基于自钻式旁压试验的黏性土孔压变化研究

土孔隙水压力的准确测量有助于清楚地认识加压过程中孔隙水压力的变化规律,对工程实践具有重要的指导意义。剑桥自钻式旁压仪是英国Cambridge Insitu公司生产的一种先进的原位测试仪器,能够在加压过程中准确测量土的孔隙水压力。通过对两类土性相差较大黏性土的自钻式旁压试验及孔隙水压力的数据分析,认为：在加荷过程中,软黏性土的有效应力呈单调增大趋势,产生的孔隙水压力先增大,后减小;硬黏性土中产生的孔隙水压力变化幅度明显小于软黏性土,但其孔隙水压力的绝对值要比后者大得多。上述分析结果表明土的强度和刚度是影响孔隙水压力变化的重要因素。     

排水条件对土工合成材料加筋黏性土特性的影响

通过固结排水和不固结不排水条件下的三轴剪切试验,研究了加筋对黏性土体强度和应力应变关系的影响以及不同排水条件下的加筋效果。结果表明,在排水条件下,筋材与土体的相互作用相对充分,明显提高了土体的峰值强度和残余强度,且峰值后强度的降低幅度较小,改善了土体的应力应变特性;随加筋层数和筋材拉伸模量增大,加筋效果明显提高。而在不排水条件下,由于孔隙水压力的影响,筋材与土体的作用相对复杂,加筋土体的强度和变形特性以及加筋效果与排水条件下的大不相同;在剪切初期,筋材的作用几乎被超静孔隙水压力抵消,加筋甚至对强度起相反作用,使加筋试件的强度低于素土试件;仅当应变较大时,加筋对抗剪强度才有轻微的增强作用,同时,在不排水条件下,筋材拉伸模量和加筋层数提高对加筋土体强度的影响不明显,因此,在加筋土工程中,排水条件是首先要考虑的因素。     

淤地坝土料孔压消散试验研究

基于单向固结理论,对陕西白水的低液限黏土土样进行了各向等压孔隙水压力消散试验,试验结果表明,土中孔隙水的消散参数与土的物理性质、围压和时间具有较强的关联性,试验结果可靠性强,所得到的孔压消散系数等重要参数对于工程设计和施工具有参考价值。     

基于孔穴扩张理论的黏性土不排水剪强度计算

确定黏性土不排水抗剪强度(c_u)的常规测试方法存在着取样扰动或测试深度不足等缺陷,提出了基于孔穴扩张理论的黏性土不排水抗剪强度的测试方法,并应用于花岗岩残积黏性土、辉绿岩残积黏性土和花岗岩残积砂质黏性土的旁压试验和静力触探试验成果解释中,将两种试验得到的c_u值进行对比。结果表明:旁压理论的假设条件导致旁压试验得到的c_u值较静力触探试验得到的c_u值大,其中等容剪切法计算过程对初始扰动和应变数据的选择非常敏感,导致计算结果差异较大;直接传统法能够克服初始扰动,c_u值受临塑压力的影响较小,计算结果与土体性质以及试验点深度较吻合,其c_u值约为静力触探试验的1.2倍,是一种简单、有效的确定黏性土不排水抗剪强度的方法。     

黏性原状土起动流速试验研究

针对黏性原状土难以被水流起动、冲刷的特点,设计了专门的封闭矩形管道,使水流的平均流速完全满足黏性原状土起动、冲刷的要求。在水槽满足起动冲刷要求的前提下,采用粒子测速系统（PIV）对管道断面流速分布进行了测量,分析论证了管道的阻力规律,并比较了有压管道与开敞水槽试验结果。分析结果认为,在水流流速不是太大时,有压管道的阻力规律符合对数律。在通过试验取得垂线流速分布的情况下,可以利用对数流速分布公式计算摩阻流速,进而计算边界水流切应力,再根据谢才公式,可将起应力换算成相应河道的起动冲刷切应力。     

黏性粗粒土压实特性试验研究

为研究黏性粗粒土压实特性的影响因素,采用自制大型击实仪对不同级配的黏性粗粒土进行不同击实功的击实试验。结果表明:粒径大于5 mm的砾石含量P5是影响黏性粗粒土最大干容重的重要因素,当P5的含量为40%~65%时能获得最佳压实效果;黏性粗粒土最优含水率与P5含量呈良好的线性相关关系,粗粒颗粒级配越差,颗粒越均匀,其表现的线性规律越明显;击实过程中,黏性粗粒土破碎率为30%~45%时,土样能获得最大干容重,而且土样级配越好,获得最大干容重所要求的粗粒含量降低率越小。     

