南水北调中线总干渠新乡潞王坟段膨胀岩渗透性研究

为了解南水北调中线一期工程总干渠试验段膨胀岩的基本特性,开展了膨胀岩的现场渗透试验.对比分析采用Guelph渗透仪和双套环对黏土岩和泥灰岩测得渗透系数.结果表明,泥灰岩渗透系数范围在10-4～10-6 cm/s 之间,黏土岩渗透系数范围在10-5～10-6 cm/s之间,测试结果基本反映了岩体渗透性能.     

重塑马兰黄土渗透性的室内试验研究

基于室内常规渗透试验,对延安新区重塑马兰黄土不同压实度下的渗透性进行研究,分析了饱和渗透系数随颗粒大小、孔隙度及干密度等因素的变化规律。试验数据拟合结果表明,该地区重塑马兰黄土的饱和渗透系数与孔隙度呈正指数函数关系,与干密度呈负指数函数关系。此外,不同干密度情况下,饱和渗透系数随时间变化的统计结果表明,当干密度大于1.6g/cm~3时,重塑马兰黄土的渗透系数不再随渗透时间变化,基本趋于稳定,且渗透性能低,因此可采用此干密度为不同要求和标准的地基压实工程提供参考和指导。     

土工格栅对膨胀岩吸湿变形规律的影响研究

采用室内物理模型试验对多种类型土工格栅与膨胀岩相互作用条件下的土体变形特性进行研究。研究表明,在吸湿条件下,膨胀岩产生明显的膨胀变形,土体产生张拉性裂缝而破坏。铺设土工格栅后,可以使膨胀岩的侧向变形明显减小,但对土体垂直沉降的影响不大。同时,格栅可以有效抑制裂缝的发生和发展,并改变了膨胀岩膨胀变形发展的模式和规律,更重要的是,土工格栅对土体吸湿后水分的运移过程也产生了明显的影响,表现为在一维入渗条件下,格栅加筋使得水分更难以向土体内入渗,浅层含水量开始变化以及稳定的时间都远远大于未加筋土,土体内含水量场的分布与未加筋土完全不同。     

外加剂对重塑黄土渗透特性影响的试验研究

海绵城市建设中,地表土体的渗透特性是关键性指标,影响下垫面的入渗及产汇流情况。为了研究红黏土能否进一步提高石灰改良黄土的抗渗性,以庆阳马兰黄土为研究对象,对其石灰改良黄土与石灰-红黏土组合改良黄土进行变水头饱和渗透试验,分析土体干密度、外加剂掺量与饱和渗透系数间的关系。试验结果表明:重塑黄土与改良黄土的饱和渗透系数均随干密度增大而减小,二者间的关系可用指数函数拟合表达;在3%掺灰比改良黄土的基础上添加红黏土,可以进一步有效降低渗透系数;红黏土掺量从0%增加至3%过程中黄土渗透系数降低幅度非常明显,但红黏土掺量超过3%后渗透系数降低幅度显著减小。在庆阳海绵城市建设实践中,推荐采用3%石灰+3%红黏土组合改良的方式来提高地表黄土的抗渗性。     

饱和黄土三轴渗透试验

对饱和黄土进行了三轴渗透试验,结果表明:①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小,原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数,原状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数;②饱和黄土的渗透系数随周围压力的增大而减小,在同一周围压力下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数;③初始干密度越小,重塑饱和黄土水平渗透系数越小。     

土工合成材料在南水北调膨胀岩渠坡加固中的应用

重点介绍了土工格栅、土工袋 2 种土工合成材料在南水北调中线工程膨胀岩渠段渠坡处理工程中的应用情况、施工工艺等,结合现场原位试验对 2 种工程处理措施的效果进行了初步的探讨。研究结果认为, 2 种处理措施均对膨胀岩渠坡有一定的保护作用,土工格栅加筋处理措施的防渗性能和抑制膨胀变形的效果更好。     

雨水入渗对土工格栅-堆石界面剪切特性影响试验研究

为了解雨水入渗对格栅-堆石界面剪切特性的影响，利用自主研发的大型直剪仪，针对不同雨水入渗量下的格栅加筋堆石料和无格栅加筋堆石料开展了直剪试验，分析了雨水入渗对格栅加筋堆石料抗剪强度、剪切变形以及格栅加筋系数的影响，同时与无格栅加筋堆石料的试验结果进行对比。结果表明：随着雨水入渗量的增加，格栅表面摩擦系数降低，格栅加筋堆石料的抗剪强度呈明显的减小趋势，但对无格栅加筋堆石料抗剪强度的影响较小；当格栅加筋堆石料从干燥到完全饱和状态时，其内摩擦角从53.6°减小至50.4°,粘聚力从41.9 kPa减小至23.2 kPa;由于堆石颗粒受格栅网孔的嵌锁作用，格栅加筋堆石料竖向剪胀变形较加筋前有所减小，且雨水入渗堆竖向剪胀变形的影响较小；格栅加筋系数随着雨水入渗量的增加而减小，在竖向应力为25 kPa时，格栅加筋系数减小幅度较小，且均大于1.0,当竖向应力大于50 kPa后，格栅加筋系数减小至1.0以下。     

