干湿循环作用对昔格达土体抗剪特性的影响

昔格达土体涉水填方土压力计算时需查明抗剪参数(如黏聚力与内摩擦角)受干湿循环作用的影响。通过真空饱和增湿及自然风干脱湿模拟干湿循环过程,基于固结慢剪试验得到湿化及干湿循环作用下昔格达土体剪应力-位移曲线,分析峰值剪应力、黏聚力及内摩擦角随干湿循环次数变化规律;采用平行粘结接触模型探讨了宏观与微观参数的联系,揭示了干湿循环作用对微观颗粒间粘结及摩擦特性影响的差异性。试验结果表明:湿化作用降低昔格达土体黏聚力及内摩擦角;随干湿循环次数增加,昔格达土体应力-位移曲线从应变硬化过渡至应变软化,峰值强度、黏聚力及内摩擦角均减小并趋于稳定;黏聚力以前3次循环降幅(55.42%)较大,内摩擦角以第2-第4次循环降幅(11.04%)较大,干湿循环对黏聚力影响显著大于对内摩擦角的影响,对内摩擦角的劣化效应存在滞后性。建议工程中可从微观颗粒间粘结作用的角度削弱干湿循环对昔格达土体力学特性的影响。研究结果可为昔格达土涉水工程安全提供参考。     

干湿和冻融循环对黄土颗粒分布的影响研究

通过室内试验模拟土体季节性干湿和冻融交替变化,采用Mastersizer 2 000激光粒度仪对经历干湿和冻融循环后的试样进行颗粒分析。通过对比不同干湿和冻融循环次数后土的粒径变化来揭示土的颗粒分布规律。结果表明:经历不同干湿循环和冻融循环作用后,土的粒径分布发生较大变化。随着干湿循环次数的增加,土粒含量中粉粒含量呈增加趋势,黏粒含量先减少后增加;随着冻融循环次数的增加,土粒含量中粉粒含量逐渐增加,黏粒逐渐减少。揭示的干湿和冻融循环作用后土体颗粒分布的变化规律,表明干湿和冻融循环作用对土的微观结构有较大影响,是导致边坡剥落的重要因素,为进一步研究边坡防护技术提供了理论依据。     

铁离子作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制

为探究重金属Fe³⁺作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制,以不同浓度Fe₂(SO₄)₃溶液作用的饱和膨胀土为对象,开展干湿循环裂隙试验、扫描电镜(SEM)试验与X射线衍射(XRD)试验,研究Fe³⁺作用下膨胀土干湿循环裂隙、微观结构和矿物成分的演化规律及机制。结果表明：相同干湿次数下,随Fe³⁺浓度增加,土体裂隙面积率下降;随干湿次数增加,相同浓度土体裂隙面积率总体上升;Fe³⁺作用下,粒间孔隙波动性微变,黏土矿物晶体结构损伤,晶层间距减小;干湿作用后,粒间孔隙剧增,土体结构破坏,晶体损伤加剧。总结出Fe³⁺作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制为：水分子在土体内反复迁移,劣化土体结构,形成拉应力,导致裂隙产生;Fe³⁺则在一定程度上缩小颗粒间距,增强抗拉强度,降低拉应力,抑制了裂隙发育。     

干湿循环条件下粉质黏土在循环荷载作用下的动力特性试验研究

利用改进的可控制吸力式非饱和土C.K.C循环三轴仪,对反复干湿循环条件下的粉质黏土进行了动三轴试验研究,探讨了其在饱和条件下干湿循环对累积塑性应变与振次关系以及对动强度特性的影响,同时分析了不同基质吸力下反复干湿循环后的动强度特性。研究表明:干湿循环对粉质黏土的变形特性有明显影响,相同动应力及振次条件下干湿循环试样的累积塑性应变小于原始试样;干湿循环后土体的临界循环动应力以及动强度明显增大;反复干湿循环后,粉质黏土的临界循环动应力和动强度随基质吸力的增加而增大,但其随基质吸力增加而增长的速率随基质吸力的增加而减小。干湿循环前后土体的电镜扫描(SEM)试验发现,干湿循环使得土颗粒排列更加紧密,干湿循环过程中试样内部并未出现微裂缝。     