饱和砂砾土动孔压发展规律试验研究

采用多功能振动三轴仪对饱和砂砾土进行室内动三轴试验,分析不同试验条件下饱和砂砾土动孔压的变化规律,试验结果表明:在同一固结压力条件下,随着动应力幅值的增大,孔压比的上升速率增大,经过一段时间后最终的孔压比达到一定值;在同一固结压力和动应力幅值条件下,随着固结应力比的增大,孔压比的上升速率逐步减小,达到相同的孔压比时所需的振动次数也逐步增加。     

三轴应力下黏性土微细结构试验

利用自行研制的微细结构光学测试系统,对三轴应力下黏性土的微细结构图像进行了连续采集,提取了相应的微细结构量化参数,对微细结构的演化特性进行了分析。结果表明:随着荷载的增加,颗粒集聚体排列向着杂乱无序的方向发展,导致土体抵抗外界荷载的能力不断降低;在荷载作用下,土体通过颗粒集聚体形态和排列形式的调整变化,逐步向稳定的承载形式过渡,使变形向逐渐减小的趋势发展;颗粒集聚体和孔隙的变化是相互关联的。     

入渗条件下层状土非稳定流排水

本文研究当排水沟附近出现一弱透水层地段，在入渗时和入渗停止后，沟间地下水位，流量的变化，通过分析得出两沟中点地下水变化计算式和确定排水沟间距的计算式，可供排水地段规划设计参考使用。     

含管状孔隙黏性土渗透性试验研究

黏性土在水利工程建设中常被认为是不透水层或隔水层,其渗透性多为弱透水或微透水,若黏性土发育有较多管状孔隙,其土体结构将会发生变化,渗透性也会改变。含管状孔隙黏性土常发育在山前洪积扇的前缘。受目前钻孔内取土样设备所限,土样采取时对管状孔隙结构破坏严重,室内制环刀样时容易对管状孔隙造成破坏或堵塞,不能得到含管状孔隙黏性土真正的渗透系数。为正确认识含管状孔隙黏性土的渗透性,采取了多种室内和室外渗透试验手段,并经过反复对比分析,观察到其渗透性等级多为中等透水,明显大于一般意义上的黏性土,并且其渗透具有方向性,经抽水试验分析验证,在垂直方向的渗透性要远大于水平方向的渗透性。     

洪湖东分蓄洪区黏性土淋滤水质试验研究

为分析洪湖东分蓄洪区在分洪条件下,洪水对地下水水质的影响,采集了蓄洪区4组有代表性的包气带原状土样在室内开展了淋滤试验以分析滤出液中污染物浓度的变化规律。试验分析结果表明:洪湖分蓄洪区包气带黏性土对硝酸盐和K+有一定的吸附性,不同土质吸附性能也不同;而Ca2+、Mn2+、Cu2+、Pb2+主要表现为解吸作用,从土壤中解吸出来进入下伏含水层,导致地下水硬度增大和重金属污染加重。分蓄洪区蓄洪后,地下水污染加重这一现象应引起相关部门密切关注。     

驿城区原状黏性土动力特性试验研究

为研究驿城区各类黏性土的动剪切模量G和阻尼比λ随埋深的变化特性,对驿城区不同埋深下的各类原状黏性土进行系列动三轴试验,试验结果表明：(1)对于基础物理性质相近的原状黏性土样,埋深越深,动剪切模量越大,阻尼比越小。(2)埋深越深,原状黏性土的最大动剪切模量越大,两者符合指数关系。(3)埋深越深,原状黏性土的G/G_max-γ曲线越偏向右上方,λ-γ曲线越偏向右下方;埋深对粉质黏土的G/G_max-γ和λ-γ曲线的影响均大于黏土。(4)总结了G/G_max-γ和λ-γ关系曲线随埋深变化的拟合参数值,可对实际工程提供一定的参考价值。     

