初始相对密实度对粗颗粒土K_0影响试验研究

静止侧压力系数是土体重要的力学参数,深入研究粗颗粒土静止侧压力系数有重要的理论意义和应用价值。关于初始相对密实度对粗颗粒土静止侧压力系数影响的研究几乎空白。为研究粗颗粒土在不同初始相对密实度条件下静止侧压力系数的变化规律,针对某堆石料及砂卵砾石料,利用新近研制的大型静止侧压力系数试验仪,对这两种粗颗粒土不同初始相对密实度试样进行大型静止侧压力系数试验。试验结果表明:土体静止侧压力系数随着竖向应力的增加呈减小趋势,而且这种趋势随着竖向应力的增大趋于平缓;粗颗粒土的静止侧压力系数与初始相对密实度存在线性负相关关系;土料类型对土体静止侧压力系数有一定影响,在正常固结状态下,砂卵砾石料静止侧压力系数可比堆石料大4.0%～7.5%。超固结状态下,砂卵砾石料静止侧压力系数可比堆石料大0～12.4%。通过分析堆石料静止侧压力系数试验结果,验证了笔者之前提出的静止侧压力系数与竖向应力关系式也适用于初始相对密实度不为0的粗颗粒土,并在该关系式的基础上,总结出一个能同时反映粗颗粒土静止侧压力系数与初始相对密实度以及竖向应力之间关系的经验公式。最后,利用砂卵砾石料静止侧压力系数试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。     

缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律试验

准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K₀对分析以及设计土石坝等岩土工程有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在,室内试验结果往往无法正确反映原级配粗颗粒土静止侧压力系数。为研究分析缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律,找出消除其影响的方法,利用自行研制的大型K₀测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行了大量K₀试验。通过改变试样的颗粒最大粒径、缩尺方法,相对密实度等初始条件,研究了不同密实度条件下粗颗粒土静止侧压力系数随级配的演化规律。试验结果表明：相对密实度及缩尺方法不变时,粗颗粒土静止侧压力系数会随着颗粒最大粒径的增加而显著减小,因此,缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响无法忽略;缩尺方法对粗颗粒土静止侧压力系数有一定影响,相对密实度及颗粒最大粒径相同时,采用等量替代法缩尺后试样静止侧压力系数值最小,因此,采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响;相比颗粒最大粒径,相对密实度对粗粒土静止侧压力系数的影响更为显著,相对密实度越大的土样,颗粒最大粒径对粗粒土静止侧压力系数影响更明显。基于静止侧压力系数试验结果及前人的研究,建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料静止侧压力系数的公式,以消除缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响。最后,利用K₀试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。     

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。     

侧限约束下回填砂分级加卸载力学响应

在公路路基和水利堤防工程中时常出现因回填砂压实不密造成局部沉陷的破坏问题．为降低此类破坏发生的可能性,利用三维应力-应变测试技术,开展轴对称条件下回填砂压实过程的力学响应研究．结合数值分析软件,对采集到的原始数据进行矩阵求解,并对循环荷载作用下的应力、应变、静止土压力系数以及应力-应变路径进行分析．试验结果表明,对于回填砂来说,压实次数并非越多越好,而是存在一个最优压实次数值;在试验初始阶段,随着循环次数增加,静止土压力系数增大,即砂土内部水平方向密实度增大;当循环次数大于6时,静止土压力系数不再增加．在一维竖向荷载作用下,荷载法向面内有效正应力响应落后于荷载平行面内有效正应力响应,建议压实过程中控制压实速率,做到有效竖向压实和水平向挤压．分析应力路径和应变路径可知,不同加载吨位和压实方式（不同形式荷载）会影响应力路径,进而影响应变形变．研究结果可为砂土作为填方材料的力学性能提供借鉴,也为实际工程中原位三维应力-应变研究提供参考．     

不同应力路径下粗粒土的应力应变强度特性

本文用常规三轴仪,对粗粒土在饱和状态下进行了k_0固结试验,等应力比固结试验,以及等压固结下不同应力路径的剪切试验。试验结果表明,对于试验所用粗粒土,其静止侧压力系数k_0并不是常数,而是随应力的变化而变化。试验结果还表明,在相同固结条件下,试样沿不同应力路径剪切,不仅其峰值强度不同,而且其应力应变曲线特性,抗剪强度指标c、φ不同。     

地震作用下挡土墙主动土压力分布

在滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力、竖向力及地震力,建立挡土墙主动土压力基本方程,结合滑楔体力矩平衡条件,得到对应不同地震系数的侧压力系数,将其用于水平微分单元法,得到了地震荷载作用下挡土墙主动土压力理论公式.分析地震系数对土侧压力系数和土压力的影响,结果表明,土侧压力系数随水平地震系数增加而增大;当竖向地震系数小于零时,土侧压力系数随竖向地震系数增大而减小,当竖向地震系数大于零时,土侧压力系数随竖向地震系数增大而增大;随着竖向地震系数的增大,水平土压力强度最大值逐渐减小,随着水平地震系数的增大,水平土压力强度最大值先递减后增大;随着竖向及水平地震系数的增大,水平土压力最大值位置向墙顶方向移动,靠近墙底处土压力强度相对减小,靠近墙顶处土压力强度相对增大.     