不同初始条件下高液限红粘土的变形特性试验研究

通过对不同初始条件下的高液限红粘土进行无荷膨胀、收缩、固结、干湿循环试验,研究该类土用作路基填料的可行性。研究得出:土体的收缩过程可以分为三个阶段,其中收缩初期及中期两个阶段的收缩量占到试样总收缩量的95%以上,土体的膨胀终应变随着循环次数增加而降低;土体在最优含水率时对其进行碾压,压实度为96%时,干湿循环作用对土体的体应变影响小,有利于路面结构层的稳定。更多还原     

不同应力路径下颗粒材料细观结构分析

用离散单元法对颗粒材料的双轴压缩试验进行了模拟，分析了不同应力状态时颗粒材料细观结构的发展规律。由经典土力学中土体骨架的细观表达出发，延伸出一种表述结构力链的数学统计参数。研究了该参数在不同应力路径下的变化趋势，验证了该参数对于描述颗粒材料细观结构的合理性，并从细观结构的角度解释了破坏滑动面产生的原理。通过定量描述加载过程中土体内部力链结构的变化，建立细观与宏观之间的关系，为今后从细观结构角度研究土体宏观特性提供了一个新的思路。     

干湿循环对重塑黄土强度和渗透性的影响

长期的干湿循环作用必然会引起黄土结构的改变,从而影响其强度特性及渗透特性.通过室内三轴压缩和三轴渗透试验,得到了干湿循环作用对重塑黄土强度和渗透性的影响规律:重塑黄土的剪切强度、黏聚力c和内摩擦角φ均随着干湿循环周期的增加而衰减,且经过第1次干湿循环后衰减最大;土样初始含水率越低,干湿循环对其强度的影响越大;干湿循环达到一定次数后,土体结构会重新达到平衡,强度也将趋于稳定;渗透系数k随着干湿循环次数的增加明显增大,而且围压对渗透系数的影响很大.     

干湿循环条件下不同初始干密度土体的力学特性

利用应力-应变控制式三轴剪切渗透试验仪,测试了大连地区典型粉质黏土试样干湿循环前后的力学特性。通过对干湿循环前后试样固结不排水剪切试验的应力-应变关系、孔隙水压力和有效应力路径等试验结果的对比分析,探讨了干湿循环对不同初始干密度土体力学特性的影响,结果表明：土体对干湿循环的响应与土体的初始干密度有关。干湿循环使得初始干密度为1.61g/cm3的试样的应力-应变关系曲线由应变硬化转变为应变软化,孔隙水压力的发展由先增加后减小转变为孔压持续增长,循环前后有效应力路径的发展趋势发生了明显变化。初始干密度1.71g/cm3和1.76g/cm3试样干湿循环前后的应力-应变关系曲线形式未发生明显改变,干湿循环致使孔隙水压力的峰值所有增加,剪切初始阶段的有效应力路径位于未循环试样的左侧。干湿循环前后土体的电镜扫描（SEM）试验发现,干湿循环导致土骨架的结构性转变。干湿循环过程中试样内部结构调整和基质吸力的压密作用使得土体的力学特性发生了不可逆转的变化。     

不同应力路径下颗粒材料细观结构分析

用离散单元法对颗粒材料的双轴压缩试验进行了模拟,分析了不同应力状态时颗粒材料细观结构的发展规律。由经典土力学中土体骨架的细观表达出发,延伸出一种表述结构力链的数学统计参数。研究了该参数在不同应力路径下的变化趋势,验证了该参数对于描述颗粒材料细观结构的合理性,并从细观结构的角度解释了破坏滑动面产生的原理。通过定量描述加载过程中土体内部力链结构的变化,建立细观与宏观之间的关系,从细观机理上解释了宏观试验中破坏滑动面一般呈现45° + φ/2左右的事实,为今后从细观结构角度研究土体宏观特性提供了一个新的思路。     

