平衡饱和度差异性产生机理及其对非饱和土力学特性的影响

通过双孔隙结构分析结果确定在同一基质吸力下的试样将因孔隙分布的随机性而表现出不同的平衡饱和度, 进一步通过理想非饱和土的水气分布确定饱和度差异将影响非饱和土的力学性质研究. 采用压力板仪与直剪仪的简化组合试验对上述理论分析结果进行验证, 研究结果表明:平衡饱和度差异存在并随着基质吸力的增大而逐渐减小;在同一基质吸力下试样的抗剪强度随平衡饱和度的增加而降低;进一步的拟合结果显示平衡饱和度对与基质吸力相关的内摩擦角影响显著;通过对试验数据及其平均值的研究建议在最小与最大基质吸力下进行多次平行试验, 可以在不显著增加试验时间的同时减小平衡饱和度差异的影响.     

非饱和膨胀土强度的分形特征

本文从膨胀土微孔隙分形分布的特点出发，导出了膨胀土的强度与基质吸力的关系式，非饱和膨胀土的强度与其吸力在双对数坐标上呈直线相关，这一关系得到了宁夏膨胀土的三轴试验结果的初步证实。     

非饱和膨胀土强度的分形特征

本文从膨胀土微孔隙分形分布的特点出发，导出了膨胀土的强度与基质吸力的关系式，非饱和膨胀土的强度与其吸力在双对数坐标上呈直线相关，这一关系得到了宁夏膨胀土的三轴试验结果的初步证实。     

土质滑坡灾变室内模拟试验研究

历史统计资料表明,绝大多数类型的滑坡灾害发生与降雨有关。为了对降雨诱发土质滑坡失稳机理有更深入的了解,进行了人工降雨作用下的红壤土坡的室内模型试验研究。实验过程中,通过人工降雨模拟系统模拟极端降雨条件下的各种降雨工况,如持续性强降雨、强降雨后持续干旱等降雨工况。再通过埋设在土质滑坡体内的各监测设备来实时反馈土坡体内的诸如含水量变化率、土压力变化值、非饱和吸力变化值等参数,然后依据这些参数再结合相关的土力学理论来探讨降雨作用下土质滑坡的失稳机理。     

非饱和土的塑性体应变与剪应变的相互作用原理

将岩土塑性体应变与剪应变的相互作用原理拓展到了非饱和土领域。除了塑性体应变与剪应变的相互作用外,在非饱和土中出现了两类新的相互作用,吸力-塑性体应变和孔隙气压力-塑性体应变。吸力具有二重性质,其对塑性体应变作用包括两个相反的方面。基于吸力性质,阐明了非饱和土的一些独特的性质,诸如有效应力参数的物理涵义,吸力对体积变化和前期固结压力的影响和湿陷机理等。另外,应用拓展的塑性体应变与剪应变相互作用原理,从理论上证明了非饱和土的临界状态线是存在的和唯一的,以及它与应力历史无关。     

多相非饱和多重孔隙介质的有效应力定律

多孔介质的有效应力定律广泛应用于流固耦合变形分析问题。该文考虑孔隙的重数、孔隙流体的相数、各向异性、非饱和、基质吸力等条件,提出了广义多相非饱和多重孔隙介质的有效应力定律。在固体相及各流体相线弹性变形的假设下,首先通过应力状态分解、边界条件叠加方法,得到了不考虑基质吸力的多相等效饱和各向异性多重孔隙介质的有效应力。考虑到非饱和多孔介质中两相界面张力引起的基质吸力,在线弹性变形基础上,叠加了基质吸力引起的变形部分,推导得到非饱和多孔介质的有效应力定律的一般形式。将所得公式根据实际需要进行简化处理,可以得到目前常用的有效应力定律的表达形式,充分说明了该文所得结论的合理性。     

深埋圆形隧洞非饱和土-衬砌结构系统的动力特性

采用解析方法在频率域内研究了深埋圆形隧洞非饱和土-衬砌结构系统的动力特性。基于Bishop非饱和土有效应力原理和单相流固结理论,建立了单相流条件下非饱和土的运动方程。通过位移势函数解耦,得到了非饱和土在简谐荷载作用下的动力响应解答。将衬砌结构视为均匀弹性介质,基于弹性理论,得到了简谐荷载作用下圆柱形衬砌结构的稳态形式解答。利用土体与衬砌界面的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,确定了表达式的待定系数。在此基础上,考察了饱和度、吸力折减系数、衬砌厚度等参数对非饱和土响应幅值的影响。结果表明:随着衬砌厚度的增加,系统响应幅值逐渐减小;饱和度和吸力折减系数对孔隙水压力幅值的影响较大,而对径向位移和环向应力幅值的影响较小。     

