不同温度下红黏土胀缩性试验研究

为了探究温度对红黏土胀缩性的影响,通过不同温度下红黏土的胀缩性试验(膨胀变形和收缩变形试验),以初始含水率和干密度为对比变量,分析红黏土胀缩性;并通过红黏土的收缩变形试验分析温度对红黏土体缩率、最终线缩率和收缩系数的影响规律。试验结果表明:膨胀率随着初始含水率的变化而变化,干密度最大的试样的膨胀率增幅最明显,干密度最小的试样的膨胀率却随着初始含水率的增加而减小;随着温度的升高,膨胀率总体呈增大趋势, 膨胀率在80 ℃之前缓慢增长,超过80 ℃时增长较快; 随着温度的升高,线缩率、体缩率、收缩系数总体呈现递减的趋势;不同温度下红黏土随着含水率的降低,收缩曲线大致可以分为斜直线阶段、外凸阶段和直线稳定阶段共3个阶段,各阶段的收缩速度和收缩变化幅度不同。研究成果可为研究红黏土胀缩性的岩土工程技术人员提供参考。     

基于BP神经网络的重塑黄土冻融过程渗透特性研究

冻融循环导致黄土渗透特性的变化规律十分复杂,传统单一因素评价方法难以确定冻融过程黄土渗透系数与多因素之间的量化统计关系。基于此,首先对西安Q3重塑黄土进行冻融过程三轴渗透试验,得到不同干密度、含水率、围压及冻融次数下的渗透系数;然后采用BP神经网络算法对试验数据进行学习训练,建立各因素与渗透系数间的预测模型。研究结果表明:重塑黄土渗透系数变化规律,随围压增大,其值逐渐减小,且减小幅度先快后慢;随干密度和初始含水率增大,其值先增大后减小;随冻融次数增加,其值逐渐增大,且上升幅度先急后缓。冻融过程黄土渗透系数神经网络模型预测值和试验值之间相对误差较小,表明该方法具有较好的预测精度,能够综合描述诸因素与渗透系数的量化关系。     

风积砂水分迁移试验研究

为了研究水分在风积砂中的迁移规律,以不同初始含水率、不同干密度的陕北风积砂为研究对象,在不损坏试样的前提下在试验室进行含水率的实时监测。分析了风积砂内部含水率、渗透强度的时空变化规律,得到了土水特征曲线,揭示了风积砂的水分迁移特征。研究表明:在等温条件下,基质势和重力势是风积砂中水分迁移的主要动力;同一干密度下、不同初始含水率的风积砂中由于基质吸力引起土体中水分迁移的湿润锋高度相同,补水量随着初始含水率的增大而减小,渗透强度随着初始含水率的增加呈现递减趋势;风积砂土水特征曲线的分布包含饱和段、过渡段和不变段,其中同一干密度土样的曲线的饱和段水分分布规律基本相同,过渡段内水分变化梯度存在较大差异,水分变化梯度随初始含水率的增大而逐渐减小;对于不同干密度的风积砂,在相同初始含水率下,补水量和渗透强度随干密度的增加而减小,毛细水上升高度随着干密度的增加而增大。     

桂林重塑红粘土裂隙发育特性研究

对桂林重塑红粘土裂隙发育特性进行室内干湿循环试验,并结合分形特征对裂隙进行分析。结果表明,桂林重塑红粘土在初次干湿循环主要进行环向收缩,无明显表面裂隙;重塑红粘土裂隙随干湿循环次数增加逐渐发育,裂隙率、分形维数、裂隙总长度增大,而裂隙平均宽度存在增大后减小的现象;随干湿循环次数增加,试样裂隙率随初始含水率增加而减小,随初始含水率及干密度增加,分形维数减小,而裂隙总长度、裂隙平均宽度与初始含水率、干密度之间未表现出明显规律;当初始含水率高于最优含水率达到31%时,试样表面裂隙发育不明显;在第2至第5次干湿循环中,试样裂隙率与分形维数相关性较高。     