干湿循环条件下不同初始干密度土体的力学特性

利用应力-应变控制式三轴剪切渗透试验仪,测试了大连地区典型粉质黏土试样干湿循环前后的力学特性。通过对干湿循环前后试样固结不排水剪切试验的应力-应变关系、孔隙水压力和有效应力路径等试验结果的对比分析,探讨了干湿循环对不同初始干密度土体力学特性的影响,结果表明:土体对干湿循环的响应与土体的初始干密度有关。干湿循环使得初始干密度为1.61g/cm3的试样的应力-应变关系曲线由应变硬化转变为应变软化,孔隙水压力的发展由先增加后减小转变为孔压持续增长,循环前后有效应力路径的发展趋势发生了明显变化。初始干密度1.71g/cm3和1.76g/cm3试样干湿循环前后的应力-应变关系曲线形式未发生明显改变,干湿循环致使孔隙水压力的峰值所有增加,剪切初始阶段的有效应力路径位于未循环试样的左侧。干湿循环前后土体的电镜扫描(SEM)试验发现,干湿循环导致土骨架的结构性转变。干湿循环过程中试样内部结构调整和基质吸力的压密作用使得土体的力学特性发生了不可逆转的变化。     

考虑固-液接触角影响的粗颗粒间液桥毛细力计算方法

从土颗粒间形如液桥的水分毛细力认识和解释非饱和土的水力特性日趋为土力学界所关注。为研究固-液接触角对粗颗粒间液桥毛细力的影响,将粗颗粒简化为一对不等径球体颗粒,假定液桥的形状为圆环且不考虑颗粒重力和浮力的影响,结合液体被粗颗粒完全和不完全浸润两种情况提出了考虑固-液接触角影响的液桥毛细力联合迭代算法。随后研究了固-液接触角、液桥体积和颗粒半径比对毛细力与颗粒间距的无量纲关系的影响。最后利用已有文献中考虑固-液接触角时不等径球体颗粒间液桥的毛细力实测值对该算法进行了验证,通过计算液桥毛细力预测值与实测值之间的均方根误差发现联合迭代算法在表征液桥毛细力与颗粒间距关系时优于已有公式。     

不同含液量下颗粒间液桥力及形态的试验研究

对液桥力的研究有助于从根本上揭示非饱和土持水特性的内在机理。以等径球体颗粒间的液桥为研究对象,利用纳米多功能试验机及CCD数码相机分别测量并记录了三种粒径、六种含液量下液桥拉伸过程中力值及形态的变化,并将试验结果与理论计算结果进行对比,同时对不同类型液桥拉伸曲线产生的原因提出了猜想。结果表明:液桥力-位移曲线可以分为上升段、平稳下降段以及突然跌落段三部分;不同含液量下液桥的初始形态不同,钟摆状液桥主要出现在饱和度较低且重力影响可以忽略的条件下,随着饱和度的增加液桥初始形态变为圆柱状以及外凸状;最大液桥力与粒径及含液量成正比,断裂距离与含液量成正比与粒径成反比,且粒径对最大液桥力以及断裂距离的影响更为显著;不同研究者观测到的两类液桥力-位移曲线可能是试验初始点不同导致的。     

生态修复铁矸石山土壤物理性质变化研究

文章以鞍山矿区自然植被恢复条件下的铁矿矸石山为研究对象,通过野外调查、实地观测和室内分析测定,研究了铁矿矸石山土壤物理特征.研究表明:土壤容重随着废弃年限的增加而减小,废弃同期的阳坡由于风化滞后,其土壤容重大于阴坡.土壤自然含水量、饱和含水量、毛管持水量、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度随废弃年限的增加呈同步增长的态势...     

水力提升管道大颗粒运动特性的高速摄影分析

为提高管道水力输送安全性,本文利用高速摄影技术对水力提升系统中大颗粒的运动规律进行了试验研究,观察了颗粒及颗粒群体的运动状态.通过数字图像处理技术,得到了单颗粒的运动轨迹和颗粒群分布规律,同时获得了颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参散,并分析了颗粒粒径对其轴向速度的影响.研究发现单颗粒基本上属于螺旋式上升的状态;颗粒群主要集中于管道的中心;颗粒的轴向速度在沿管径的分布类似于抛物线分布,大小基本上与颗粒的粒径成反比;径向速度沿管径基本符合正态分布.     

