水泥土劣化深度-时间关系预测

为研究水泥土劣化深度-时间关系,进行了水泥土室内劣化,建立了水泥土的劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度与时间的幂函数关系式。试验结果表明:水泥土初始强度对劣化水泥土贯入阻力曲线性状无明显影响;劣化水泥土是劣化程度随时间增大的非均质体,由强度几乎为0的完全劣化层、强度随深度增加的劣化过渡层以及强度可看成与同龄期标准养护水泥土相同的未劣化区共3部分组成。水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度均随水泥土初始强度增大而减小。劣化深度-时间关系预测式(幂函数)中,系数分别为90 d劣化龄期的水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度,指数A取值与劣化类型、室内劣化试验或现场劣化试验无关,均可取0.6。此时,计算结果与试验结果具有较好的一致性,可利用该式预测固化土劣化深度。     

现场条件下水泥土劣化试验及劣化深度预测

加固体的劣化可分为加固体在非腐蚀场地形成后由于场地受到污染而发生的劣化问题和在腐蚀场地形成的加固体的劣化问题。针对后者,采用现场取土、室内制备加固体试样、现场埋设的方法,模拟在腐蚀场地形成加固体的过程,埋设在现场的加固体在腐蚀介质及水动力、温度和潮汐等外界因素共同作用下将发生劣化。将水泥土试样埋设在滨海场地长达3.5年,并实施微型贯入试验和化学试验。试验结果表明,劣化引起的强度降低滞后于其化学反应;水泥掺入比越小、埋设时间越长,水泥土劣化越严重;本试验条件下,水泥掺入比15%的水泥土1年、2.5年和3.5年的劣化深度分别达到了3.5、5.8和7.6 mm。基于试验结果提出了水泥土劣化深度预测式。     

冻融循环条件下水泥土损伤劣化特征研究

水泥土材料目前在寒区工程建设中被广泛应用,寒区气候温度交替变化,对水泥土各方面性能影响较大,因此,研究冻融循环条件下水泥土的损伤劣化特征对于寒区工程建设和工程设计具有重要的参考价值。将取自新疆某边坡的原状土与普通水泥配制成水泥土,在冻结温度为-20 ℃、融解温度为20 ℃条件下分别进行0,3,9,15次冻融循环试验,不同循环次数后对水泥土试样进行单轴抗压强度试验和质量变化测定。在此基础上,采用扫描电镜分析水泥土的微观结构变化,探讨冻融循环条件下水泥土的损伤劣化机制。结果表明,水泥土的抗压强度和剩余质量随着冻融循环次数的增加而降低,水泥土抗压强度随冻融循环次数的变化规律可用关系式R_c=-0.11n+3.29表达。     

干湿循环作用下原状黄土渗透性及其对土-水特征曲线的影响

为评估干湿循环作用对原状黄土水力特性的劣化效应,对甘肃Q₃黄土进行了4组不同干湿循环路径下的饱和渗透试验与土-水特征测试,分析土体饱和渗透系数和土-水特征曲线随干湿循环次数、循环幅度和下限含水率的变化规律。结果表明：原状黄土饱和渗透系数劣化度与干湿循环次数间关系可采用双曲线函数进行描述,6次循环后劣化度变化趋于稳定;土体饱和渗透系数劣化度随循环幅度增大而线性增大,随下限含水率增大而线性减小。V-G模型对干湿循环下黄土的土-水特征曲线拟合效果良好,模型参数θ_s、α、n变化幅度较小,而参数θ_r随循环次数增加呈指数下降趋势。依据试验结果建立了考虑干湿循环3参数的饱和渗透系数劣化模型与土-水特征曲线模型,并对土体非饱和渗透系数进行了预测分析。     

基于常规三轴仪测定水泥土渗透系数方法研究

针对利用土的变水头(常水头)渗透仪测定水泥土渗透系数存在密封止水效果差、仪器操作复杂等缺陷,难以满足水泥土试样周边止水以及试验所需较大渗透坡降的要求。本文提出采用常规三轴仪进行水泥土室内渗透试验的新方法,并结合水泥土固结不排水剪试验结果对孔隙水压力产生主要原因进行分析。结果表明:该方法能够较好地测定水泥土渗透系数,并对其它复合固化土材料的渗透系数测试具有一定的借鉴意义;另外,水泥水化物对孔隙有填充和封闭作用,使得试样内存在封闭气体,从而影响饱和度,导致水泥土的孔隙水压力系数B远小于1。     

