固化硫酸盐渍土水盐迁移的试验研究

盐渍土地基中毛细水上升必然带动土体内盐分向上迁移聚集。采用土柱毛细水上升试验,模拟全开放自然条件下盐渍土的水盐迁移特征,测量不同时间梯度迁移后含水率、Cl~-和SO_4~(2-)的变化,比较在蒸馏水和复合盐迁移液下的压实盐渍土和石灰粉煤灰水玻璃固化硫酸盐渍土毛细水盐迁移特征。试验结果表明:固化盐渍土中的毛细迁移速率和Cl~-、SO_4~(2-)的迁移速率均小于压实盐渍土,说明固化盐渍土有减缓毛细水上升和阻碍盐分迁移的作用;毛细水迁移稳定后,压实土中含水率沿高度呈线性减少趋势,固化土中含水率沿高度先线性增大后保持不变,说明固化土具有稳定持水作用;在迁移过程中,含水率、Cl~-和SO_4~(2-)迁移规律具有一致性,Cl~-迁移速率大于SO_4~(2-)。试验说明固化硫酸盐渍土不仅具有强度上的提高,同时可以阻滞盐分,尤其是硫酸离子的向上运移。     

温度梯度作用下非饱和盐渍土水盐迁移及变形特性研究

基于多孔介质理论以及连续介质力学原理,建立了温度梯度作用下非饱和盐渍土水-热-盐-力多场全耦合数学模型。该模型从固、液、气三相系统的质量、能量和动量三大守恒定律出发,考虑孔隙率演化、水体渗流、气体传输、盐分解吸-吸附效应、固体颗粒和孔隙流体可压缩性等因素的影响,更为准确地描述了非饱和盐渍土热质传输过程及其变形特性。此外,通过选取孔隙率、孔隙水压力、孔隙气压力、温度、含盐量和位移等基本未知量,并利用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件对上述多场耦合过程进行了数值模拟。通过室内试验的实测结果对数学模型及模拟结果加以验证。结果表明,该模型可以较好地揭示非饱和盐渍土在温度梯度作用下的水、盐迁移机制和变形机制。同时,数值分析过程也进一步深化了对盐渍土水盐迁移及其变形特性的认识。对盐分吸附作用的研究也为进一步研究盐渍土的盐胀作用提供了理论准备。     

干湿循环作用下硫酸盐渍土强度特性试验研究

宁夏地区硫酸盐渍土在夏季的多雨高温时节经历干湿循环过程,土体强度劣化。为探究干湿频次、含盐量对土体强度的影响,采用不固结不排水三轴剪切试验测定配置试样的黏聚力с和内摩擦角φ,探究其变化规律,结合扫描电子显微镜技术分析试样强度劣化机理。试验结果表明:硫酸盐渍土试样的应力应变曲线随干湿次数、围压及含盐量的增加,由应变软化型逐步向应变硬化型过渡;试样的内摩擦角均随干湿次数和含盐量的增加而减小,且含盐量越高,经历的干湿循环次数越多,内摩擦角降幅越大;干湿循环初期(1～3次),黏聚力随含盐量增加而增大。干湿循环后期,含盐量在0%～2%区间,黏聚力随含盐量的增加而减小;而在2%～5%区间,黏聚力随含盐量的增加而增大。随含盐量的增大,干湿循环作用下硫酸盐渍土整体强度逐渐降低,且含盐量越高,特征越明显。     

寒旱区土壤盐渍土水盐迁移机理研究进展

我国西北大量的寒旱区广泛分布着盐渍土,其受季节性影响,盐渍土冻胀融对该地区房屋建筑、道路交通和农业生产等均有影响.为有效解决土壤的盐胀冻胀问题,需深入研究变化环境条件下水盐运移的机理.盐渍土中水盐分迁移的四大基本要素有未冻水含量、温度、土水势和盐分,介绍了4种国内外常见冻土水盐迁移模型并对基于盐渍土水盐迁移机理研究现状及存在的问题进行分析,展望了新形势下盐渍土水盐迁移的发展趋势,旨在为今后土体水盐迁移模型研究提供新的思路.     

