘性土中打桩时桩周土中的孔隙水压力估算方法，实测资料验证是可行的．     

真实水压作用下裂隙大理岩蠕变特性试验研究

软弱层间带裂隙岩石的水压弱化效应是水利工程长期稳定研究的重要方向。针对锦屏一级坝肩软弱层间带裂隙大理岩在高水压力作用下的长期变形特性,采用特定的岩石流变试验系统,开展不同水压作用下预制裂隙大理岩的蠕变试验,结合典型蠕变过程曲线分析水压对裂隙岩石蠕变变形、蠕变速率、蠕变破坏荷载及长期强度的影响,并基于蠕变破坏断口的电镜扫描成果,从细观角度分析岩石蠕变破坏机制。结果表明：裂隙岩石宏观破裂现象与断口微观特征相吻合,随着水压的增加,岩石破裂形式逐渐由张拉破裂向剪切破裂过渡,破裂断口由凹凸锯齿状逐渐趋于平滑。压力水沿岩石裂隙的“楔入”可加速原始裂纹的发育,促进岩石的蠕变发展,水压越大,“楔入”效应越明显,加速蠕变速率越大,加速阶段持续时间越短,蠕变破坏的分级荷载越小;相较于稳定蠕变阶段,水压对加速蠕变阶段的影响效应更大。裂隙岩石长期强度约占完整岩石峰值强度的50%~70%,水压的增大会降低岩石的长期力学性能,并加速岩石的蠕变破坏,工程中建议取稳定蠕变阶段最大一级强度作为裂隙岩石的长期强度。研究成果的应用可提高锦屏一级水电站长期稳定运行评估的准确性,并为裂隙岩石蠕变本构模型研究提供重要支撑,具备显著的工程应用与理论研究价值。