橡胶颗粒-砂混合物侧限压缩试验研究

对7种不同橡胶质量分数的干燥橡胶砂进行了侧限压缩试验,考虑了12级竖向应力对其压缩特性的影响。试验结果表明:1)橡胶砂的回弹量、弹塑性应变以及总应变均随橡胶质量分数的增加而变大;竖向应力相同时,橡胶砂的累积沉降量、孔隙比、压缩系数均随橡胶质量分数的增加而增加;橡胶质量分数相同时,橡胶砂的累积沉降量、密度、压缩模量均随竖向应力的增大而增大,且塑性应变大于弹性应变;这些变化特性,橡胶砂比纯砂颗粒明显,纯橡胶颗粒比橡胶砂显著。2)纯砂颗粒和橡胶质量分数为1 0%的橡胶砂,其e-lo g(p)曲线具有线性回归特性,两者的线性拟合斜率较小且相近;橡胶质量分数为20%~50%的橡胶砂以及纯橡胶颗粒试样,其e-log(p)曲线近似线性特性,其线性拟合斜率随橡胶质量分数的增加而变大,且相同橡胶质量分数试样的e-log(p)曲线的分段斜率随竖向应力对数值的增大而变大。3)橡胶砂和纯橡胶颗粒试样的压缩系数-竖向应力段曲线,表现出非线性特性,这种非线性随橡胶砂中橡胶质量分数的增大越来越显著。4)相同竖向应力段的压缩模量随橡胶质量分数的增加呈指数衰减,且竖向应力段越大,衰减越明显。     

水环境作用下采动诱发冲积层沉降特征及机理分析

为了研究水环境作用下采动诱发冲积层沉降机制,基于3个矿井的实测数据,分析了厚含水冲积层下采动地表沉降特征,基于有效应力原理,构建了潜水含水层和承压含水层土体压缩计算模型,研究了水环境变化对土体压缩量的影响,并结合现场实测资料对模型进行了分析和验证.结果表明:在厚含水冲积层下开采,地表沉陷波及范围远超一般地质采矿条件下的影响范围,水环境和冲积层的联合作用是导致地表沉陷异常的根本原因.潜水含水层土体压缩量与水位降深之间呈抛物线增长关系,承压含水层土体压缩量与水头降深呈线性增长关系,水头降深越大,土体的压缩量就越大.模型预测均方根误差为±8mm,相对中误差为6.5%,实测值与理论计算值相吻合,采用所构建的土体压缩模型能够对矿井疏排水产生的地层压缩量进行合理计算和预测.     

橡胶-砂轻质填料压缩特性及颗粒破碎研究

为了研究橡胶-砂轻质填料的压缩与颗粒破碎特性,采用一维压缩试验、颗粒破碎试验和电镜扫描技术,分析了橡胶颗粒占比和竖向应力对橡胶-砂轻质填料的孔隙比、压缩系数、回弹模量和颗粒破碎的影响.结果表明:当橡胶颗粒占比超过50%(或低于50%)时,孔隙比曲线呈加速降低、减速降低和缓慢降低(或加速降低、缓慢降低和稳定阶段)3阶段变化.根据压缩系数的变化规律,将橡胶-砂轻质填料划分为3类,即低压缩,中压缩和高压缩材料.此外,橡胶-砂轻质填料的塑性应变大于弹性应变,弹性应变和塑性应变之间的差距随橡胶颗粒占比的增加而逐渐增加.颗粒破碎值与橡胶颗粒占比呈现出良好的线性关系.不同橡胶颗粒占比下橡胶-砂轻质填料在压缩过程中存在不同的力链形式.橡胶-砂轻质填料压缩特性及颗粒破碎的研究能够为基础工程轻质土的设计与施工提供理论支撑.     

孔隙压力对岩样全部变形特征的影响

目的 研究了孔隙压力对剪切带图案及岩样全部变形特征的影响．方法 利用FLAC内嵌语言编制的FISH函数计算平面应变压缩岩样轴向、侧向、体积应变及泊松比．在峰前及峰后，岩石的本构模型分别取为线弹性模型及莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型．结果 随着孔隙压力的增加，岩样的破坏区域越来越广泛；剪切带倾角都接近于Arthur倾角；峰值强度及所对应的轴向、体积应变及侧向应变的大小均降低．当孔隙压力较低时，峰后应力-轴向应变曲线及应力-侧向应变曲线软化段斜率基本保持不变，根据单轴压缩条件下的解析解，这是由于岩样的破坏模式不随孔隙压力的增加而改变．结论当孔隙压力较高时，大量的单元发生破坏将消耗较多的能量，这使应力-轴向应变及侧向应变曲线软化段变平缓；岩样在轴向应变较低时就可获得较高的侧向变形量及泊松比，甚至负的体积应变．岩样失稳破坏的前兆的明显程度不随孔隙压力的改变而改变．     

