加湿条件下膨胀土土水特征曲线的试验研究

以合肥市膨胀土为研究对象,利用渗析法和滤纸法试验测得土体不同初始干密度下重力含水率与基质吸力的关系;利用加湿试验测得土样加湿时孔隙比与重力含水率的关系。基于理论分析,求得土体在不同初始干密度下考虑体积膨胀的体积含水率与基质吸力的关系。结果表明:不同初始干密度对应的重力含水率-基质吸力曲线在曲线中部大致重合;不同初始干密度对应的体积含水率-基质吸力曲线与重力含水率-基质吸力曲线的形状有所区别;土样接近饱和时,各初始干密度对应的体积含水率-基质吸力曲线出现交叉。     

基于核磁共振技术的黏性土微观孔隙测试研究

以黏性土在相同含水率不同干密度下,和相同干密度不同初始含水率条件下,进行核磁共振试验研究。通过核磁共振实验结果,从微观的角度对土体结构进行分析,探究粘黏性土体不同状态对于土体内部微观结构的影响。实验结果表明:密度较低的饱和黏土试样具有更多的大孔隙。干密度对黏土的大孔隙结构有较大影响,而初始含水率会对饱和黏土的小孔隙结构有影响。此外,通过对核磁共振测试和压汞测试的实验结果进行比对,可以看出两种测试手段,在孔隙孔径分布的探究上具有一致性,都可以反映出黏土的微观孔隙结构。     

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...     

非饱和砂质黏性紫色土一维渗透特性试验研究

利用土体瞬时渗透特性测试仪,对重庆非饱和砂质黏性紫色土进行一维土柱垂直渗透试验。模拟不同降雨条件(5 mm/h、15 mm/h、30 mm/h)下,其入渗率、累积入渗量、浸润峰、体积含水率和吸力等随时间的变化规律;分析得到其渗透特性和持水特性。结果表明:(1)在初始含水率相同的情况下,降雨强度越大,初期入渗率越大;土体的入渗率与含水率有关,含水率越低的土体,其入渗率越大;(2)不同降雨强度下,水入渗到同一监测点的时间不同;且降雨强度越大时,含水率增大到某一稳定值的数值也越大;(3)降雨强度并不会影响土体的饱和渗透系数和持水性能。从试验规律可知非饱和砂质黏性紫色土的体积含水率θ与渗透系数的对数lgk之间存在线性关系,拟合的线性方程,可应用于相应紫色土地区土体的非饱和渗流分析。     

膨胀土收缩性质的试验研究

为了对膨胀土的收缩性质进行研究,以合肥某工地膨胀土为研究对象,对不同初始干密度的饱和土样进行了收缩试验。研究了线缩率–含水率关系(δ–w)及孔隙比–含水率(e–w)关系,分别对这两种关系进行了曲线拟合,并根据曲线拟合结果求解了膨胀土的缩限、收缩系数、最大线缩率,分析了这些指标及曲线拟合参数与土样初始干密度的关系。结果表明:收缩试验中,质量的测量简单而准确,体积的测量有一定的误差;通过拟合的孔隙比–含水率关系曲线求解的缩限值与通过拟合的线缩率–含水率关系曲线求解的缩限值基本一致;将收缩试验结果与吸力试验相结合,可以得到用体积含水率表示的、考虑体积变化的土水特征曲线。     

膨胀土缩胀过程中体变特征的试验研究

膨胀土的胀缩变形会对其上的建筑产生危害,研究膨胀土的胀缩变形特征具有重要意义。通过一系列干燥收缩-加湿膨胀试验,研究膨胀土在收缩-膨胀循环过程中孔隙比-含水率的关系及初始干密度对其的影响,结果表明:采用照相法测量土样面积是一种较为理想的非接触测量方法;不同初始干密度下的收缩曲线及膨胀曲线分别相互平行,且随着初始干密度的增加,孔隙比-含水率曲线往下移动;当初始干密度小于临界干密度时,土样的收缩曲线与膨胀曲线相交;随着初始干密度的增加,土样的收缩曲线与膨胀曲线逐渐由交叉状态变为分离状态;在一次干缩-湿胀过程中,随着初始干密度的增大,土样的体积收缩率逐渐减小,体积膨胀率变化不大,即经过一次收缩后,初始干密度对土样膨胀性的影响减弱。     