非饱和黏性土的三剪次加载面模型研究

基于非饱和土三剪强度准则和次加载面模型，构建了适用正常固结非饱和黏性土的Bishop和Fredlund应力变量法三剪次加载面模型，将2个模型计算结果与非饱和黏土的单调静三轴试验及循环动三轴试验结果做了对比，结果表明，Fredlund应力变量法本构模型要更接近试验结果。在静三轴试验的土体变形后期，Fredlund和Bishop应力变量法的模型计算结果与试验数据的应力偏差分别为2%和10%;在动三轴试验的土体振动后期，Fredlund和Bishop应力变量法与试验结果的应变偏差分别为4.2%和7.5%。另外，对所提模型的真三轴分析结果可知，静真三轴试验的中间主应力影响系数和基质吸力的增大均会使得土体的抗剪强度增加，随着基质吸力增大，不同模拟结果依次的应力偏差均为11%左右；随着中间主应力影响系数增大，不同模拟结果之间的应力偏差大致为4%。动真三轴试验的最小主应力或中间主应力越大，非饱和黏性土的棘轮效应和抗剪强度也越大，不同中间主应力模拟结果之间的应变偏差为3.3%,不同最小主应力模拟结果之间的应变偏差为8.5%。     

钠基、钙基蒙脱石低含水率状态下基质势能的多元动力学研究EI北大核心CSCD

基于分子动力学和元动力学(Metadynamics)的研究方法,探索了钠基蒙脱石和钙基蒙脱石在低含水率状态下的基质吸力,建立了含水率在5%~30%的土水特征曲线,通过曲线对比发现钠基蒙脱石与钙基蒙脱石的基质吸力均随含水率的升高而指数下降,并且在含水率小于20%时,钠基蒙脱石的基质吸力略小于钙基蒙脱石,含水率大于20%后钠基蒙脱石基质吸力略大于钙基蒙脱石。得到钠基蒙脱石在5%含水率时的基质吸力约为4.2 GPa,钙基蒙脱石在5%含水率时的基质吸力约为4.4 GPa。该研究结果为众多吸力测量的实验值和理论模型提出的预测值提供了参考。     

上覆非饱和层的饱和地基稳态响应分析

基于多孔弹性饱和介质及多孔弹性非饱和介质的动力控制方程,研究了上覆非饱和层的饱和半空间成层地基在竖向谐振荷载作用下的稳态响应问题。通过引入位移函数,并利用Cauchy-Reimann条件,分别求得了Fourier变换域内饱和土与非饱和土的位移、应力和孔压的一般解;结合不同的边界条件和连续条件,经过Fourier逆变换,得到竖向简谐荷载作用下成层土的稳态响应积分表达式;当将上覆非饱和层饱和半空间分别退化为均质饱和弹性半空间及上覆弹性层饱和半空间时,结果与已有结果均吻合得较好。通过数值算例分析,着重研究了上覆非饱和土层的饱和度、厚度以及地表透气透水条件对动力响应的影响。     

饱和土中球形空腔稳态振动及其在基桩中的应用

利用Ｂｉｏｔ饱和土波动理论求解了饱和土中球形空腔内部受周期性动荷载作用下的动力响应，并分析了球形空腔表面排水条件和振动频率对位移和孔隙水压力的影响。利用上述结果分析了桩在稳态振动下桩端的刚度和阻尼。     

用于四川某地水渠的土壤固化剂研究

采用不同固化剂对四川某地水渠的土体进行固化，测量了固化土的无侧限强度值以及观察了试件断裂特征，研究了固化土随固化剂配合比、龄期变化的强度特征；并对固化土试件进行SEM扫描电镜分析，观察其微观结构。     

粘土含水量对固化剂配比的影响

本文通过石膏等外加剂对不同含水量粘土的固化试验以及ＸＲＤ和ＳＥＭ分析表明：粘土含水量不同，外加剂对水泥稳定土的作用效果不同。对于高含水量粘土，增加外加剂含量有利于形成较多的钙矾石，提高稳定土强度；粘土含水量较低时，应适当控制硫酸盐含量，避免过多的钙矾石造成体积膨胀而引起试样强度下降。在研制和生产水泥系固化剂时，一定要充分注意钙矾石增强和膨胀的双重作用，从而更合理地确定适应于不同含水量粘土的最佳固化剂组成。     