冻融-干湿耦合循环下粉煤灰混凝土损伤度分析

探讨不同掺量的粉煤灰混凝土分别在冻融循环损伤或干湿循环损伤单一因素作用下,以及冻融-干湿循环耦合作用下动弹模量及质量损失率的变化,分析冻融-干湿耦合循环效应与单一因素作用下的损伤关系。在此基础上,建立以动弹模量损失为指标的损伤度的概念,量化研究粉煤灰混凝土在不同的损伤方式下的损伤程度。研究结果表明:当混凝土的动弹模量达到相同的损伤度时,冻融-干湿循环损伤速率最快,是冻融循环的1.21倍,是干湿循环的3.58倍。     

干湿循环下红粘土力学特性衰减规律研究

采用三轴试验、回弹模量试验和固结试验研究了红粘土力学特性衰减规律,并从微观结构的角度分析了衰减机理,探讨了干湿循环下红粘土边坡、路基沉降和路面结构层厚度计算中的参数取值问题。研究结果表明,干湿循环显著降低了红粘土的强度指标,增大了变形指标,其中第一次干湿循环对红粘土力学指标的影响较大,经过一定次数的干湿循环作用后,强度与变形指标均趋于稳定。初始状态红粘土微观结构为凝聚结构,第一次干湿循环后成为叠聚式粒团结构,承载能力急剧衰减,3~5次干湿交替后,结构逐渐重新平衡,土样力学性能趋于稳定。建议干湿循环下路基边坡稳定性计算参数取值为:粘聚力稳定值为未经循环值的47%~57%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~64%;路面结构层厚度计算中土基回弹模量稳定值为未经循环值的10%~46%;路基沉降计算中压缩系数稳定值为未经循环值的1.4~10.5倍。     

罗布泊天然盐渍土冻融循环条件下水盐迁移规律

盐渍土作为一种环境敏感性特殊土,它所包含的水分、盐分会随着外界环境的变化而变化。在对罗布泊地区天然盐渍土进行多次冻融循环盐胀—冻胀试验基础上,探究其水、盐迁移规律。研究发现:在整个冻融循环过程中,冻融作用导致不同埋深土样中的水分与盐分垂直向运移,总体上自下而上向冷端迁移,冷端层含水量增加最为明显,且保持"盐随水走"的迁移规律。长期如此将造成路基表层含盐量聚集,严重影响道路工程的稳定性。     

干湿环境下水分在混凝土中的迁移规律

主要研究在不加载的情况下,不同碎石粒径对混凝土的吸水及失水影响,分析干湿环境下水分在混凝土中的迁移规律,结果表明:前期含水率、失水率呈增长趋势,表明水分在不同碎石粒径混凝土中迁移较快,后期增长缓慢,逐步达到稳定;碎石粒径为26.5~31.5mm的干燥混凝土含水率最大,吸水最强;碎石粒径为4.95~9.5mm的饱和混凝土失水率最大。为研究实际工程结构经水浸泡后对混凝土性能的影响提供理依据,从而借鉴到实际工程应用中,更好的研究混凝土的耐久性。     

干湿循环对硬黏土的土水特性影响规律研究

 为了客观评估高放核废物地质处置库开挖建设和封存初期围岩面临的非饱和岩土力学问题,针对一种高放核废料储存介质(硬黏土)开展不同干湿循环试验,研究该材料的土水特性变化规律。基于湿度控制吸力方法,研制黏土非饱和测量系统,利用该系统对硬黏土进行不同干湿循环试验,对比分析干湿循环次数和基质吸力变化梯度对硬黏土的土水特征曲线的影响。研究结果发现：干湿循环次数对这种硬黏土的土水特征曲线影响较大,基质吸力变化梯度影响则很小。同时,结合不同干湿循环条件下硬黏土核磁共振细观测试结果,分析出干湿循环和基质吸力对硬黏土的土水特性影响机制。通过分析不同干湿条件下硬黏土的含水分布特征,定量出该硬黏土干湿过程不同孔径内含水变化,揭示其不同孔径含水量等比例变化与水的吸附状态密切相关,为深入理解硬黏土干湿循环过程土水特征曲线变化规律提供试验依据,为高放核废物地质处置围岩水力特性评估奠定试验基础。     