心墙防渗土料原位渗透与室内渗透试验对比研究

土质心墙堆石坝是目前水电站设计的主要坝型之一,其坝高已达到300 m级,该坝型解决的首要问题是心墙防渗土料的抗渗性能。为得到贴近实际的渗透系数,对几个水利水电工程心墙防渗土料的原位渗透和室内渗透试验成果进行对比分析。研究发现原位渗透试验所得渗透系数基本上都大于1×10-5cm/s,超出规范要求,而室内渗透试验成果基本上都小于1×10-5cm/s。从边界条件和外界影响等因素综合分析,室内渗透试验方法所得渗透系数更贴近实际,该结论对于类似工程设计和施工具有一定的参考意义。更多还原     

吸湿条件下土工格栅加筋膨胀土边坡稳定分析

正在设计中的中国南水北调中线工程有约340km的渠段通过膨胀土(岩)地区,拟采用土工格栅加筋膨胀土开挖料处理膨胀土(岩)渠坡.为研究吸湿条件下土工格栅加筋的效果,基于土工格栅与压实膨胀土间相互作用的试验结果.以及提出的膨胀土吸湿变形的模拟方法,对土工格栅加筋膨胀土边坡的应力与变形进行了数值分析.采用Mohr-Coulomb模型模拟膨胀土,线弹性模型模拟土工格栅;并采用理想弹塑性模型模拟土工格栅与压实膨胀土间的界面.研究了土工格栅与膨胀土的界面和压实膨胀土的强度参数,以及土工格栅的弹性模量等因素对加筋效果的影响.研究结果表明:土工格栅与压实膨胀土间界面的强度参数对加筋效果的影响较大;而采用相同的加筋参数,填土的强度参数对坡体的水平变形影响不大;土工格栅的弹性模量越大,对边坡变形的约束作用越明显.     

杨凌地区黄土三轴渗透试验研究

通过杨凌地区重塑黄土不同干密度下的常规渗透试验和三轴渗透试验,对比分析了围压和干密度对渗透系数的影响,用指数函数对围压和渗透系数的关系曲线进行了拟合,并推导出了饱和黄土干密度与渗透系数的函数关系.结果表明:在同等条件下,随着围压和干密度的增大,渗透系数减小,但其对渗透系数的影响会越来越小;于密度与渗透系数呈指数函数关系.     

三场耦合作用下黏土岩损伤变形特性及本构模型

深部地下围岩常常处于温度场、渗流场、应力场等多场耦合作用,研究黏土岩在温度-渗流-应力场耦合作用下的变形损伤演化过程尤为重要。从试验和理论模型2个方面对黏土岩开展了温度-渗流-应力三场耦合特性研究,结果表明:高温会造成黏土岩内部结构发生质的劣化,黏土岩的温度越高,其峰值强度越小,而应变变形量越大;渗透系数随变形总体呈先减后增的趋势,并在峰后阶段略有降低,分别与体变压缩硬化、剪胀损伤、软化剪胀3阶段相对应,体积变形的转折拐点即为渗透率加速增大的临界点;黏土岩的渗透率随温度升高呈先减小后增大的趋势,当温度＜50 ℃时,渗透率随温度升高而减小,当温度＞50 ℃后,随温度升高而增大;温度越高,黏土岩的“实损伤”发展越快。基于试验结果,建立了温度-渗流-应力三场耦合作用下的损伤本构模型,该模型能较好地模拟黏土岩三场耦合作用下的损伤变形演化过程。     

膨胀岩击实样胀缩特性试验研究

选取泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,通过大尺寸的胀缩特性试验,研究了膨胀岩击实样的胀缩特性,及其与起始含水率、压实度的关系。成果表明：随起始含水率增大,膨胀岩的无荷膨胀率呈较好的线性递减关系;压实度越大,无荷膨胀率越大,且随起始含水率的减小,压实度对膨胀率的影响呈增强的趋势;在相同压实度下,起始含水率低于塑限值时,起始含水率变化对线缩率的影响很小,随起始含水率增大,线缩率开始呈较平缓的线性增大;当起始含水率达到塑限值附近后,起始含水率变化对线缩率的影响开始显著增强;在相同起始含水率下,起始含水率低于塑限值时,压实度对线缩率的影响很小,随压实度增大,线缩率呈较好的线性递减;当起始含水率达到塑限值附近后,压实度对线缩率的影响略微增强。膨胀岩的收缩系数和体缩率与线缩率的规律基本一致。     

