含水率和温度对高含冰量冻土力学性质的影响

对青藏高原黏土在温度为-0.5～-6.0℃,含水率为30.0%～80.0%条件下,进行了一系列的三轴抗压强度试验,分析了不同加载条件下高含冰量冻土的强度随围压、温度和初始含水率的变化规律。研究发现,其力学性质与初始含水率和温度有密切关系,在温度低于-1℃时存在最不利含水率。同时发现相同温度下,强度随围压变化不大,故可以用Mises准则作为其强度准则。给出了随温度、含水率变化时,高含冰量冻土的Mises准则的表达式。采用塑性功作为硬化参数,得到了高含冰量冻土的弹塑性本构模型。与试验值对比表明,该模型能够比较准确地反映高含冰量冻土的应力应变规律。     

概率统计在高温冻土力学性质研究中的应用

冻土力学参数的合理取值是解决寒区工程问题的前提和基础,然而由于高温冻土的较强变异性,其力学性质有很大的随机性和离散性。概率统计分析方法可以定量地研究这种离散性,利用概率统计分析方法可对高温冻土力学参数的分布规律进行系统分析,并能给出具有一定可靠度的强度值,其在寒区工程中的广泛应用对优化工程设计,提高工程安全性具有重要意义。文章介绍了概率统计分析方法在高温冻土强度、本构关系和蠕变等力学性质中的应用情况,并给出一种高温冻土长期强度的可靠度分析方法。     

高含水率黏土改良技术与改良土的力学性质研究进展

介绍高含水率黏土在交通工程和水利工程中的应用情况和改良方法,对石灰和水泥改良高含水率黏土的成果进行重点总结,在总结大量成功应用和理论成果的基础上,建议水利学科的研究者和设计者关注高含水率黏土成功应用成果,为改良高含水率黏土在水利工程中的应用打下基础。     

含水率和温度影响下的高原土体力学特性试验研究

利用自主研制的土体冻融循环剪切试验仪,开展了温度和含水率影响下的青藏高原土体力学特性正交试验,从压缩特性、冻结和冻胀、剪切特性3个方面对土体进行分析。结果表明:土样压缩过程的法向位移随含水率的增大而增加,压缩量与法向应力关系可用双曲线模型进行描述。不同含水率的土体从0 ℃降至?12 ℃过程中均产生了土体冻结现象,含水率12%的土体发生冻胀时的温度集中在?3~?2 ℃范围内。温度越低,土体的应力软化特性越明显,且峰值剪切应力和残余剪切应力越大,土体在最佳含水率附近时峰值剪切应力最大。?12 ℃土体的法向位移变化规律在不同试验条件下均表现出剪胀特性,而12 ℃和0 ℃土体随着含水率的增加由胀缩特性并逐渐变化至完全以剪缩特性为主。内摩擦角随含水率和温度的增大而减小,黏聚力随温度的升高而减小,在最佳含水率附近最大。     

高含水率条件下水泥土强度影响因素

对高含水率条件下影响水泥土强度的因素进行了无侧限抗压强度试验,并利用灰色关联度法分析了各影响因素的敏感度,研究结果表明:在高含水率情况下水泥掺入比与土体含水率对水泥土强度的影响最为显著;增加水泥掺入比,可以有效地提高水泥土的抗压强度,因此在实际工程中若遇到高含水率的情况时,应在可能的范围内使用较高的水泥掺入比,以提高粉喷桩的成桩质量。     

压实度和含水率对高液限土宏微观力学特性的影响

为了研究高液限土在压实度和含水率变化时的力学性能,开展了室内无侧限抗压强度试验,并基于PFC2D 进行了数值模拟计算。研究结果表明:高液限土的宏观力学性能与压实度和含水率密切相关,微观力学性能与粒团形态、孔隙率、黏聚力、摩擦力等相关;随着高液限土压实度的增大,土样孔隙率减小,粒团形态趋于复杂,土样破坏应力逐渐增大,破坏应变逐渐减小,压实度与破坏应力、破坏应变呈线性变化关系;随着高液限土含水率的增大,土样黏聚力减小,摩擦力减小,土样破坏应力和破坏应变均逐渐减小,含水率与破坏应力、破坏应变呈线性变化关系。     

高含水率土体强度与含水率和密度的关系研究

为了探索土在不同含水率条件,特别是在高含水率情况下,土的强度与密实度和含水率的关系,进行不同含水率和密实度土样的无侧限抗压强度试验。试验结果表明:在低含水率条件下,土的强度随着密实度的增加而不断提高;在高含水率条件下,土的强度会出现一个与某一临界密实度(压实度大约为95%)相应的峰值,在临界密实度之前,强度随着密度的增加而增加,超过这一临界密实度,土的强度会随着密实度的增加而降低,而且在临界密实度情况下的强度小于最佳含水率和最大干密度情况下土样的强度。     