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。     

干湿循环作用下铁尾矿砂水泥土强度劣化规律

为了探讨铁尾矿砂水泥土的力学性能及抗干湿循环劣化能力,通过无侧限抗压强度试验和干湿循环试验,研究水泥掺量、铁尾矿砂掺量及干湿循环次数对铁尾矿砂水泥土强度的影响。试验结果表明:铁尾矿砂在20%掺量下对水泥土的强度提升最大,在40%掺量下对水泥土的强度提升最小,最高强度增长率约为70%;干湿循环对素水泥土和铁尾矿砂水泥土的强度造成的损伤程度不同,素水泥土在循环初期强度损失较大而在循环后期损失较小且逐渐趋于平缓,铁尾矿砂水泥土在循环初期强度损失较小,超过一定循环次数后强度下降明显;水泥土强度劣化的主要原因是孔隙水的干缩湿涨造成水泥土内部的应力集中。     

水泥土渗透系数随围压变化的试验研究

利用改进的常规三轴仪压力室作为柔性壁式渗透仪,进行了渗透系数最低有效围压的试验研究.结果显示,低有效围压情况下,试样侧壁必须涂凡士林才能保证试验精度;柔性壁式渗透仪试验的最低有效围压大致为3 kPa.为了研究水泥土渗透系数随压力的变化规律,利用该渗透仪对取自长江某段干堤应急加固工程的防渗墙水泥土进行有压条件下的渗透试验,试验结果表明:当围压较低时,水泥土渗透系数较大,随着围压的增大,渗透系数迅速减小.渗透系数随围压的变化关系可以用幂函数表示.     

水泥土配合比及有关试验的探讨

水泥土最先用作路面基层材料,但随着技术的发展将水、水泥、以及加工搅碎的土料(地基原土)按一定的比例混合通过振捣及自重作用密实后,通过水泥硬化重塑土体,改变土体密度、土体颗粒大小、级配、空隙大小及分布达到抗渗的目的。现如今,水泥土被广泛应用到防渗墙、防水帷幕等施工中,是经济效益、社会效益和环境效益比较明显的一种建筑材料。文章通过结合现场实际情况,制作水泥土配合比,研究不同水泥的掺量和黏性土的掺量,成型水泥土抗压试件和水泥土抗渗试件,测定水泥土不同龄期时的抗压强度和渗透系数,初步研究在不同水泥掺量和不同黏土掺量的情况下水泥土抗压强度的变化和渗透系数的变化规律。     

素土与水泥土渗透系数的对比试验

通过对壤土和砂壤土两种土样的素土与水泥土渗透试验的对比试验,得出了素土与水泥土渗透系数的对比结果,并从三个水泥配比中找出一个最佳水泥配比,用该配比制备的水泥土试样测试出的渗透系数小。     

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。     

骨料及水灰比对透水混凝土性能的影响

为了研究骨料粒径及水灰比对透水混凝土力学特性及透水性影响,分别选取了骨料粒径2.5～6 mm、6～10 mm、10～16 mm以及16～20 mm四种范围单一级配碎石,制作了水灰比在0.25～0.34范围内的透水混凝土试样。通过单轴压缩试验及透水系数测试试验,得到了不同水灰比及不同粒径范围的透水混凝土试样应力应变曲线、抗压强度、峰值应变、吸收功及透水系数等力学及物理性能,分析了骨料粒径、水灰比对材料抗压强度、吸收功及透水系数等影响,并在试验结果基础上,建立了材料抗压强度同透水系数之间关系。结果表明:骨料粒径为2.5～6 mm、6～10 mm、10～16 mm透水混凝土抗压强度、应变峰值、吸收功在水灰比0.25～0.31范围内,随水灰比的增加而增加,当水灰比超过0.31时,随着水灰比增加而减小;材料的透水系数随着水灰比的增加而减小;材料的抗压强度同透水系数之间近似服从线性关系。研究成果可为透水混凝土配合比设计提供借鉴作用。     

