含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响

基于土体Mohr-Coulomb准则做了重塑土直剪试验,获得了不同含水率和干湿循环次数下粘性土抗剪强度参数及其变化规律,即随着含水率的增加,粘聚力先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,粘聚力先剧烈下降后趋于稳定,内摩擦角变化较小;含水率和干湿循环次数的增加,均使得土体抗剪强度降低。将试验结果应用于边坡稳定性计算中表明,含水率增加会导致边坡稳定性系数急剧下降,干湿循环次数增多也会导致边坡稳定性下降,但循环5次后,边坡稳定性基本保持不变。     

干湿循环条件下重塑黄土强度与持水特性的试验研究

库水位升降使得库岸边坡经受反复干湿循环的影响,土的强度与持水特性会随之产生不可逆转的变化。为此,通过对重塑黄土进行反复干湿循环下的直剪、离心和核磁试验,综合分析了土样强度特性、持水特性及孔隙特性的相互影响规律。结果表明,经过3次循环土样抗剪强度具有稳定趋势,粘聚力幂函数趋势减小,内摩擦角线性减小。干湿循环会增大持水曲线的初始饱和含水率与失水速率。第1次循环时基质吸力增大明显,2次循环后持水曲线相对稳定。核磁试验测得土中孔隙含量先快后慢增长,且第2次干湿循环峰谱达到最高。最后对比分析了孔隙—水力—强度的相互影响机制,指出孔隙变化是持水特性和强度参数劣化的内在原因。     

崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土体变形特性试验研究

为研究崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土变形特性,利用双压力室非饱和土三轴仪做了重塑土的控制吸力固结排水剪切试验,研究了干密度、净围压和基质吸力对剪切破坏阶段的体积变形的影响,分析了重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下剪切过程中的体变性状。试验结果表明,重塑非饱和花岗岩残积土的体变特性不仅取决于干密度和净围压,还与基质吸力密切相关,但净围压比基质吸力对土体体积应变的影响大。研究成果可为崩岗侵蚀区灾害防治及其体积变形、沉降量预测提供参考。     

重塑黄土强度试验研究

为探讨重塑黄土强度特性,通过直剪固结快剪试验分析了重塑正常固结土样在不同含水率和干密度下的强度特性,并通过卸载、直剪快剪试验探讨了含水率与超固结比对超固结土强度的影响.结果表明,含水率与超固结比为影响重塑超固结黄土抗剪强度的重要因素,严格控制黄土相关指标是确保工程稳定的基础.     

基于BP神经网络冻融作用下细粒土抗剪强度的研究

针对目前冻土抗剪强度指标模型多为单一影响因素的模型现状,研究了冻土抗剪强度指标与密度、含水率、粘粒含量、易溶盐量、冻融循环次数等影响因素内在非线性关系,采用 BP神经网络方法,以Matlab为平台,采用自编程序对试验数据进行网络的学习和仿真。结果表明,该方法预测冻土冻融后抗剪强度指标效果较好。     

土壤热导率的影响因素实验研究

采用热针法测定室内不同条件下红粘土、粉土和细砂的热导率,着重分析含水率、干密度和土壤质地对土壤热导率的影响规律及机理。研究结果表明:1)相同干密度情况下,粉土和细砂两者的热导率均随含水率的增加而单调线性递增,红粘土的热导率则随含水率的增加而呈现出分段递增的趋势;2)含水率对热导率的影响主要归结为土样中液相(水)热导率、结合水膜("液桥"效应)2个主要因素,而"液桥"效应对红粘土的热导率影响显著;3)相同含水率情况下,3种土样的热导率均随干密度的增加而递增,具有较好的线性关系;4)土壤质地(细颗粒和石英含量)对土样热导率具有显著影响。     

掺加固化剂后放置时间对底泥固化效果的影响

以水泥、粉煤灰为主固化剂对嘉兴市连三连四荡底泥进行固化处理,通过无侧限抗压强度试验,重点研究含水率为34%的土样掺加8%的固化剂后放置不同时间后再击实对固化底泥干密度和强度的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)试验进行了解释,并分析其微观结构演化特征。结果表明,底泥掺加固化剂后,随着放置时间的增长,水泥水化反应使土体颗粒形成更大的土颗粒团聚体,从而改变土的性质,导致土体结构越来越疏松,固化底泥干密度和强度总体呈降低趋势。结果可为底泥固化工程提供理论与技术指导。     