硫酸盐和干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律

盐湖、盐渍土地区水位变幅区的混凝土材料劣化问题突出。该文开展不同质量浓度硫酸盐溶液干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土侵蚀试验、材料力学试验和微观测试,测试分析混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度、质量变化、相对动弹性模量等参数的演变规律,揭示不同浸泡浓度及龄期下玄武岩纤维混凝土的劣化机制;结合混凝土试件侵蚀后的表观形态和细观结构特征,研究不同侵蚀周期下掺玄武岩纤维混凝土的细观结构演变机理。结果表明:掺入长度6mm玄武岩纤维的混凝土抗压及劈裂抗拉强度增强效果优于长度12mm纤维;硫酸盐和干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律受硫酸盐溶液浓度、干湿循环次数和纤维掺量3个因素协同作用影响,干湿循环作用下硫酸盐侵蚀产物主要为石膏型侵蚀和钙矾石型侵蚀。掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力明显优于于素混凝土。     

冻融和干湿循环对废玻璃混凝土耐久性能的影响研究

研究了冻融循环、干湿循环、冻融循环+干湿循环、冻融-干湿耦合循环对不同替代率废玻璃骨料混凝土耐久性能的影响。结果表明：与未冻融、未干湿试件相比,经历冻融循环、冻融循环+干湿循环、冻融-干湿耦合循环试件的抗压强度降低、质量损失率增大,而经历干湿循环试件的抗压强度提高、质量损失率减小;不同损伤机制对废玻璃混凝土耐久性能的影响程度由小到大顺序为干湿循环<冻融循环+干湿循环<冻融循环<冻融-干湿耦合循环。     

非连续干湿循环对混凝土表层氯离子迁移的影响规律

为探究滨海环境中干湿循环的不规律性对混凝土表层氯离子传输的影响，设计了连续、非连续干湿循环对比试验，研究了不同干湿循环下水灰比和干湿循环制度对混凝土表层氯离子含量分布规律及对流区氯离子含量变化规律的影响.结果表明：当自然风干时间/湿润时间(t_d/t_w)较大时，由于双向对流与扩散的传输现象，使得氯离子含量在对流区存在1个拐点；对流区深度基本随水灰比减小而减小；连续干湿循环下氯离子峰值含量随着t_d/t_w的减小而增大；相较于连续干湿循环而言，非连续干湿循环对表层氯离子含量随深度的变化规律和氯离子峰值含量的影响较大.     

干湿循环下红黏土边坡裂隙演变规律

为研究干湿循环下红黏土边坡裂隙的演变规律,采用室内边坡模型模拟日照-降雨干湿循环方式,并使用图像处理技术对获得的裂隙光栅图像进行二值化处理,提取了红黏土边坡裂隙率、裂隙条数、裂隙总长度、土块个数等定量化指标,分析了降雨-蒸发循环作用下裂隙指标的演变规律与干湿循环次数的关系。结果表明:导致红黏土开裂的主要原因是含水率梯度引起的土体上下部基质吸力的差异性,致使土体收缩不均匀,而土体的胀缩性、渗透性和脱湿速率的空间分布则是决定含水率梯度的关键因素; 裂隙的宽度、深度和裂隙率随干湿循环次数的增加先增大然后趋于稳定; 裂隙总条数、土块个数和裂隙总长度在第1次干湿循环后达到最大值,第2次干湿循环后均出现不同程度的降低,之后裂隙总数量趋于稳定,但裂隙总长度和土块个数在后期干湿循环中仍有小幅增大。     

不同干湿循环路径下压实黄土强度劣化规律研究

干湿循环会导致土体的强度参数产生一定的劣化,从而影响填方边坡等工程体的稳定性。以压实黄土为研究对象,针对干湿循环路径,即干湿循环幅度、干湿循环下限含水量两因素对干湿循环效应的影响进行了试验研究。通过不同影响因素不同水平下的干湿循环三轴试验得出了压实黄土强度参数的劣化过程。通过采用双曲线函数对劣化度进行拟合,定量分析了干湿循环幅度、干湿循环下限含水量对干湿循环最终劣化度与劣化发展速率的影响。研究结论可为压实黄土干湿循环劣化规律的分析以及填方边坡灾害预测提供理论依据。     

