干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

针对不同干密度的重塑非饱和黄土,利用GCTS压力仪研究非饱和黄土在干湿循环条件下的土－水特征曲线,选用van Genuchten模型拟合体积含水量与基质吸力的关系,结合Childs & Collis-Geroge模型预测黄土的非饱和渗透系数,进而分析干湿循环作用及干密度对非饱和渗透系数的影响。研究结果表明：试验地区非饱和黄土的土－水特征曲线拟合相关度高达0.97以上,有良好的适用性;黄土的非饱和渗透系数与干湿循环次数及干密度之间均符合指数函数关系;相同基质吸力条件下,干密度大的黄土非饱和渗透系数大,基质吸力较小时,干密度为1.74 g/cm³的黄土比干密度为1.56 g/cm³的黄土非饱和渗透系数大10²数量级;当干密度保持不变时,随着干湿循环次数的增加,渗透系数逐渐增大,其增幅随体积含水量的增大而增大,随基质吸力的增大而减小;当非饱和黄土试样的体积含水量接近残余含水量时,土体的渗透系数趋于稳定。     

干密度对Q2重塑黄土强度与变形特性的影响

为了研究干密度对Ｑ２重塑黄土强度与变形特性的影响，用非饱和土三轴仪做了３组共２７个试验，在试验过程中干密度、吸力及净围压为不变量，得到Ｑ２重塑黄土的强度及变形特性。试验结果表明:不同干密度下试样的偏应力－轴向应变曲线均呈应变硬化型；相同吸力下，试样的净围压越大，偏应力越大；相同净围压下，试样的吸力越大，偏应力越大。随着干密度增大，试样的偏应力显著增大，硬化趋势也逐渐增强；除个别试样外，其余各试样在剪切过程中均处于剪缩状态；在相同的吸力和净围压下，干密度增大，试样的破坏应力（ｐｆ、ｑｆ）、有效黏聚力ｃ、切线变形模量Ｅｉ、极限偏应力（σ１－σ３）ｕｌｔ及参数ｋ均在增大，参数ｎ随着干密度增大而减小。     

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。     

石膏对黄土力学性能的影响研究

为了探索石膏对黄土强度的作用规律,以石膏含量、干密度、含水量为因子,设计正交试验方案,通过全自动三轴仪试验研究石膏对黄土力学性能的影响。结果表明,黄土的强度随干密度、石膏含量的增大而增大,随含水量的增大而减小;应变随干密度、石膏含量的增大而减小,随含水量的增大而增大。3个因子中干密度的影响最显著,其次是石膏含量和含水量。石膏含量是影响黄土力学性能的重要因素,黄土中添加石膏能使黄土的强度提高、变形减小、水敏性降低。     

PS材料加固黄土压缩变形试验研究

应用固结仪进行压缩试验,对不同含水量、不同干密度的试样进行PS加固处理的结果表明:PS材料可明显提高土体的抗压缩特性,但受土体干密度的影响显著。     

采用环剪仪对重塑黄土抗剪强度特性的研究

为揭示不同试验条件对重塑黄土抗剪强度的影响规律,采用全自动环剪仪对重塑黄土进行环剪试验研究,探究不同含水率、干密度、剪切速度条件下重塑黄土的剪切强度变化规律,为黄土边坡的治理提供理论依据。研究结果表明：重塑黄土残余强度受剪切速率影响不明显;含水率对重塑黄土峰值强度与残余强度的影响规律一致,两者均随含水率的增大而减小,含水率高的试样呈现应变软化特性;重塑黄土的峰值强度和残余强度都随干密度的增大而增加,表现出正相关性,干密度大的试样呈现应变软化性;重塑黄土的黏聚力和内摩擦角均随含水率的升高而降低。     

不同碳酸钙含量黄土强度特性研究

通过对4种不同碳酸钙含量的黄土试样进行常规三轴试验,研究了黄土在不同初始含水率、不同围压、不同干密度下的强度特性,进而分析碳酸钙含量变化对土体强度特性的影响。结果表明:在不同干密度和含水率情况下,4种不同碳酸钙含量的黄土试样在不同围压水平下的应力—应变关系曲线均无峰值出现,属应变硬化型;在同一围压下,试样达到相同应变时,土样主应力差随着碳酸钙含量的减少而减小;黏聚力c和内摩擦角φ随含水率增大而减小,随着干密度的增大而增大;4种不同碳酸钙含量土样的黏聚力c和内摩擦角φ随含水率和干密度变化的趋势基本一致,说明碳酸钙含量的变化只是改变了抗剪强度指标的大小,并未对其变化特性产生影响;碳酸钙含量与黄土抗剪强度指标值的大小呈正相关关系,即碳酸钙含量越大强度指标值越大。     