压实昔格达土料及其与既有填土界面剪切特性研究

鉴于新增压实昔格达填土及其与既有填土界面抗剪强度直接影响高填方区域稳定性,通过改进直剪试验制样方式,设定2类因素4种应力水平共32组试样,并采用固结快剪探究压实昔格达土料与既有填土界面剪切特性。结果表明,在不同法向应力下含界面试样剪应力-位移变化曲线呈剪切硬化状态,干密度对其应力-位移曲线的影响分为应变软化与应变硬化两个阶段;与新增压实昔格达土体抗剪强度相比,相同干密度下含界面试样的粘聚力大幅降低,最大降幅为32.50%,内摩擦角微弱增大,最大增幅为7.78%;消弱昔格达填土界面效应的适宜干密度为1.285g/cm3,即为界面填土填筑干密度建议值。     

不同改良方法对膨胀土力学性质影响及物理机制对比分析

为解决北疆供水工程由于膨胀土湿胀干缩引起的滑动破坏问题,采用石灰、水泥和砂石料作为主要的固化材料,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、压缩试验和SEM试验,宏微观相结合探究不同改良方法下试验掺量对改良膨胀土力学特性的影响和微观结构强度形成机理。结果表明,随石灰、砂石料掺量的不断增加,土体强度稳步提升,而水泥改良土在掺量为7%左右时出现峰值,石灰、砂石料在掺量分别约为6%、30%时,改良土整体结构可压缩性较低,粘聚力较大,抗剪抗压强度较高,可满足工程应用要求;对最佳配合比的石灰与水泥固化土进行SEM分析发现,均有大量卷曲薄片状水化凝胶物质生成,相比原膨胀土孔隙减少明显,团粒胶结紧密,从宏观力学性能上表现为固化土体力学性能和稳定性能得到大幅提高。     

透水模板成型混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

采用干湿循环试验方法,对比研究了不同模板成型方式、不同配合比混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀性能,以质量损失、相对动弹性模量损失和强度损失来综合表征混凝土的劣化程度;从宏观和微观两方面分析了使用透水模板布对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,对于不同配合比混凝土,透水模板可以优化试件表层孔隙分布和成型质量;在硫酸盐溶液干湿循环作用下,试件剥落损失、相对动弹性模量损失和强度损失减小,抗硫酸盐侵蚀性能明显增强。     

干湿循环条件下两种砂岩强度及破坏特征比较试验研究

以侏罗系地层中的长英质细砂岩和弱蚀变泥质砂岩为例,分析了两种砂岩的不同矿物成分和细观 结构特征,探讨了干湿循环作用下两种砂岩强度及破坏形式变化情况。试验结果表明,由于两种砂岩矿 物成分的不同,长英质细砂岩遇水后,强度发生大幅度劣化,在之后的干湿循环过程中劣化趋于平稳, 破坏形式几乎由单一断面剪切滑移而破坏,多次干湿循环后,岩样的破坏形式无显著变化,但在断口处 出现粉化现象;弱蚀变泥质砂岩经多次干湿循环后,强度并未发生显著劣化,由于岩样的脆性较强,破 坏形式大多沿轴向存在相当多的劈裂面,但有一个贯穿整个岩样的剪切破坏面,断口处未出现粉化现象 。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

基于分形理论的改良膨胀土龟裂发展规律探究

为探究改良膨胀土龟裂发展规律,通过石灰改良膨胀土的室内龟裂试验,基于分形理论,采用Matlab编程技术对膨胀土干缩裂隙图像进行数字化,并对裂隙表面结构特征进行定量统计与分析。结果表明,膨胀土的龟裂发展规律主要由基质吸力引起的应力场控制;不同石灰掺量的改良膨胀土在脱湿过程中裂隙率均先迅速增大,在塑限含水率附近达到峰值之后开始缓慢减小,最终在缩限含水率附近趋于稳定;经过石灰改良后的膨胀土裂隙率峰值出现较早,随着石灰掺量的增加峰值对应的含水率逐步减小,同时裂隙率峰值和残余值有明显的减小,当石灰掺量超过6%时改良效果不再随石灰掺量的增多而增强;可利用膨胀土裂隙率与表面的分形维数的关系估算膨胀土的裂隙率。     