竖向荷载对黏土地基中单桩水平受荷性能的影响

为了研究正常固结土(NC)和超固结土(OC)中,竖向荷载作用后,允许土体固结和超静孔压消散的条件下,桩体的水平静、循环受荷性能,开展8组离心模型试验.基于试验结果,开展三维有限元模拟(FEA),揭示竖向荷载对桩体水平受荷性能的影响机理,分析不同竖向荷载作用下,桩体水平初始刚度和极限承载力的变化规律.结果表明,在正常固结土中,施加竖向工作荷载,并允许土体孔压消散,减少了土体的初始应力比,增加了可发挥的土体不排水抗剪强度,提高10%的桩基水平极限承载力和50%的初始桩头刚度;在超固结土中,施加竖向荷载,增加了土体的初始应力比,减少了可发挥的土体不排水抗剪强度,降低了13%桩基的水平静极限承载力和33%的初始桩头刚度.     

正常固结土与超固结土主要力学特性的比较

介绍了正常固结土和超固结土的排水强度、变形、孔隙水压力和静止侧压力系数等主要力学性质,并对其进行了比较.     

考虑土拱效应挡土墙绕墙底转动的主动土压力

采用库仑土压力理论的假设,通过研究刚性挡墙绕墙底转动极限状态土体内主应力拱形状,计算了土层平均竖向应力和剪应力,得到了对应于不同内摩擦角和墙土摩擦角的侧土压力系数和水平摩擦系数的理论公式。将其用于水平微分单元法求解挡墙绕墙底转动时的主动土压力,得到了挡土墙主动土压力强度、土压力合力和合力作用点的理论公式,分析了填土内摩擦角和墙土摩擦角对土侧压力系数、水平摩擦系数、土压力强度、土压力合力、土压力合力作用点的影响,并与模型试验数据进行了比较。     

密实度对粗粒料力学特性影响三轴试验研究

针对3种不同相对密实度的某大坝覆盖层无粘性粗粒料制作试验替代料,进行不同围压下的常规三轴固结排水剪试验,着重研究不同相对密实度对粗粒料力学特性的影响.试验结果表明:在达到峰值强度之前,随着相对密实度和围压的增大,初始切线模量逐渐增大;同一围压下,随着相对密实度的增大,应力应变曲线软化现象更加明显,剪胀性逐渐变强;密实度...     

土壤生化特性在模拟氮沉降条件下对土壤呼吸和N2O排放的影响

中国东南地区是高氮沉降区,氮沉降对不同土壤碳氮循环的影响不同.本研究目的是确定哪些土壤生化因子在氮输入对土壤呼吸及N₂O排放影响方面起了决定性作用.本研究采集江苏省13种不同土地利用方式下的土壤,分析其理化性质及微生物特征差异,通过室内培养试验,在恒温(25℃)恒湿(土壤水分0.30 g·g^-1,模拟旱地条件)条件下,同步研究了不同土壤内源和外加氮源(NH₄NO₃)条件下的土壤呼吸和N₂O排放情况.研究结果表明:氮添加显著促进CO₂排放的土壤具有较低的黏粒成分、土壤微生物碳和微生物碳氮比,较高的土壤基础呼吸、土壤有效氮、细菌和真菌数量等特性;氮添加显著促进N₂O排放的土壤具有较高的土壤基础呼吸,较低的内源N₂O排放和较低的土壤总氮、有效氮、放线菌和真菌数量等特性.无论是否添加氮源,土壤呼吸主要驱动因子均为土壤细菌和pH.未添加氮源条件下,N₂O排放主要驱动因子为土壤细菌和铵态氮;添加氮源条件下,N₂O排放主要驱动因子仅为土壤细菌.土壤内源N₂O排放和土壤基础呼吸无显著相关关系(P>0.05),添加外源氮后,N₂O排放和土壤呼吸具有极显著正相关关系(P<0.01).外源单位氮的CO₂排放量与土壤有机碳、全氮、真菌数量呈显著正相关(P<0.05),与微生物碳氮比(MC/MN)呈显著负相关(P<0.05);外源单位氮的N₂O转化率与土壤细菌数量呈极显著正相关(P<0.01).逐步回归分析表明外源单位氮的CO₂排放量主要取决于MC/MN;外源单位氮的N₂O转化率主要取决于土壤细菌数量.MC/MN和土壤细菌数量分别是旱地条件下土壤呼吸和N₂O排放对模拟氮沉降响应的决定因子.     