粗粒料静止侧压力系数及其变形特性试验

土体的静止侧压力系数K0是其重要的力学参数之一,合理地确定土体的K0系数对土工结构应力变形的准确计算有重要的理论意义与实用价值。然而,土体的K0系数的准确测量并不容易,对粗颗粒土则更加困难。目前为止,能研究粗颗粒土K0的试验仪器极少,对K0系数的研究成果相应地也很少,而对粗颗粒土在不同初始孔隙比下K0系数的变化规律的研究几乎空白。为研究粗颗粒土的静止侧压力系数在不同初始孔隙比下的变化规律,研制了一种新型K0试验仪。该仪器既能用于测定粗颗粒土的K0系数,也可用于一般黏土或砂土K0的测定,而且可用于高应力条件。对某级配粗粒料进行了不同初始孔隙比状态下的K0压缩试验。试验粗颗粒土的母岩为似斑花岗岩,其颗粒粒径范围<20mm。试样高度8cm、直径10cm,初始孔隙比为0.3、0.4、0.5、0.6,试验最大竖向压力为3.7MPa。试验结果表明：对所试验的粗粒料在K0状态下加载时,侧向应力与竖向应力之间呈较好的线性关系,K0为常数。初始孔隙比为0.3、0.4、0.5、0.6时K0范围大致0.3~0.45,孔隙比对K0系数的影响显著;粗粒料的静止侧压力系数随着初始孔隙比的增加而增加,且两者之间近似呈直线关系;不同初始孔隙比条件下,试样的体积应变与平均正应力（或竖向应力）之间可用幂函数拟合,提出了能够反映不同初始孔隙比的粗粒料K0条件下应力应变关系的经验公式。     

饱和黏性土的结构性本构模型

将Liu等提出的土的结构性本构模型与三剪强度准则相结合,提出了均质饱和黏性土的三剪结构性本构模型。该模型既保留了原结构模型的特点,又考虑了应力状态对土特性及土的拉压强度差异的影响。另外,利用该模型对均质饱和黏性土在常规三轴试验、K_0压缩试验、以及真三轴试验中土的变形特性、孔隙水压力特性、中间主应力效应特性进行了模拟。结果表明在常规三轴试验中,孔隙水压力随着中间主应力影响系数的增加而减小,解构指数对孔隙水压力影响不大;K_0压缩试验中,在偏应变一定时,中间主应力影响系数对体积应变的影响较小,而体积应变随着解构指数的增加而增加;真三轴试验中,中间主应力影响系数越大,偏应力越大,土体强度越大。该本构模型能够反映均质饱和黏性土的强度变形规律及结构性对土的变形规律的影响。     

城市新鲜生活垃圾变形与强度的关联特性

为了研究新鲜生活垃圾压缩变形、抗剪强度的相关特性及其规律,参照杭州天子岭固体废弃物填埋场垃圾的主要成分,人工配制新鲜生活垃圾试样,采用大型压缩与直剪联合测定实验仪器,对新鲜生活垃圾试样进行压缩变形、强度联合测定试验,得到压缩量、孔隙比、时间与竖向压力的关系曲线.试样的初始孔隙比为2.1,试验竖向压力为25、50、100、200 kPa,每级竖向压力的作用时间分别为0、0.25、0.5、1、2、6、12、24 h.结果表明,新鲜生活垃圾的强度与垃圾压缩变形有关,随着竖向压力及压缩应变的增大而增大;城市新鲜生活垃圾的强度特性符合库仑强度理论;获得了垃圾的压缩性指标及抗剪强度参数.垃圾的压缩系数为1.4 MPa-1,压缩指数为0.372,内摩擦角在24°到31°之间,内聚力在9到23 kPa之间.     

深部重塑土高压应力路径试验研究

为了获取高压条件下应力路径对深部土力学特性的影响,采用自行设计的室内高压试验方法研究了深部重塑土在K_0固结基础上4种典型应力路径下的应力-应变行为和强度特性.结果表明:三轴压缩路径下的应力-应变曲线形态呈应变软化型,三轴拉伸路径下的应力-应变曲线则由线性段和应变硬化段组成;三轴压缩路径下深部重塑土的屈服强度和屈服变形均大于三轴拉伸路径,而抵抗破坏的能力刚好相反,且加荷条件下深部土抵抗破坏的能力高于卸荷条件.深部重塑土的室内高压试验应根据工程实际选取合理路径以避免重大事故的发生.     