粘性土的含水率对其力学性质的影响

1含水率与土的性质之间的关系粘性土的状态因土中水量的变化而变化,各种粘性土有一个处于塑性状态的含水率范围,界限含水率就是这个范围的量度值,液限是塑性状态的上限,塑限是可塑状态的下限,含水率低于塑限时水分蒸发,屈服力增加到一定值,此时土处于固态状态;含水率高于液限时     

温度对非饱和土土水特征曲线的影响研究进展

总结了影响非饱和土土水特征曲线的因素,包括固结压力、竖向应力、孔隙比、初始含水量、吸力范围等。分析温度对非饱和土土水特征曲线的影响,从理论模型、影响机理和试验研究3个方面进行深入研究。研究表明：当含水量一定时,随着温度的升高,吸力逐渐降低,相应的土水特征曲线向下移动。最后,在分析目前研究现状的基础上,提出了进一步研究的方向。      

钙质絮凝剂对高含水率吹填淤泥自重沉积特性的影响

利用量筒沉积试验研究钙质絮凝剂处理高含水率吹填淤泥的自重沉积特性,探讨不同初始含水率下添加钙质絮凝剂对泥浆自重沉积特性的影响.试验结果表明,含钙质絮凝剂泥浆的自重沉积过程可分为絮凝阶段、阻碍沉降阶段和自重固结阶段.钙质絮凝剂预处理将引起泥浆达到自重沉积稳定的时间减少,而对泥浆自重沉积稳定沉降量的影响则随絮凝剂性质不同而...     

不同土壤结构对冻土深度影响探讨

根据我国北方某大型工程厂区内不同位置实测的12月至翌年3月的逐日冻土深度资料情况,证实了土壤结构对冻土深度有较大影响,并通过进一步分析,得到最大冻深在不同土壤结构中的影响系数。该影响系数可供工程设计人员参考使用,按不同土壤结构情况合理修正最大冻深值。     

准噶尔盆地南缘初春沙漠含水率、沙漠冻土及植被覆盖率研究

准噶尔盆地南缘处于沙漠绿洲交汇处,生态环境脆弱,当地植被是“三北”防护林的重要组成部分,冬季降雪融化形成的水源,是当地沙漠植被赖以生存的主要组成部分之一。本文根据在当地沙丘多点取土,测得沙丘阳坡、背阴坡和沙谷的冬季冻土深度分别13cm、29cm、32cm;利用烘干法测土壤质量含水率．计算出沙丘阳坡、背阴坡和沙谷的累积含水量分别为1．3mm,2．1mm,1．67mm;同时测量三点的植被覆盖率变化,得出当地沙漠不同地形的含水率变化和植被覆盖率的关系,为当地生态建设提供数据支持。     

盐渍土盐胀特性与水热状态变化特征试验研究

为了研究外界自然条件下的盐渍土盐胀特性与水热传递变化特征,进行了含盐量和干密度单向控制下的室内膨胀变形试验和为期一年的地基变形、地温和含水率综合监测现场试验。结果表明:盐渍土地基温度传递呈现正弦波式的周期性变化,自然环境温度对地基土体的有效影响深度为1.8 m,在0.8 m附近存在正负温度的过渡交界面;盐渍土地基水分迁移的基本动力来自于土层温度场的变化,距离地表0.6 m以上土体的含水率随温度变化的幅值最大;盐胀变形的主要分布区在地层1 m以上深度范围内,盐渍土盐胀变形主要受温度、分水、含盐量和干密度影响,盐胀变形快速发展的温度区间为10℃^-5℃,严寒期盐胀变形发展受毛细水的冻结影响而减缓,含盐量在2%以上的盐渍土对于温度变化的敏感性增强,盐胀增长趋势更为突出,盐渍土盐胀变形快速发展所需的降温幅值随干密度增大而减小。     

季节性冻土隧道的温度场与应力场耦合数值分析

以鄂西地区沙子垭隧道为背景,运用传热学和有限元的基本理论,考虑应力场和温度场的耦合影响,建立了应力场和温度场耦合问题的二维数学模型,并应用Galerkin法进行了有限元分析。分析结果表明,温度场对季节性冻土隧道的应力场影响较大,在建设期间应该考虑应力场与温度场的耦合影响。     