压实高岭土干燥收缩特性试验

为研究初始干密度和初始含水率对高岭土干燥收缩行为的影响,探究其干燥收缩机理,采用数字图像相关法来测量环刀试样的径向变形,在设计的干燥收缩试验平台进行了一系列干缩试验,结合试验得到的收缩曲线和相应的土水特征曲线获得吸应力固结曲线。结果表明:饱和高岭土大部分收缩变形发生在进气点之前的饱和状态;试样在干缩过程中以径向变形为主,表现出比较明显的各向异性,这种各向异性的变形特性随初始饱和度的增加而减弱;随着初始干密度增大,试样干燥收缩稳定所需要的时间逐渐减小,稳定时的体积变形也相应减小,然而试样的初始干密度和饱和度对收缩变形稳定时的含水率几乎没有影响;吸应力固结曲线与饱和土的等向固结曲线近似重合的曲线形态表明吸应力和净平均应力对土收缩变形的作用效果是一致的;在等向应力条件下,有效应力是影响土体干缩变形的决定性应力;提出的结合干燥收缩试验和等向固结试验曲线的间接测量土水特征曲线的方法是相对可靠的。     

高饱和度土的压缩和固结特性及其应用

高饱和度土往往存在于湖海地区的含气泡沉积物以及工程中高含水率的压实土。试验表明高饱和度土中气相主要以封闭气泡形式存于孔隙水中,并随水一起流动。假设高饱和度土为具有可压缩流体的两相土,考虑水气混合物的压缩性,推导出不排水条件下土体压缩公式,并建立高饱和度土的排水固结方程,获得一维简化解析解。在此基础上,深入分析了荷载作用下高饱和度土的孔压系数、三轴试验的反压饱和过程与围压饱和过程、以及一维情况下高饱和度土的排水固结特性,重点讨论它与饱和土的区别。最后还对影响高饱和度土压缩和固结特性的主要参数进行了分析。     

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。     

干密度对黄土渗透系数的影响

非饱和渗透系数是研究非饱和土入渗规律的重要参数,同时也是研究边坡失稳和地基浸湿变形的重要基础。本文采用变水头法测量原状黄土和重塑黄土饱和渗透系数,基于ChildsCollis-Geroge模型,结合土水特征曲线和饱和渗透系数,详细探讨了原状黄土、不同干密度非饱和重塑黄土体积含水率与渗透系数的关系和规律。结果表明,原状黄土的饱和渗透系数远小于重塑样,重塑土样饱和渗透系数随着干密度的增大而减小;黄土非饱和渗透系数减小趋势随着干密度增大而减小,但在残余含水率附近,不同干密度下试样的渗透性基本相同。     

封闭气泡对土体渗透系数影响的试验研究

渗透系数是分析土体渗流问题的重要参数,目前获取渗透系数的诸多方法均没有考虑土体中封闭气泡对渗透系数的影响。本文基于室内一维积水入渗试验结果,拟合出土体渗透系数与体积含水量的经验公式,以及仅包含孔隙率n和两个拟合参数的渗透系数与气相饱和度的经验公式,并通过前人试验结果验证了该公式的正确性。     

湿度和密度双变化条件下的非饱和黄土渗气渗水函数

饱和度和密度都会对非饱和土的渗透系数产生影响,而准确确定非饱和土的渗透系数在饱和/非饱和土体渗流分析中非常重要。利用改进的非饱和土水气运动联合测定仪,对重塑非饱和黄土试样进行不同增湿级数和初始干密度条件下的渗透试验,研究饱和度、干密度、渗气系数及渗水系数间的关系,建立湿度和密度双变化条件下的渗气渗水函数,并通过试验验证该函数的适用性和准确性。研究表明,该函数既可用于确定渗水系数,又可用于定量描述非饱和土孔隙中水气运动之间的相互影响,其在非饱和土固结分析、稳定分析及饱和非饱和渗流分析中具有较强的应用前景。     

西北地区膨润土湿化变形特征的试验研究(英文)

通过对西北地区原生与重塑膨润土的湿化试验,研究了初始含水量、初始干密度与荷载水平对湿化变形的影响。研究表明,当初始干密度给定时,湿化变形增量随初始含水量增加而减小;当初始含水量给定时,湿化变形增量随初始干密度增加而增大。重塑膨润土也同样有此规律,但重塑膨润土的湿化变形比原生膨润土为大。     