考虑饱和度影响的红壤土抗剪强度模型及应用

鉴于降雨入渗过程中土体饱和度变化对库区边坡稳定性的影响,基于Bishop非饱和土抗剪强度理论和van Genuchten土水特征曲线模型,建立了直接考虑饱和度影响的多参数土体抗剪强度理论模型,并采用三峡库区红壤土设计了土水特征曲线试验和三轴剪切试验,获得了基质吸力和抗剪强度随饱和度变化的试验结果,进而验证了模型的合理性。结果表明,模型预测值与试验实测值的吻合度较好,建立的模型能较好地预测三峡库区红壤土的抗剪强度。进一步分析可知,红壤土抗剪强度指标——粘聚力和内摩擦角均随饱和度的增加呈非线性递减;在净总应力一定的情况下,红壤土抗剪强度随饱和度的增加呈对数关系递减。     

粘土材料单轴压缩及强度特性试验研究

为探讨压实粘土材料在单轴加载条件下的强度及变形特性,考虑含水率、干密度、各向异性、碎石掺量等因素,对立方体压实粘土材料进行了单轴压缩试验,并分析了弹性模量、抗压强度的参数相关性。试验结果表明,随着含水率的减小或干密度的增加,压缩粘土材料弹性模量、抗压强度逐渐增加,其中,含水率是控制压实粘土材料脆韧性破坏特征的主要因素;当单轴加载方向与击实方向平行时,其抗压强度、弹性模量分别为加载方向与击实方向垂直时的1.7、1.1倍,说明压实粘土存在一定的各向异性;掺入碎石后使得压实粘土材料内部存在大量的软弱界面,随着碎石增多,其抗压强度逐渐减小;掺碎石前、后的粘土试样的弹性模量和抗压强度呈现一定的正相关性,可采用幂函数、线性函数进行拟合,但碎石的掺入降低了其相关性系数。     

试样高度对粗粒土剪切性能的影响

为研究不同试样高度粗粒土剪切性能的差异,运用DHJ50-2型叠环式剪切试验机,对1~2mm粗粒土组成的3种干密度土样,在4种试样高度下进行直剪试验,探究试样高度改变对粗粒土剪切性能的影响。结果表明,不同试样高度粗粒土抗剪强度及其参数在边界摩擦和力链结构共同作用下呈波动变化;咬合力对尺寸变化更加敏感;不同试样高度的剪切曲线变化趋势一致;试样高度越大,剪缩量越大。研究结果为更全面解释尺寸效应下粗粒土剪切性能的变化奠定了基础。     

An examination of physical and chemical properties of urban biochar for use as growing media substrate

The purpose of this study was to evaluate the suitability and optimum rate of addition of Urban Biochar (UB) as an alternative to standard coir peat in plant growing media. UB was prepared through pyrolysis of 2:1 ratio of biosolids to greenwaste on a dry mass basis. Two incubation experiments are reported both with five different growing media mixtures which were subjected to periodic wetting and drying. Media mixtures consisted of different rates of UB (100%, 60%, 40%, 20%) mixed with composted pine bark on a volume basis and compared to an industry standard media with 0% UB. The physical and chemical properties of the mixtures were compared pre and post incubation. Substituting coir peat with UB increased media pH, C:N mass ratio, nutrient content, air filled porosity and bulk density. Furthermore, addition of UB to media also increased the proportion of particles in the desirable range for growing media (0.25–2 mm). UB amended mixes were found to be most stable in terms of both bulk density and resistance to particle breakdown. Fourier transform infrared spectroscopy analysis suggested that periodic wetting and drying enhanced surface oxidation. We found that UB amended substrates, up to 60% biochar on a volume basis, could deliver similar physical and chemical benefits to those of coir peat based industry standard media.