湿度和密度双变化条件下的非饱和黄土渗透函数

准确确定非饱和土的渗透系数非常重要,而湿度和密度均会对非饱和土的渗透系数产生较为复杂的影响,因此对于对水敏感的非饱和黄土,如何将湿度和密度的影响综合引入渗透函数中,就值得深入研究。基于此认识,利用非饱和土水气运动联合测试方法,对1.4~1.67g/cm3之间几种干密度的非饱和黄土试样进行不同增湿级数的浸水渗透试验,结果表明试样在一定干密度范围内,增湿级数对其渗水系数测定值的影响较小,最大测定值与最小测定值的差值在2倍左右。在此基础上,将不同干密度下渗透系数比与饱和度的关系曲线进行分析,提出了考虑湿度和密度的渗透函数,并通过试验验证了该函数在一定条件下的合理性。     

石灰改良黄土渗透特性试验研究

为了研究石灰掺量对黄土压实特性与渗透特性的影响,以甘肃省庆阳地区黄土为研究对象,进行了不同石灰掺量下的标准击实试验与不同掺量、不同干密度下的变水头渗透试验,并对有代表性的试样进行了电镜扫描。试验结果表明:随着石灰掺量的增加,改良黄土的最大干密度drmax越来越小,对应的最优含水率wopt越来越大;当石灰掺量从0增加到3%时,最大干密度drmax的减小幅度最大;素黄土与改良黄土的饱和渗透系数ksat均随孔隙比e的增大而增大,且在半对数坐标中呈线性关系,不同掺量下的拟合曲线相互平行,但截距有所不同。结合电镜扫描结果对黄土的微结构从定性及定量角度分析可知,大中孔隙的数量及面积决定着黄土渗透性。     

新疆伊犁非饱和黄土的直剪性能试验研究

为了解新疆黄土的抗剪强度变化规律,对取自新疆伊犁的黄土配置5个含水率进行6个干密度组合条件下共30组重塑黄土直接剪切试验。对不同含水率和压实密度下的黄土进行直接抗剪强度试验。试验表明:含水率不变时随着干密度的增加土的抗剪强度逐渐增大,内摩擦角在一定范围内变化不大,凝聚力随干密度的增加而增大;干密度一定的情况下随含水率的增加凝聚力逐渐减小,内摩擦角变化无显著规律。更多还原     

压实水泥湿陷性黄土的力学特性

为拓展压实水泥土在黄土地基处理中的应用,以水泥掺量、粉煤灰掺量和含水量为因素,设计L9(34)正交试验方案,击实试验法成样,试验研究了压实水泥黄土28d和56d的力学特性,分析了各因素对水泥土的干密度、强度和弹性模量的作用规律、作用机理,弹性模量与强度的关系。结果表明:粉煤灰掺量对压实水泥黄土的干密度影响极显著,含水量的影响显著,水泥掺量的影响不显著。水泥黄土的最大干密度和最优含水量应考虑粉煤灰掺量的影响,可不考虑水泥掺量的影响。粉煤灰能显著提高压实水泥黄土的强度和弹性模量,尤其是后期强度。水泥掺量对压实水泥黄土两个龄期的强度和弹性模量影响均极显著,粉煤灰掺量的后期影响极显著,含水量的影响显著。     

非饱和黄土的动剪模量与阻尼比

本文对陕西杨凌地区的非饱和黄土在不同湿度条件下进行动扭剪试验，测定了非饱和黄土的动剪切模量和阻尼比。结果表明，非饱和黄土的动剪切模量随动剪应变的增加而减小，但减小的幅度愈来愈小；在其它条件相同时，最大动剪切模量随含水率的减小而增大，随固结应力的增大而增大；非饱和黄土的动剪切模量与黄土的结构状态及密实状态有关。在相同含水率、固结应力比和固结应力条件下，原状黄土的最大动剪切模量比重塑黄土的稍大，重塑黄土最大动剪切模量随试样干密度的增大而增大；非饱和黄土的阻尼比受含水率、固结应力比、周围压力、干密度等因素的影响，可以反映在其与动剪应变的关系上，在半对数坐标系中动剪切模量与动剪应变具有较为良好的线性关系。     