承压煤层隐伏陷落柱突水机理数值分析

以司马煤矿为工程背景,运用数值模拟的方法,分析流固耦合作用下承压煤层隐伏陷落柱突水问题.模拟结果表明:(1)工作面初次推进时,陷落柱内部及外边缘就产生塑性破坏;(2)工作面推进70m距陷落柱22.5m时,顶板与陷落柱塑性破坏区域贯通,形成导水通道,煤层顶板塑性破坏最大高度为37m.陷落柱内部孔隙水压力变化较明显,且陷落柱顶部孔隙水压力值分别为3.8MPa、4.2MPa;(3)煤层顶板沉降值最大为167.9mm,底板底鼓产生的竖向最大值为34.4mm.     

加筋橡胶砂和非加筋橡胶砂静力特性对比试验

针对土工格室加筋后的橡胶砂研究的缺乏,对此加筋橡胶砂进行了直剪和固结变形对比试验研究。分别针对橡胶颗粒质量分数为20%和30%的2种配合比的橡胶砂进行了研究,得到了剪应力-剪应变曲线、竖向位移-剪切位移曲线以及固结压力-沉降曲线。试验结果表明:土工格室加筋使得橡胶砂的强度有较大提高,且对粘聚力的提高明显,对摩擦角的影响较小;土工格室加筋能显著降低橡胶砂的剪胀和剪缩变形,能显著减少橡胶砂的竖向压缩变形;橡胶砂的橡胶颗粒含量越大,加筋效应越明显。     

Analytical solution for slope instability assessment considering impact of confined aquifer

An analytical approach was presented for estimating the factor of safety(FS) for slope failure, with consideration of the impact of a confined aquifer. An upward-moving wetting front from the confined water was assumed and the pore water pressure distribution was then estimated and used to obtain the analytical expression of FS. Then, the validation of the theoretical analysis was applied based on an actual case in Hong Kong. It is shown that the presence of a confined aquifer leads to a lower FS value, and the impact rate of hydrostatic pressure on FS increases as the confined water pressure increases, approaching to a maximum value determined by the ratio of water density to saturated soil density. It is also presented that the contribution of hydrostatic pressure and hydrodynamic pressure to the slope stability vary with the confined aquifer pressure.     

长江北部三角洲-里下河沉积典型过渡区承压地下水数值模拟

姜堰市地处长江北部三角洲沉积区与里下河沉积区间的过渡带,孔隙承压地下水分布复杂,南北差异明显,地下水资源评价难度大.对研究区复杂孔隙承压地下水系统进行了三维数值模拟,并在模型识别、验证的基础上,确定出符合水位控制要求的可开采资源量及优化开采布局.结果证明,通过三维数值模型进行地下水资源评价,既能客观再现复杂的水文地质结构和水文地质条件,同时也有助于对地下水资源进行科学有效管理.     

Pore pressure fluctuations of overlying aquifer during residual coal mining and water-soil stress coupling analysis

Three test models and a simulation model were constructed based on the prevailing conditions of the Taiping coalmine in order to analyze pore pressure fluctuations of an overlying aquifer during residual coal mining. As well, the relation between pore pressure and soil stress was evaluated. The model tests show the vibrations of pore pressure and soil stress as a result of mining activities. The simulation model tells of the response characteristics of pore pressure after mining and its distribution in the sand aquifer. The comparative analysis reveals that pore pressure and soil stress vibration are activated by unexpected events occurring in mines, such as collapsing roofs. An increased pore pressure zone always lies above the wall in front or behind the working face of a mine. Both pore pressure and vertical stress result in increasing and decreasing processes during movements of the working face of a mine. The vibration of pore pressure always precedes soil stress in the same area and ends with a sharp decline. Changes in pore pressure of sand aquifer are limited to the area of stress changes. Obvious changes are largely located in a very small frame over the mining face.     

承压水孔压的时空变化对边坡稳定性影响

针对目前边坡稳定性分析中对承压水作用的模拟过于简化,导致分析方式不当的问题,提出用滑面附近孔隙水压力指示承压水的作用,分析承压水孔压的时空变化规律及其对坡体稳定性的影响.根据不同渗透条件下边坡稳定性计算结果分析,提出渗透系数比的概念,分析随渗透系数比的变化,枯水期孔压在空间维度上的具体分布及其所对应的边坡稳定性变化规律.分析在丰水期前缘有无堵塞的2种情况下,随降雨时间持续期的变化,滑面附近孔压的时空变化规律,以及其对边坡稳定系数的影响.对工程实例进行分析研究,结果表明丰水期边坡变形滞后于降雨及其产生的承压水作用.     