杨凌地区黄土三轴渗透试验研究

通过杨凌地区重塑黄土不同干密度下的常规渗透试验和三轴渗透试验,对比分析了围压和干密度对渗透系数的影响,用指数函数对围压和渗透系数的关系曲线进行了拟合,并推导出了饱和黄土干密度与渗透系数的函数关系.结果表明:在同等条件下,随着围压和干密度的增大,渗透系数减小,但其对渗透系数的影响会越来越小;于密度与渗透系数呈指数函数关系.     

黏土渗透性温度效应试验

采用改造的GDS全自动环境岩土渗透仪(柔性壁)和南55渗透仪(硬性壁)开展渗透试验,研究温度和试验方法对黏土渗透系数的影响。结果表明:黏土的渗透系数随温度的升高而增大,渗透系数对数值与温度线性正相关,当温度从20℃升高至70℃时,柔性壁和硬性壁渗透试验结果增幅分别为5.5倍和2.7倍。由于两种渗透试验中试样尺寸和制样方法等差异,柔性壁渗透试验所得渗透系数大于相应干密度下硬性壁渗透试验结果。仅考虑流体黏滞系数和密度随温度的变化(即假设固有渗透率为定值)时,渗透系数估算值随温度的变化规律与实测结果一致,渗透系数随温度的变化主要由流体物理性质的变化引起;但渗透系数估算值与实测值有一定差异,固有渗透率并不是定值。柔性壁渗透试验55 k Pa围压下所得固有渗透率随温度的升高而显著增大,渗透系数估算值小于实测值;而硬性壁渗透试验所得固有渗透率随温度的升高略有降低,渗透系数估算值与实测值相差不大。     

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。     

温度影响下压实红粘土持水特性研究

通过渗析法和水汽平衡法研究不同温度控制下干密度1.7 g/cm~3压实红粘土持水特性(SWRC:soil water retention characteristics)。试验结果表明:20℃下干密度1.7 g/cm~3压实红粘土进气值约为110 k Pa;试样控制的温度越高,压实红粘土样持水能力越低,土样进气值随着温度升高而减小,且呈线性关系;Van Genuchten(1980年)土水特征模型能很好的描述干密度1.7 g/cm~3压实红粘土持水特性曲线。     

基于湿润锋前进法的不同应力状态砂质黄土土柱渗流试验

由于试验装置的局限性,非饱和土渗透特性的研究大多未考虑应力对渗透系数的影响。为探讨水-力耦合作用下砂质黄土的渗透特性,自主研制了一套水-力耦合试验装置。采用湿润锋前进法探究了不同初始干密度和轴向力对非饱和渗透系数的影响,得到水-力耦合作用下非饱和黄土渗透性和轴向位移的演化规律。结果表明:(1)砂质黄土的渗透系数随基质吸力的增大而减小,在不同测试截面处渗透函数曲线出现分层现象;(2)土体的渗透系数随初始干密度和轴向力增大而减小;(3)随轴向力增大,不同初始干密度土柱的稳定渗透系数趋向一致;(4)砂质黄土具有较大的水敏性,在水-力耦合作用下土体结构破坏,导致湿化前后轴向位移差异较大。     

重塑黄土崩解特性试验研究

为研究重塑黄土的崩解特性及其与影响因素之间的关系,利用自制崩解试验仪对32种不同干密度、不同初始含水率的黄土试样进行崩解试验,分别得出了试样崩解速率与干密度、初始含水率、有效空隙率的关系曲线,并以土-水特征曲线为基础,分析了试样孔隙结构对其崩解性能的影响。试验结果表明,同一初始含水率下,随着干密度的增加,试样崩解速率呈指数函数形式衰减且衰减速率随初始含水率的增加而近线性增加;同一干密度下,随着初始含水率的增加,试样的崩解速率有降低趋势,但下降趋势并不显著。通过分析干密度、初始含水率与崩解速率的关系,结合试样土水特征曲线,讨论了孔隙结构对崩解速率的影响,并研究了试样崩解速率与有效空隙率的关系,试样崩解速率的分布以有效空隙率等于8%,22%为分界线明显分区,研究认为由于试样制备压实过程中,形成了不同的孔隙结构。     