固结不排水条件下初始应力各向异性结构性土的力学特性

天然土都具有结构性和各向异性,这使得天然土与重塑土的力学性质有很大区别,对其进行研究可为建筑物的设计和施工提供理论依据。对人工制备的初始应力诱发各向异性结构性土样进行了4组不同围压下的固结不排水三轴压缩试验,并建立了初始应力诱发各向异性结构性土的强度准则。结果表明:(1)结构性土在低围压下结构性较为明显,但是在高围压下由于土的结构性被破坏而表现为接近于重塑土的性质。且初始应力诱发各向异性结构性土的结构性强于初始均质结构性土的结构性;(2)初始应力诱发各向异性结构性土的强度包线呈现非线性,且初始应力诱发各向异性结构性土的抗剪强度要略高于初始均质结构性土的抗剪强度。当应力水平低于结构屈服应力时强度包线呈外凸的曲线,当应力水平较高且超过结构屈服应力时强度包线呈直线;(3)与试验结果的对比表明,本文所建议的初始应力各向异性结构性土的强度准则具有良好的适用性。     

土的不排水强度

讨论了试样在几种常规不排水剪试验中初始应力状态及其强度的代表平面，介绍了室内试验确定正常固结土原位不排水强度的实用方法，并在此基础上探讨了软基稳定分析中不排水强度的选用问题。     

土的不排水强度

讨论了试样在几种常规不排水剪试验中初始应力状态及其强度的代表平面，介绍了室内试验确定正常固结土原位不排水强度的实用方法，并在此基础上探讨了软基稳定分析中不排水强度的选用问题。     

超高土石坝心墙孔压不均匀分布特征及其机理研究

两河口超高心墙坝填筑期监测发现,心墙孔压最大值明显高于同类工程,并且呈显著不均匀分布的现象,超出了以往的认识,引起了工程界对超高心墙坝安全的担忧。本文将饱和度作为初始材料参数引入到广义塑性本构模型中以反映心墙孔压与饱和度的耦合效应,建立了不排水条件下简化、高效的流固耦合分析方法并对其进行了验证。在此基础上,根据心墙初始饱和度的实测分布随机取值,开展了两河口心墙坝三维流固耦合分析,发现心墙实测孔压不均匀分布与饱和度随机性是直接相关的,揭示了实测高孔压及其分布特征的形成机理和影响,成果为超高土石坝心墙安全评价提供了理论支撑和技术手段。     

基坑暗渠水平式排水在黏性土地基中的应用

黑龙江省鸡西市穆凌河东明某节制闸施工中采用了基坑暗渠水平式排水,实践证明,当基础为黏性土壤采用暗渠水平式排水效果良好。文章叙述了暗渠水平式排水的施工方法、水位计算、渗流量计算,并与井点施工进行了比较。     

基坑暗渠水平式排水在黏性土地基中的应用

黑龙江省海伦市东方红灌区永和节制闸在施工中采用了基坑暗渠水平式排水,实践证明,当基础为黏性土壤采用暗渠水平式排水效果良好。文章叙述了暗渠水平式排水的施工方法、水位计算、渗流量计算,并与井点施工进行了比较。     

粉土负压排水规律试验研究

为了验证负压排水方法在粉土中的排水有效性,设计了室内圆筒物理模型试验。试验过程中监测负压值和排水量,并通过排水量计算平均排水速率。通过采用不同内径的排水管并多次改变排水路径,对粉土的负压排水规律进行了研究。试验结果表明：(1)在一定条件下,负压排水法可以实现粉土的高效排水,但与砂土不同的是,由于粉土渗透系数较小,排水过程中,负压达到稳定所需时间明显变长;(2)排水管内径影响着负压排水效果,当管径较大时,如6.5mm内径,因入渗水量不足以形成满管流诱发虹吸效应,难以产生稳定负压,导致其排水速率反而低于能够产生稳定负压的4 mm内径排水管,说明负压排水能显著提高排水速率;(3)排水路径对排水速率有一定影响,通过增加排水高差,增大排水管倾角,适当减小扬程,均可有效提高排水速率。     

密实高黏性细粒土高水头渗透试验研究

室内变水头试验测定密实、高黏性细粒土渗透系数时常会出现10余天都不透水的情况,甚至最后数月亦不透水,为快速测得试样渗透系数提供试验成果,本文采用高水头试验设备解决这一难题。