干湿循环下重塑粉质黏土压缩性劣化规律研究

为探究因降雨-蒸发及水位涨落引起填方土体在干湿交替环境中压缩变形规律的影响,选取银川典型粉质黏土,制作不同压实度和饱和度的重塑土样,开展了不同干湿循环次数下的压缩试验。通过对各因素影响下的e-p曲线和压缩系数a1-2的分析,得出:①在单变量条件下,孔隙比整体随干湿循环次数、饱和度、压实度的增加均呈现不断减小趋势;②干湿循环过程中,土体在干湿中、后期土样压缩性变化程度较大;高饱和度土体压缩系数均高于低饱和度土体,且在干湿循环中后期,低饱和度土体压缩系数逐渐趋稳;③在未干湿条件下,提高压实度有利于抵抗土体压缩变形,而当土体经历干湿循环后,提高压实度对土体抵抗压缩变形能力越来越弱;④基于压实度、饱和度及干湿循环次数的压缩系数多元回归模型,能较好地反映各因素对其劣化值的描述。     

氯盐干湿循环下纤维编织网增强混凝土力学性能

通过拉拔和四点弯曲试验研究了氯盐(NaCl)溶液作用下干湿循环次数、氯盐溶液浓度(质量分数)和短切纤维种类对纤维编织网增强混凝土(TRC)性能的影响.结果表明:在浓度为5.0%的氯盐溶液作用下,随着干湿循环次数的增加,TRC中纤维束与混凝土的界面性能呈现下降趋势,而TRC的抗弯强度有先提高后降低的趋势;在120次干湿循环作用下,随着氯盐溶液浓度的增加,纤维束与混凝土的界面黏结强度变化不大,而TRC的抗弯强度也呈现先升高后降低的趋势.掺加短切AR-glass纤维和PVA纤维均可提高纤维束与混凝土的界面性能及TRC的抗弯性能,且后者对TRC抗弯承载力的提高更为明显.     

原状膨胀土干湿循环下裂隙发展规律试验研究

裂隙性是膨胀土的重要特征之一,裂隙结构的变化影响膨胀土体的强度和渗透性能。研究膨胀土内部裂隙的发育,对分析因降雨形成的膨胀土浅层滑坡等灾害具有重要意义。文章在膨胀土裂隙既有研究的基础上,取成都龙泉地区尺寸为20 cm×20 cm×20 cm的弱膨胀土原状样,在干湿循环过程中,通过摄影测量的方法获取试样的表面裂隙变化信息,通过CT扫描技术获取试样内部裂隙图像,并利用Matlab、AutoCAD等软件对数字图像进行处理,研究原状膨胀土表面和内部裂隙的发生发展规律。研究结果表明,(1)随着干湿循环次数的增多,试样表面裂隙度逐渐增加并趋于稳定。(2)裂隙度随着深度的增加逐渐减小并趋于稳定。(3)经7次干湿循环,试样面裂隙度为5.11%,体裂隙度为3.47%,体裂隙度约为面裂隙度的0.68。     

在硫酸盐环境下冻融-干湿循环对混凝土的影响

采用单一冻融、单一干湿和冻融-干湿循环交替作用的方法,研究了混凝土在不同浓度的硫酸盐溶液中的耐久性能。试验采用100 mm×100 mm×400 mm试件直立完全浸泡进行干湿循环。研究表明,硫酸盐冻融-干湿循环作用下,溶液浓度对冻融破坏的影响存在临界值C=4.7%。当C≤4.7%时,冻融-干湿破坏随着溶液浓度的提高相对动弹性模量损失增大,而质量损失减小;当C>4.7%时,溶液浓度对冻融破坏或冻融-干湿复合破坏影响不大。冻融-干湿破坏力最强、冻融破坏次之,干湿破坏最为缓慢;且干湿循环使冻融循环破坏加剧。试验发现15%FA取代水泥,混凝土抗硫酸盐腐蚀最佳。     

氯盐干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结性能研究

为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。     

临海结构混凝土盐雾干湿循环试验研究

采用盐雾试验箱进行临海结构混凝土盐雾干湿循环条件下抗氯离子侵蚀性能的相关研究,系统研究了干湿循环制度、盐雾浓度以及矿物掺合料掺量等影响因素。研究结果表明,干湿时间比越大,氯离子含量越大,氯离子侵蚀越严重;盐雾浓度越大,氯离子含量越高;粉煤灰、磨细矿渣的掺入可提高临海结构混凝土材料抗氯离子侵蚀性能,粉煤灰掺量不宜超过40%,当粉煤灰和磨细矿渣掺量各25%时,氯离子含量最低,临海结构混凝土抗氯离子侵蚀性能最佳。