初始干密度对脱湿红土含水吸力特性的影响

以昆明非饱和红土为研究对象，以脱湿作用作为控制条件，考虑初始干密度的影响，通过滤纸法试验，研究初始干密度对昆明脱湿红土含水吸力特性的影响。结果表明，各脱湿含水率下，脱湿红土的质量含水率、滤纸含水率随初始干密度的增大分别呈缓慢减小、波动减小的变化趋势；各初始干密度下，土-水特征曲线呈现出基质吸力与体积含水率的变化趋势相反的特征；初始干密度一定时，脱湿红土的基质吸力总体上随着体积含水率的增加呈现缓慢减小～快速减小的变化趋势，突变体积含水率为26.5%；体积含水率一定时，随着初始干密度的增大，脱湿红土的基质吸力呈波动升高的变化趋势；基质吸力一定时，脱湿红土的体积含水率随初始干密度的增大亦呈波动升高的变化趋势。初始干密度不同，脱湿过程中红土颗粒的持水能力不同。     

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。     

南水北调中线总干渠膨胀岩渗透性状试验研究

为了解南水北调中线总干渠膨胀岩渠坡在处理和未处理条件下的渗透性状,分别开展了现场双环、 GUELPH 仪以及室内渗透试验。原位试验结果表明：泥灰岩的稳态渗透系数及入渗深度均大于黏土岩;格栅加筋处理场地的稳态渗透系数和入渗深度分别约为土袋处理场地的 1/4 , 1/2 。格栅加筋处理可作为一种十分有效的膨胀岩边坡处理措施。室内重塑渗透试验结果表明：天然含水率下相同干密度的重塑泥灰岩的渗透系数大于黏土岩,其渗透系数随干密度的增大而减小的速率小于黏土岩,且测得重塑膨胀岩样渗透系数均小于场地的原位渗透系数。     

水布垭面板堆石坝坝料工程特性统计分析

针对水布垭面板堆石坝垫层区(ⅡA)、过渡区(ⅢA)、主堆石区(ⅢB)、次堆石区(ⅢC)和下游堆石区(ⅢD)5种坝体填料进行了较为系统的试验研究,试验内容包括颗分试验、击实试验、压缩试验、三轴剪切试验、渗透试验等.试验成果表明:坝料的最大干密度与粗粒含量呈峰值曲线关系,最优含水率与粗粒含量呈直线衰减关系;最大干密度随最优含水率呈线性增大;母岩湿抗压强度越大,压实程度越低,其压缩模量跳跃现象越明显;压缩模量与干密度呈二次曲线增长关系;有效应力内摩擦角与干密度呈线性增大关系;E-B模型参数K随干密度呈明显的线性增长;渗透系数随干密度的增大而减小,粗粒含量越高,减小幅度越突出;粗粒含量越高渗透系数越大,干密度较小时,粗粒含量对渗透系数的影响越明显;大尺寸试样的渗透系数比小尺寸试样大;垂直渗透系数一般大于水平渗透系数.     