交通荷载作用下土工格栅加筋路基的弹塑性分析

基于所提出的土工格栅与土动力相互作用有限元分析模型和分析程序G－D,对路面下铺设土工格栅的道路模型和不加筋道路模型进行动力响应对比分析,研究在交通荷载作用下加筋路基位移和加速度响应特性和土工格栅与土的相互作用对加速度的影响,以揭示土工格栅的加筋机理和效果。     

几种特殊土地基的工程特性及地基处理

城市化和工业化进程的快速发展,使得土木工程向各种复杂地基条件的区域发展,特殊土地基的工程特性引起工程师的重视。总结了湿陷性黄土、液化土、盐渍土等几种山西地区常见的特殊土的重要工程性质,提出了相应的地基处理方法以及工程注意事项;最后针对山西采煤大省的特点,对老采空区上建(构)筑物基础的稳定性评价、勘察技术及处治技术进行了论述。     

Synergistic Effect of Fe Single-Atom Catalyst for Highly Efficient Microwave-Stimulated Remediation of Chloramphenicol-Contaminated Soil

Chloramphenicol (CAP) has long been used extensively in agriculture and is severely toxic to the biological environment. Microwave catalysis appears a promising method for soil remediation due to its fast and effective heat transfer, but it is challenging to prepare catalysts with good electromagnetic wave absorption and robust catalytic activity. In this study, atomically dispersed Fe on three-dimensional N-doped carbon supports (3D Fe-NC) is firstly used for microwave remediation of soil. Thanks to the synergistic effect of microwave “hot spots” and reactive oxygen species (•OH, •O₂⁻), 3D Fe-NC can completely remove 99.9% of CAP in 5 min. The removal rate constant is nearly twice that of commercial activated carbon. Significantly, the germination rate of lettuce seeds in microwave-repaired soil contaminated by CAP reaches 70%. This work demonstrates the application of Fe single-atom catalyst in microwave remediation of contaminated soil, providing a novel insight for agricultural soil remediation.     

饱和土层中Love波的传播特性

基于Ｂｉｏｔ的液体饱和孔隙介质模型，考虑孔隙流体粘性，导出了弹性半空间上饱和土层中Ｌｏｖｅ波的复频散方程，然后将其转化为两个实方程并利用迭代的方法进行求解。讨论了Ｌｏｖｅ波的波速范围、Ｌｏｖｅ波的频散和衰减特性以及Ｌｏｖｅ波的位移分布。     

横观各向同性饱和土体的实用波动方程

假定饱和土体土骨架及渗透系数具有横观各向同性，土颗粒不可压缩，建立了横观各向同性饱和土体实用波动方程，推导出横观各向同性饱和土体平面简谐波的波速弥散方程，结果显示横观各向同性饱和土体存在四个体波，其中一个为ＳＨ波，其余三个当波沿水平面或垂直水平面传播时，才分别是ＳＶ波、Ｐ１波和Ｐ２波。最后，用数值方法分析了ＳＨ波、ＳＶ波、Ｐ１波和Ｐ２波沿水平面和垂直面传播时的波速弥散曲线与特征衰减曲线，以及各个弹性波沿与水平面成４５°方向传播时的波速弥散曲线。     

移动荷载下下卧基岩Gibson地基的动力响应

针对G ibson地基模型,研究了在移动荷载作用下土体的动力响应。基于弹性方程,通过傅立叶级数展开将偏微分方程转化成常微分方程求解,得出了下卧基岩G ibson地基在移动荷载作用下土体中各点的响应,并讨论了在参数变化时土体各点响应的变化。从分析结果来看,表面土体的剪切模量G0的增大、剪切模量变化率α的增大、荷载移动速度c的减小和层厚H的减小都使土体中各点的竖直方向位移减小,当层厚到一定厚度时,可以忽略下卧基岩的影响,简化为半空间模型来考虑。     

CM三维高强复合地基在徐州地区适用性的研究

深入分析CM三维高强复合地基的工作机理及徐州地区的土层分布、土层性质，用一工程实例论述了CM三维高强复合地基在徐州地区的适用性，且有较好的应用前景。