颗粒粒径对泥石流形成影响的试验研究

为研究泥石流受土体颗粒粒径的影响,将细砂和中砂按不同质量比配置6组不同颗粒粒径的试验试样,进行泥石流室内模型试验。试验结果表明：颗粒粒径对泥石流的形成模式具有重要影响,随着细砂含量的增加,泥石流的形成模式从滑坡型破坏变为流滑型破坏。当细砂含量小于40％时,坡体分层块体下滑,发生滑坡型破坏;当细砂含量大于40％时,坡体整体快速下滑,发生流滑型破坏。分析中砂坡体泥石流形成过程中孔隙水压力变化规律,揭示了降雨作用下泥石流形成过程中水土作用关系。本文结果为泥石流研究提供理论参考价值。     

Analysis on Observing Results of Vacuum Degree in Soft Ground by Vacuum-Surcharge Preloading

This paper analyzes the observing results of vacuum degree in the the Jialichen bridge-head experimental site .The cause of vacuum degree developing below groundwater table is pointed out. The influence of vacuum degree above the ground water table on pore water pressure is discussed. The results show that vacuum degree decreases along the depth because resistance. The resistance in the PVDS is lowest, in the silt is highest. Vacuum degree below groundwater table is produced mainly by dewatering or by escaping of sealed air from the end of flexible pipe. Vacuum degree above the ground water table in the sand drains makes great effect on pore water pressure. In the silt the pore water pressure does not change with the variation of vacuum degree under membrane in a short time.     

硝态氮在河流渗滤系统中的环境效应

采用自行设计的室内土柱实验装置,模拟研究了含有硝态氮污染的河水在渭河渗滤系统中的环境行为及净化机制,其环境行为主要为反硝化作用.得出河流渗滤系统对硝态氮污水有很大的净化作用,其净化程度与该渗滤系统的渗滤介质有关,如果渗滤介质为细粒的黏土层,则对硝态氮污水净化程度很高,其净化率达到100%,但易引起地下水硬度升高等负效应.若介质为粗砂粒物质,其净化程度较低,但不易引起地下水硬度升高.     

咸水体修复过程中含水层物理堵塞试验研究

针对山东半岛大沽河下游咸水体修复过程中含水介质物理堵塞的问题,采用室内模拟试验,系统研究了悬浮物质量浓度和粒径对咸水体含水介质物理堵塞的影响,并通过测定人工回灌过程中渗透系数的时空变化,定量分析和评价含水介质物理堵塞的机理和程度。结果表明:悬浮物质量浓度和粒径是影响含水介质渗透性的关键因素; 在悬浮物质量浓度分别为50、100、200 mg·L^-1的条件下,含水介质的等效渗透系数分别为其初始值的38%、20%和10%; 随着注入悬浮物质量浓度、注入时间的增加和入渗深度的减小,相对渗透系数不断减小; 悬浮物的粒径越小,迁移距离越大,造成渗透系数下降区的厚度越大; 随着悬浮物粒径的不断增大,粒径大的颗粒容易被截留在表层,造成表层渗透系数下降幅度增大,其余各层渗透系数下降幅度随深度增加而减小。     

单井回灌地源热泵承压含水层渗流解析解

单井回灌地源热泵系统是一种高效、环保的新技术,但其涉及的地下水流动和传热问题相当复杂。要解决该系统的传热问题,首先要解决的是地下水渗流问题。由于单井回灌地源热泵是从一口井的底部抽取地下水,经过热泵换热后再从同一口井的上部回灌回地下,在不考虑地下水整体流动的情况下,这是一个具有复杂边界条件的轴对称渗流问题,对于该问题国内外文献里还未见有解析解。本文在一定简化假设条件下,通过积分变换的方法求得了承压含水层的解析解,为进一步分析传热奠定了基础。。     

黄土高填方场地孔隙水压力的变化规律

孔隙水压力是评价黄土高填方场地变形与稳定的重要参数.为探讨沟谷地形中黄土高填方场地孔隙水压力增长和消散规律,对陕北某黄土高填方工程进行了施工期和工后期的孔隙水压力监测和分析.结果表明:在分析超静孔隙水压力的增长和消散规律时,须扣除因土层压缩和地下水位变化而引起的静水压力变化值;孔隙水压力的增长和消散主要受地下水位和填土...