膨胀土胀缩变形与渗透性规律试验研究

大气和地下水共同影响下,膨胀土路基或边坡工程在一定深度范围内将出现明显的干缩湿胀变形,其渗透性能也会出现显著变化,并进一步诱发膨胀土路基或边坡的失稳破坏。为系统研究竖向荷载和干湿循环作用下膨胀土胀缩变形与渗透性能变化规律,采用温控气压固结渗透仪分别进行不同荷载和干湿循环作用下的膨胀、收缩与渗透试验,研究膨胀土在不同荷载和干湿循环条件下的胀缩变形规律,确定膨胀土水渗透系数和气渗透系数变化规律。研究成果能够用于确定膨胀土容许胀缩变形量和容许竖向荷载,提出明确的膨胀土路基或边坡的最小防护深度和限制荷载,优化膨胀土路基和膨胀土边坡设计方案。     

安哥拉Cacuaco地区膨胀土工程性质初探

安哥拉Cacuaco地区残坡积的黏土、粉质黏土为典型的膨胀土,由于缺乏相关资料和工程经验,在该地区进行工程建设具有较大的风险和技术难度。通过对区内某水泥厂的岩土工程详细勘察,采取室内土工试验,现场原位测试等方法得出了Cacuaco地区膨胀土的膨胀率、剪切强度、固结、渗透系数等基本工程性质指标,揭示了该膨胀土含大量亲水矿物、增湿强度大幅衰减、无荷膨胀率较高等主要特点。同时,基于对拟建工程的变形监测,分析和评价了膨胀土地基对建筑物产生的影响,并进一步阐述了该地区地基基础方案的选择。     

围压和渗透压作用下塔木素深部黏土岩渗透及强度特性试验研究

深部岩体多处于复杂应力场和渗流场中,研究围压和渗透压作用下黏土岩特性对高放射性废物深地质处置库的设计开挖具有重要的意义.通过塔木素黏土岩围压加卸载渗透率演化试验及不同围压和渗透压下全应力-应变渗透率试验,分析了其渗透和强度特性.综合考虑围压和渗透压对黏土岩强度的影响,引入围压强化系数和渗透压弱化系数,并结合不同强度准则...     

基于二次掺灰法的改良膨胀土施工工艺与检测方法

膨胀土一般天然含水率高,透水性差,原状土一般以较大的团块存在,黏性较大,不易粉碎。但室内和现场试验成果证明:膨胀土经过掺灰改性后,其体积胀缩性低于一般黏土,而强度很高、压缩性低,是很好的土建工程填料。而能否将石灰和土料拌合均匀是影响改良效果的主要因素。因此石灰改良膨胀土施工工艺中最重要的一环就是掺灰工艺,其次就是掺灰土中掺灰量和均匀性是否达到设计要求的检验方法和判定标准。在大量室内和现场模拟试验的基础上,提出了石灰改良膨胀土的施工工艺和质量检验、控制标准。     

引江济淮工程软岩及膨胀土边坡锚固现场试验

引江济淮试验工程河道边坡存在膨胀土及软岩,考虑耐久性引入GFRP锚杆加固边坡。为了比较GFRP锚杆和钢筋锚杆的锚固效果,开展现场水位升降试验,观测相同地质条件、不同加固方式下锚杆荷载和边坡位移差异。结果表明:GFRP筋和钢筋框架锚杆加固河道边坡时,水位升降导致的边坡位移相近且均小于2.2 mm,锚杆应力峰值远小于各自抗拉强度,两种锚杆的锚固效果相近;GFRP锚杆承担荷载小于钢筋锚杆,且无水期荷载表现更稳定;在无锚固条件下,水位升降10 m仅影响边坡1 m深度内的软岩,加长锚杆对提高软岩边坡稳定性无明显作用;水位骤降时,5 m长GFRP无框架锚杆应力和加固区边坡位移增量分别为1.21 MPa和1.38 mm,而8 m长GFRP框架锚杆应力和加固区边坡位移无明显变化,框架锚杆加固形式效果显著占优。具有低模量特征的GFRP锚杆与膨胀土和软岩具有较好的变形协调性,控制相同变形量需要承担的荷载较小,更有利于边坡耐久性。     

膨胀岩渠坡不同处理措施压实效果研究

将开挖的膨胀岩作为回填料是南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡处理措施中的大胆尝试。比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下,土工格栅＋泥灰岩开挖料、换填黏性土料、土工袋＋泥灰岩开挖料等三种不同处理措施的压实效果。研究表明,开挖出来的泥灰岩膨胀岩用作回填材料时,压实度宜控制在90%左右,并根据不同处理措施现场碾压的压实效果,提出了相应处理措施的施工碾压参数及施工质量控制标准建议值。     

膨胀岩本构关系及其参数研究

为研究膨胀岩的本构关系及其参数,选取南水北调中线工程新乡段泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,进行了三轴饱和固结排水剪切试验。通过邓肯非线性弹性模型,即 E- μ模型与 E-B 模型,对膨胀岩本构关系进行参数计算及曲线拟合对比,评价不同本构模型在膨胀岩本构关系研究中的优劣及适用性;并对新乡膨胀岩提出科学的本构参数推荐值,为该地区膨胀岩渠坡或类似的膨胀岩工程施工设计提供基本依据。