黏土心墙堆石坝变形协调评判指标与各区渗透性能影响研究

针对黏土心墙坝的变形不协调易导致坝体开裂、滑坡等险情发生的问题,对顺河向以及不同材料接触面变形的协调进行分析。结合实际工程,通过数值模拟,开展了运行期库水位下降工况黏土心墙堆石坝变形协调分析,提出了顺河向不同材料接触面变形协调的离散系数评判指标,分析了库水位下降情况下黏土心墙坝内部变形协调性与对各区渗透性能的影响。结果表明:(1)反滤层接触面上顺河向变形主要受到心墙与坝壳料渗透性能的影响,与心墙渗透系数成正比、与坝壳料渗透系数成反比,反滤层渗透性能对接触面变形协调的影响小;(2)黏土心墙料、反滤层Ⅰ、反滤层Ⅱ及坝壳料渗透系数分别为5.00×10~(-7) cm/s、3.27×10~(-3) cm/s、1.00×10~(-2) cm/s、6.84×10~(-2) cm/s时,实例工程的沉降变形及顺河向变形最为协调。     

海绵城市透水沥青道路多层构造测厚方法试验研究

针对现有海绵城市透水沥青路面测厚中开挖式方法效率低、可靠性差,传统地质雷达方法多局限单层测厚、多层测厚精度低等问题,开展了基于高频地质雷达的海绵城市透水沥青路面多层构造高精度测厚方法试验研究。分析了路面各层位的介电常数准确性是影响地质雷达对各层构造测厚精度的主要因素之一,开展了沥青路面的各层位介电常数测定试验,研究了各层位介电常数受含水率变化的影响机理,构建了"含水率-介电常数"变换模型。基于变换模型开展了不同含水率情况下的三段具代表性透水沥青路面实测试验。结合由实测数据处理得到的路面各层位分界面信息和从变换模型获得的各层位介电常数计算出不同层位厚度,与实际钻挖测厚结果相比误差在6.6%以内。结果表明:结合"含水率-介电常数"变换模型,高频地质雷达可对海绵城市透水沥青路面实现多层构造的高精度测厚,进而实施路面质量评价。     

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。     

水泥土截渗墙钻孔注水试验理论及应用

基于杜布依假设和恰尔内伊渗流理论,将钻孔注水试验推广应用于有限宽度的水泥土截渗墙,利用Schwarz-Christoffel变换,给出了水泥土截渗墙常水头和降水头两种条件下的钻孔注水试验渗透系数计算公式。某工程水泥土截渗墙围井试验、常水头钻孔注水试验和降水头钻孔注水试验结果表明,三种方法测得的渗透系数均在同一个数量级上,常水头钻孔注水试验与降水头钻孔注水试验结果基本相同,而围井试验结果约为钻孔注水试验结果的2倍。考虑到桩体搅拌均匀程度、搭接厚度、环境等因素对围井试验的影响,认为三者测试结果基本一致,验证了水泥土截渗墙钻孔注水试验计算公式的合理性。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

粗粒料级配缩尺中相似比例对密度影响的试验研究

针对粗粒料密度研究中变量复杂问题,为探究不同相似比例n值对试验材料密度变化的影响规律,以红石岩堰塞坝料的两条代表性级配为研究对象,在相同的试验条件和参数标准下,分别研究不同变量指标对密度的影响。结果显示:最大干密度和最小干密度均随相似比例n值的增加呈先增加后减小的变化趋势;同时,由于相似比例n值的不同引起了其它级配特征值的变化,材料P5含量在小于30%范围内变化时对最大干密度的影响较为明显,随P5含量的增大呈增大趋势;Cu/Cc对密度的影响与P5相似,下凹型级配中最大干密度和最小干密度随中值粒径d50增大呈先增大后减小,总体趋于减小的变化规律。结果表明:相似比例n值会影响材料之间粗细颗粒的填充关系,对下凹型级配曲线密度产生明显影响,对平均级配曲线影响较小,室内试验时需选择适宜的相似比例。