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。     

含水率及干密度对高铁泥岩地基土无荷膨胀率的影响

通过室内无荷膨胀试验,研究初始含水率与初始干密度对高速铁路泥岩地基土无荷膨胀率的影响。研究结果表明:无荷膨胀率随时间的变化规律可分为快速膨胀、减速膨胀和膨胀稳定3个阶段。在相同初始干密度情况下,膨胀率随时间增长而逐渐增大,并且试样初始含水率越低,最终达到胀限含水率时的膨胀率越大。无荷膨胀率随初始含水率的增大而减小,干密度越大,无荷膨胀率减小的速率越快;无荷膨胀率随初始干密度增大而增大,在不同含水率条件下膨胀率增长速率有所不同。试样越干燥、干密度越大,其膨胀潜能越大。对无荷膨胀率时程曲线和无荷膨胀率-初始含水率-初始干密度三者关系分别用半对数函数和二元线性函数进行拟合,拟合结果良好,可较好地预测泥岩地基实际变形情况。     

含水率和干密度对黄土边坡稳定性的影响

为探求含水率和干密度对黄土边坡稳定性的影响,通过室内抗剪试验获得黄土在不同含水率和干密度下的力学参数。结合力学参数,对均质黄土边坡的稳定性进行有限元模拟,得到不同含水率和干密度下黄土边坡的安全系数和滑动面随含水率和干密度的变化趋势。结果表明：黄土边坡的安全系数随含水率的增大呈幂函数形式下降,随干密度的增大呈线性函数形式上升;在黄土边坡中存在某一临界含水率,当边坡的含水率低于临界含水率时,边坡的安全系数受含水率影响较大;当边坡的含水率高于临界含水率时,边坡的安全系数受含水率影响较小;在数学角度上确定了含水率和干密度对黄土边坡的安全系数均有显著影响,但含水率对安全系数影响更大;含水率的增大促使滑动面向边坡表面发展,干密度的增大促使滑动面向边坡深处发展。研究结果可为黄土边坡治理提供一定的参考价值。     

宽级配砾质土三轴渗透试验研究

为研究宽级配砾质土的渗透特性,对不同砾石含量的宽级配砾质土进行了一系列的三轴渗透试验。试验结果表明随砾石含量的增加,宽级配砾质土的结构分别为悬浮-密实、密实-骨架、骨架-空隙3种形式;随砾石含量的增大,渗透系数呈现出先略微减小然后逐渐增大、最后迅速增大的变化规律;含水率、干密度均对宽级配砾质土的渗透系数有较大的影响;在最优含水率左右,渗透系数有明显的差异,施工中应注意对含水率控制。     

安康地区膨胀土膨胀变形与计算模式

为探究膨胀土的膨胀变形规律及计算模式,以陕西安康地区的膨胀土为研究对象,通过室内试验,开展了不同干密度及不同初始含水率的无荷载膨胀率试验、同一干密度下的有荷载膨胀率以及膨胀力试验。并基于试验结果提出了同时考虑初始含水率、初始干重度和上覆荷载3种因素耦合情况下的膨胀率计算模式。试验结果表明：安康地区膨胀土的膨胀量随初始含水率增大、初始干密度的减小、上覆压力的增大而减小;膨胀土的无荷载膨胀率与时间关系曲线满足Logistic模型,且均可根据膨胀速率的不同分为3个阶段;膨胀力随着初始含水率的增大、干密度的减小而减小,且在低干密度下(干密度ρ_d<1.47 g/cm³）膨胀力变化的速率较小,膨胀力大小差异也较小;验证计算结果证明了所提出的考虑3种因素的膨胀率计算公式是正确的,可为预测安康地区膨胀土的膨胀变形及工程建设提供参考。     

含水率对红粘土强度特性的影响

采用FDJ-ZO型非饱和土直剪仪,对不同含水率的红粘土进行抗剪强度试验,结果表明,红粘土在低含水率下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,在高含水率下呈应变硬化,且含水率较低时竖向压力对红粘土的应力-应变曲线亦有影响,随着竖向压力的增加,剪切软化现象逐渐减小;土体抗剪强度随含水率的增大呈非线性减小,减小速率先小后大,且含水率为20%是其抗剪强度减小快慢的分界点;土体粘聚力随含水率的增大呈二次多项式形式减小;土体内摩擦角随含水率的增大呈幂函数形式降低。