兰州地铁红砂岩重塑土的室内试验研究

兰州地区地铁深大复杂基坑日益增多,其中兰州市地铁一号线东方红广场开挖出大量红砂岩。 为保护生态环境和减少工程造价,通过室内试验将开挖后的红砂岩分别添加黄土、水泥、石灰进行改良 作为路基填料加以利用,并对不同添加剂的红砂岩重塑土开展了击实试验,选取相应的最大干密度试样 进行快剪试验和压缩试验,得其抗剪强度参数和压缩模量。试验结果表明:添加黄土后红砂岩重塑土的 最大干密度和内摩擦角最大,水泥试样的黏聚力和压缩模量最大,石灰试样居中。经过综合对比分析, 推荐采用黄土作为添加剂。试验结果对兰州地区红砂岩的改性利用及评价其工程性质具有一定参考价 值。     

引黄入晋工程北干线大梁水库大坝坝基土震动液化研究

大梁水库是建在湿陷性黄土地区的一座中型水库,坝基土层为第四系上更新统黄土,其特点孔隙比大,干密度小,天然含水量低,多为中等压缩性和中等湿陷性。通过对坝基黄土的震动液化进行了分析研究,并对地基处理提出了建议措施。     

引黄入晋工程北干线大梁水库大坝坝基土震动液化研究

大梁水库是建在湿陷性黄土地区的一座中型水库,坝基土层为第四系上更新统黄土,其特点孔隙比大,干密度小．天然含水量低．多为中等压缩性和中等湿陷性。通过对坝基黄土的震动液化进行了分析研究,并对地基处理提出了建议措施。     

南水北调中线工程膨胀岩一维膨胀力试验研究

用平衡加压法在三联中低压固结仪上进行控制竖向变形的膨胀力试验,并通过改变试样初始含水量、干密度,研究了膨胀力随初始含水量、干密度的变化规律。试验结果表明,膨胀应变略微增加,膨胀力大幅降低;膨胀力与干密度、初始含水量及膨胀应变成指数关系。基于这些试验成果,采用多元回归分析,求得膨胀力的拟合式。     

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。     

利用瞬态剖面法测定非饱和黄土的渗透性曲线

瞬态剖面法是量测非饱和土渗透系数的直接方法之一。本文以室内模型试验为基础，利用瞬态剖面法测量重塑黄土试样的非饱和渗透系数。试验以陕西泾阳泾河南岸的黄土塬南缘马兰黄土为对象，将重塑干黄土样筛入一圆形玻璃筒内，上部补给一定量的水，然后量测不同时刻土柱内不同深度的质量含水量，并换算为体积含水量；同时采用张力计法测定模型桶土样的土-水特征曲线，即不同含水量土样的基质吸力。计算得到不同时刻模型桶内土样的水头剖面，由此确定渗流速度和水力梯度，并得出不同体积含水量土样的渗透系数。对瞬态剖面法得到重塑黄土样的非饱和渗透系数进行回归分析，获得渗透系数与含水量，渗透系数与基质吸力的指数函数关系。     

反复冻融循环对黄土孔隙比及渗透性的影响

在冻融循环过程中,周期性的冻结与融化持续改变着土体内部结构,使土的孔隙比与渗透性不可避免地发生相应的变化。以陕西杨凌地区Q3黄土为研究对象,在封闭系统下通过对不同初始条件的黄土进行多次反复冻融循环(最多冻融循环50次),研究了杨凌黄土孔隙比与渗透系数的变化规律。试验结果表明,封闭系统下反复冻融循环后土样孔隙比和渗透系数变化的情况与试样初始条件密切相关。试样初始含水率越高,冻融循环破坏作用越强,延续时间更长,试样需更长的循环周期达到动态稳定;冻融循环过程中,试样孔隙比与渗透系数随干密度的改变有不同的变化趋势;30次冻融循环后,试样的孔隙比与渗透性逐渐趋于稳定。     

土工格栅抑制黄土干缩裂隙试验分析

为了探究土工格栅对黄土干缩裂隙的抑制作用及其在黄土路基中的工程作用,分别在不同蒸发温度、不同试样厚度试验条件下,对有、无格栅的黄土试样表面裂隙发展演化特征进行定性描述和定量分析。结果表明:土工格栅对水分蒸发过程中裂隙的抑制作用明显;黄土干缩裂隙的发生和发展可分为3个阶段,即形成阶段、加速阶段和稳定阶段;黄土在干缩过程中裂隙数量与裂隙节点的比值C-反映了裂隙的贯通程度,该值越小说明裂隙贯通程度越强。土工格栅对干缩裂隙的贯通抑制作用明显,且可有效减缓裂隙发展速度,扩散土体内部干缩应力,这对于黄土地区的路基干缩裂隙治理提供了一种新的思路。