铬污染土壤还原固化稳定化药剂的筛选

固化/稳定化技术是铬污染土壤处置的有效手段,不同性质的药剂对铬的还原、吸附、固化效果不同,优选出低价、高效的药剂对治理铬污染土壤具有重大的意义。采用常见的7种还原剂、10种吸附剂和6种固化剂分别对铬污染土壤进行修复,筛选出较好的还原剂、吸附剂和固化剂,并研究不同添加量对药剂修复效果的影响。研究结果表明：多硫化钙、硫化钠、氯化亚铁和硫酸亚铁优选为铬污染土壤还原剂,其中多硫化钙的效果最好,当投加摩尔比为0.8时,六价铬的稳定效率达90%以上;钙镁磷肥、弱碱性阴离子交换树脂、氧化镁和三水铝石为优选铬污染土壤吸附剂,综合考虑钙镁磷肥的效果最好,当投加质量比为20%时,六价铬的稳定效率达90%以上,总铬的稳定效率达80%以上;粒化高炉矿渣粉（分别购自重庆、河南）和水玻璃为优选铬污染土壤固化剂,其中粒化高炉矿渣粉（重庆）效果最好,当投加质量比为16%时,六价铬的固化效率达98%以上,总铬的固化效率达70%以上。所用材料在修复铬污染土壤方面发挥了重要作用,在实验室能达到较高的六价铬稳定性效率,作为铬固化/稳定化药剂的潜在价值及其修复效果值得在大规模的现场试验中进一步研究。     

超高压直残剪试验系统及其初步应用

为研究高压下土的强度特性，以保证深部地下工程设计与施工的安全性，成功研制了法向压力可达30MPa的DRS－1型超高压直残剪试验系统，该试验系统性能可靠、精度高，各主要技术指标达国内外同类设备先进水平。初步试验结果表明，在高应力条件下砂的抗剪强度有异于低应力条件。     

碳化作用对固化/稳定化污染土中铅的化学溶出特性的影响

固化/稳定化技术已广泛应用于重金属污染场地修复,而二氧化碳碳化作用会改变水泥固化重金属污染黏性土中污染物的化学溶出行为.以铅污染土为对象,采用酸/碱滴定试验和pH相关溶出试验测得浸出液中铅的浓度与pH值的关系,通过连续提取试验确定铅的5种化学赋存形态,研究碳化作用下水泥固化重金属污染黏性土化学溶出特性的变化以及重金属污...     

河北省中部平原区土壤墒情变化规律研究

采用衡水、冉庄、捷地3个旱情试验站2002-2005年4年土壤含水率资料,求算出了不同地区分深度逐月土壤含水率消退系数,拟合了不同地区的土壤雨后增墒公式,确定了3个试验站墒情变化规律,并利用2006年资料进行了验证．预报合格率达99％以上,达到甲级预报标准。3个试验站所代表区域的墒情变化规律的研究为河北省其它地区的墒情预报提供了依据。     

长期施肥对紫色土酶活的影响

研究了长期施有机肥、化学氮磷钾肥及有机无机肥配施对紫色土酶活的影响。结果表明,长期不同施肥紫色土土壤酶活发生了显著变化。长期有机肥与化学NPK肥配施有利于紫色土酶活的改善。土壤有机质含量与土壤脲酶(URE)酶活、过氧化氢酶(CAT)酶活呈极显著正相关(r>0.661,p<0.01,n=14),说明土壤有机质含量是影响土壤CAT、URE酶活高低的重要因素。土壤中URE、CAT、中性磷酸酶(NEP)之间存在相互刺激作用,CAT酶活与多酚氧化酶(PPO)酶活之间存在此消彼长的关系。     

长三角地区土壤理化性质对城市和农田土壤碳的影响分析

土壤碳是碳循环中重要的环节,同时与土壤的理化指标存在着密切的联系.通过对长三角地区主要城市土壤和农田土壤的碳质量分数、主要化学组分、pH值、磁化率等主要土壤指标的统计,分析土壤理化指标对土壤总碳和有机碳的影响,讨论了其差异及形成原因.研究结果表明,城市CO2释放能力大于农田土壤.     

沿海沙性淤泥土工程地质特性试验研究

根据某海岸沙性淤泥土的土工试验,分析并总结了该类土的液限、饱和固结快剪试验抗剪强度等物理力学性质与含水量、含沙量的内在联系和规律,对工程设计和地基加固等实际工作中确定该类土的物理、力学性能指标具有一定的参考价值     

豫西北地区改性生土建筑材料抗压试验研究

在河南西北部山区农村生土建筑仍然存在,但建筑耐久性不够,主要针对豫西北地区农村仍在使用的生土建筑主要墙体材料——生土土料的受压性能进行试验研究．取豫西北地区素土、矿渣、石灰等为原材料,按照不同配比,分别制作素土、灰土和矿渣土试件．通过单轴压试验得到了试件的破坏形态、破坏过程、应力应变关系曲线;分析了影响生土结构土料抗压性能的主要因素,得出土矿渣、石灰等掺料能改善土料力学性能的结论,为生土建筑的墙体受力性能的研究提供了参考．