冻融作用对土体干容重和含水量影响的试验研究*

  对青藏铁路沿线具有代表性的两种土：砂质粘土和轻亚粘土进行了室内冻融试验研究。试验在开放系统、不同初始干容重、含水量及温度条件下进行,水分由下向上补给。试验结果表明：经过多次冻融循环以后,土体的干容重趋于某一定值。这一定值与土体的初始干容重无关,而与土体的种类有关。本试验结果中砂质粘土稳定干容重为1.55 g•cm－3,轻亚粘土为1.78 g•cm－3。另外,发生冻融循环后的土体含水量比初始含水量大,而且经历冻融变化的部分增加的含水量要比保持融化状态部分增加的含水量要大。     

考虑压力和密度影响的膨胀土增湿变形研究

基于考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响,研究了膨胀土竖向增湿变形问题,得到了膨胀土膨胀变形的规律,揭示出相同初始含水量时,初始干密度越大膨胀率越大;相同初始干密度时,初始含水量越大膨胀率越小;其他条件相同时上覆压力越大膨胀率越小。文章还总结出考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响的膨胀率回归方程,提出用有限的试验数据得到任意组合条件的膨胀率计算方法。由此可进一步求得膨胀土地基的膨胀变形量,为工程计算提供可靠的理论依据。     

爆炸波作用下准饱和土的动力模型研究

准饱和土是由固体土颗粒、水和少量封闭的空气组成的三相混合物介质。在研究爆炸波在准饱和土中的传播规律及与结构的相互作用时，不能沿用非饱和土的规律，也不能将其看作二相混合介质进行分析。本文结合爆炸波在准饱和土中传播的宏观试验，运用混合物理论建立起研究一维平面爆炸波作用下准饱和土的动力分析模型。     

初始干密度对天然砂砾改良红粘土回弹模量的影响及预估模型

以掺天然砂砾改良的红粘土为研究对象,采用室内承载板法测定回弹模量,通过不同初始干密度下的回弹模量试验,深入研究了天然砂砾改良红粘土的回弹模量随初始干密度的变化规律,建立了不同初始干密度下回弹模量的预估模型。试验结果表明:在同一天然砂砾掺量下,随着初始干密度的提高,红粘土的回弹模量逐渐增大。当初始干密度由低向最大干密度增大时,回弹模量增长速度较快,当初始干密度超过最大干密度继续增大时,回弹模量增长速度变缓;在同一初始干密度下,当天然砂砾掺量从0增至30%时,回弹模量的增长幅度较小,当天然砂砾掺量超过30%而继续增长时,回弹模量增长幅度较大;初始干密度由1.6g·cm-3增长至2.0g·cm-3时,回弹模量增长值随天然砂砾掺量的增加而逐渐增大。分别建立了回弹模量随初始干密度及天然砂砾掺量变化的预估模型,通过补充试验,验证了预估模型的准确性。     

不同因素对浅表土导热系数影响的试验研究

土体导热系数是预测人工冻结温度场发展、冻结壁厚度的重要参数,主要取决于固体颗粒成分、含水率和土体密实程度。本文以南京地区浅表土为研究对象,开展了常温与-10 ℃冻结时含水率、干密度对淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉砂导热系数的影响规律研究。研究结果表明:土质、含水率、干密度对导热系数影响显著,在试验含水率与干密度范围内,导热系数随含水率、干密度增加呈近似线性规律升高;冻土导热系数大于常温土导热系数,随含水率增加冻土导热系数的增加幅度与干密度相关。     

确定非饱和土渗透特性的一种新方法

用水–气运动联合测试仪对一定湿密状态下的黄土做了大量的试验,结果表明,一定含水量、不同干密度的土样浸水后,渗气系数随时间的变化趋势具有相似的规律,即具有在起初浸水后的短时间内减小,然后逐渐增大,最后趋于稳定的过程。另外,土的渗水和渗气系数随干密度的增大而降低,且干密度越大,降低的幅度也越大。在高饱和度时增湿路径对非饱和土的渗透系数影响不大,而在低饱和度时增湿路径对渗透系数影响较显著。     

初始含水率对粉质粘土压缩特性的影响研究

以粉质粘土为研究对象,以不同初始含水率为控制条件,对粉质粘土做标准固结实验,研究不同初始含水率对粉质粘土压缩特性的影响,结果表明,对于土的压缩e-p曲线,初始含水率低的e-p曲线在初始含水率高的e-p曲线上方,在100~400kPa内,通过定义孔隙指数I可以把不同初始含水率的I-lgp曲线大致归化于一条曲线上;在12.5~100kPa,初始含水率对土的压缩性能影响较大,在100~400kPa内,初始含水率对土的压缩性能影响较小;初始含水率与压缩系数大致呈线性关系,但随着压力的增大,初始含水率对土的压缩系数的影响逐渐变小。