稳定积雪覆盖下的季节性冻土水分特征及其数值模拟

为了深入研究积雪覆盖边界条件下的土壤水分迁移规律,通过冬季野外土壤水分观测试验,利用土壤水动力学理论,建立了稳定积雪覆盖条件下季节性冻土水分迁移模型。研究结果表明,积雪覆盖土壤比裸地平均地温高出1℃,土壤体积含水率(土壤剖面0～100cm内)高出2%,体现了积雪覆盖不仅能够阻碍土壤热量散失,而且能保持土壤墒情;建立的水分迁移模型能够精准的模拟积雪覆盖条件下冻结土壤水分迁移动态,其相对平均误差仅为3.51%。研究结果对于丰富和完善冻土水分迁移理论,解决春旱和冬小麦"冷拔"等问题具有重要的理论和实践意义。     

三排管非均质冻结壁弹塑性分析

为了分析深厚冲积层三排管冻结壁的力学特性,根据冻土弹性模量E、黏聚力c与冻结温度之间的函数关系以及三排管冻结壁的梯形-抛物弓等效温度场模型,将冻结壁视为材料性质沿着径向呈分段函数变化规律的厚壁圆筒,推导出了三排管非均质冻结壁的弹性区与塑性区应力的解析表达式,并给出了冻结壁承载力与塑性区相对半径之间的关系。根据淮南某矿区冻土的力学参数,利用提出的三排管非均质冻结壁计算方法对该矿区进风井冻结壁进行了力学特性分析,计算结果表明:三排管非均质冻结壁的径向应力随着相对半径r的增大而增加,而环向应力在冻结区间Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ呈现不同的变化规律。对比分析三排管均质与非均质冻结壁的承载力计算结果可知,利用均质冻结壁计算方法得出的弹性极限承载力计算结果偏大,因此基于该结果的冻结壁设计方法存在一定的风险性,而非均质冻结壁的计算结果更加符合冻结壁实际的受力情况。研究成果可为深厚冲积层多排管冻结壁的设计提供一定的理论参考。     

宽级配砾质土击实性能改良试验研究

伴随着宽级配砾质土作为心墙防渗料在土石坝工程中的广泛应用,对其工程特性的研究已成为水利工程研究的热点问题。通过室内试验,研究了添加减水剂对宽级配砾质土击实性能改良的影响。通过轻型和重型两种击实方案,对比研究了未添加减水剂与添加减水剂下两种宽级配砾质土试样的压实特性,研究表明:添加减水剂的土样可以在较小的击实功下得到较大的干密度,并在一定程度上降低最优含水率。更多还原     

非饱和高液限土土-水特性试验研究

为研究非饱和高液限土土-水特性及其不同条件下土-水特性试验的适用性,分别采用滤纸法、非饱和土固结仪法和现场试验法对公路边坡工程中非饱和高液限土进行测量土-水特征曲线的试验研究。结果表明:滤纸法测得的土-水特征曲线与室内方法存在差距,大部分在室内测得土-水特征曲线的回滞圈内,对曲线进行拟合得到含水率与基质吸力对数呈线性关系;室内非饱和土固结仪法试验得到的土-水特征曲线出现滞回效应,曲线利用VG模型可较好地拟合;现场监测得到的土-水特征曲线(SWCC)与室内试验方法的结果存在差距,但大部分在吸湿曲线和脱湿曲线之间,更接近吸湿曲线,曲线受土体上覆应力影响,上覆应力越大曲线越陡,且基质吸力与含水率成负相关,二者不存在滞后现象,曲线可利用线性函数较好地拟合。     

玄武岩残积红土的收缩特性试验研究

为了研究土体收缩对土体开裂或者建筑物沉降的影响,通过四种不同干密度、两种不同含水率的原状残积红土与重塑土,采用收缩对比特性试验,结合收缩曲线和收缩指标拟合图分析玄武岩残积红土的收缩特性。结果表明:玄武岩残积红土的收缩与初始含水率、干密度有一定关系,且残积土失水收缩的过程也可分成四个阶段;不同含水率对应的收缩性指标均不一样,且收缩性指标与干密度关系几乎接近直线变化;玄武岩的收缩特性是由内因和外因共同作用的结果,并依据双电层理论来分析其内部收缩水分的迁移。研究结果为玄武岩残积红土用于工程实践提供参考。更多还原     

L520型智能中子仪测定农田土壤含水量的标定研究

通过对L520型智能中子仪测定农田土壤含水量的标定研究，在试验区草甸土类型的土壤中，在0～100cm的土层中得到了一条标定土壤含水量的回归直线，用此法测定土壤含水量较重量法快捷方便且误差小。