局部地基软化消除地表曲率变形的研究

本文通过对曲率变形引起建筑物附加作用力的分析，指出最大附加弯矩与基础和地基的接触长度有关，增加基础与地基的接触长度可以提高建筑物的抗变形能力。分析了黄土特性及含水量对土的力学影响，并结合工程实例，说明通过注水增湿软化地基，利用基础与地基的共同作用原理可以消除地表曲率变形。     

昆明原状与重塑红黏土剪切特性对比分析研究

以昆明红黏土为研究对象,分别研究在不同粒径级配和含水率的影响下,原状与重塑红黏土剪切特性的差异性.结果表明,在不同粒径级配和含水率下,原状与重塑红黏土在剪切特性方面有着明显差异.根据试验结果,基于数理统计分析,得出黏聚力和内摩擦角在上述影响因素下的量化模型,并通过所得量化模型进行数据修正,在一定程度上提高了原状土样的物...     

水泥改良黄土状土的试验研究

为探索小区域黄土状土,通过水泥改良之后的可靠性以及适用性对杨凌土场的黄土状土在实验室掺和4%、5%、6%、7%、8%的42.5号水泥,借助于液塑限试验、击实试验以及快速直剪试验3种常规土工试验方法,研究了5种不同掺和比水泥改良黄土状土的物理状态指标、最优含水、最大干密度以及抗剪强度指标,进一步分析了水泥改良土物理状态指标。结果表明:掺和水泥能够较好地改善土的物理性状;同时,水泥掺和比、龄期等因素对水泥改良土强度指标c值影响巨大,内聚力c并随掺合比的增大而增大。试验结果对实际工程项目采用水泥改良技术具有实际意义和参考价值。     

农田土壤水分二区模型的研究

本文考虑作物根系吸水的特性,把农田土壤水分变化层分为包含根系的根区和无根系的储水区,以土壤-植物-大气连续体物质能量运动原理和土壤水动力学理论为依据,构建了农田土壤水分二区模型。对该模型的简化,即可得到了两个现在常用的描述土壤水分变化的概念性模型,表明本文提出的土壤水分二区模型是一通用式。对其中考虑下界面水分通量的概念性模型与二区模型进行了比较,结果表明,二区模型拟合精度较高,其复相关系数达到0.91以上,由二区模型计算的蒸发蒸腾量和根区下界面水分通量与实测值有更好的一致性。     

考虑人类活动用水的土壤含水量神经网络反演

为在利用神经网络对地表土壤含水量的模拟中,实现对降水等天然要素和人类活动用水的综合考虑,以MPDI(modified perpendicular drought index)作为人类活动作用下的地表干湿状况指标,结合传统的天然要素构建土壤含水量神经网络模型,对河北省2018年地表土壤含水量进行了模拟.结果表明:考虑MP...     

湿润地区土壤水分对降雨的响应模式研究

为了研究湿润地区降雨—土壤水水文过程,在太湖西侧通过野外坡面试验来研究地表和地下剖面上土壤水分对降雨过程的响应模式。结果表明：坡面上土壤含水率受地形和局部微地形影响显著。雨量较大时,土壤含水率过程线呈现两拐点三阶段(上升、平台和退水期);雨量较小时呈现单拐点两阶段(上升和退水期)。上升期受前期土壤含水率和土壤特性影响;平台期土壤含水率接近饱和并对雨强大小略有响应,是产流的主要阶段;退水期开始于降雨停止时,但地势高处对低处的补给会使低处退水期开始时间后延。沿坡度方向土壤含水率对降雨的响应过程整体表现出下部饱和度较高并且先出现饱和带,之后饱和带向上部逐渐扩展。垂向土壤含水率响应分为特征不同的三层。浅层对降雨响应明显,不同深度土壤含水率随时间变化过程线形状与降雨过程线相比有一定的平移和延长;中层同时受降雨入渗和地下水位变动影响;深层主要受地下水位变动控制。浅层有优势流现象出现,受土壤结构影响,并受降雨量大小控制。