粗粒土渗透系数影响因素试验研究

粗粒土的渗透系数大小与土体类型、物质成分、颗粒级配、颗粒形状、密实度等因素相关.通过室内试验研究了土体颗粒形状、颗粒级配和试样密实度对粗粒土渗透系数的影响.采用正交法设计了9组常水头渗透试验,通过对试验结果进行极差及方差分析,确定了渗透系数随3种影响因素的变化情况.试验结果表明,渗透系数随颗粒级配特征值d20和曲率系数的增大而增大,随干密度的增大而减小,随颗粒球形度的增大而减小.     

竹粉模型沙特性试验研究

对竹粉模型沙物理特性(容重、干容重、水下休止角等)和运动特性(沉速、起动流速和糙率)分别进行了试验研究。物理特性试验表明:其容重受粒径变化影响较小;干容重随粒径增大而增大;水下休止角随粒径增大而减小,并提出计算竹粉模型沙水下休止角的经验公式。运动特性试验表明:竹粉单颗粒沉速随粒径增大而增大,相对沉速随含沙浓度增加先增大后减小;起动流速随粒径增大而增大,随水深增大而增大,并提出估算竹粉模型沙起动流速的经验公式;糙率随水深增大而减小,随流速增大而增大。     

表面振动压实仪法测定粗粒土密度的影响因素

我国相关规范测定粗粒土最大干密度的方法之一为表面振动压实仪法,该法规定的激振时间及表面压重主要参考国外相关规范,国内这方面研究较少.采用表面振动压实仪法测定了2种粗粒土多种级配土料的干密度,研究了激振时间及表面压重对粗粒土干密度的影响规律.试验表明,在试验时间(8 min)内,粗粒土干密度和相对密度都随激振时间的增加而增大,但增幅逐渐减小;激振时间达到6 min时,干密度和相对密度基本达到最大值,趋于稳定.不同压重下的粗粒土干密度测定试验结果表明,在一定的压重范围内,粗粒土干密度和相对密度都随着压重的增加而增大,且增幅逐渐减小.     

粗粒土颗粒破碎多重分形特性研究

粗粒土的颗粒破碎影响其强度、刚度和变形,故引入分形理论量化破碎程度。依据粒度分形曲线存在折线性,阐释界限粒组含义,提出以界限粒径为限,分段概化土体多重分形特征,计算其多重分形维数D(r),总结D(r)增量变化规律,建立增量计算模型,量化颗粒破碎程度。理论及试验分析表明:等效替代缩尺方法减小D(r),对界限粒径影响不显著,缩尺前后颗粒分形特性保持一致;不同尺寸颗粒破碎概率不同,粗粒段破碎概率高于细粒段破碎概率。细粒段D(r)增量随干密度的增加先缓慢增大后急剧增大,随围压增大而减小,其增量与干密度及围压为指数函数关系;粗粒段D(r)增量随干密度增加先增大后减小,其增量与干密度及围压呈高次非线性规律。据此建立考虑干密度及围压影响的D(r)增量模型,用MatLab作多元非线性回归分析求解系数,对比模型值与试验值分布规律,分析其残差置信度。研究结果表明模型结构合理,可为评价粗粒土多重分形特性及量化颗粒破碎效应提供一种简便有效的方法,可提高粗粒土工程应用科学性及可靠程度。     

水布垭面板堆石坝坝料工程特性统计分析

针对水布垭面板堆石坝垫层区(ⅡA)、过渡区(ⅢA)、主堆石区(ⅢB)、次堆石区(ⅢC)和下游堆石区(ⅢD)5种坝体填料进行了较为系统的试验研究,试验内容包括颗分试验、击实试验、压缩试验、三轴剪切试验、渗透试验等.试验成果表明:坝料的最大干密度与粗粒含量呈峰值曲线关系,最优含水率与粗粒含量呈直线衰减关系;最大干密度随最优含水率呈线性增大;母岩湿抗压强度越大,压实程度越低,其压缩模量跳跃现象越明显;压缩模量与干密度呈二次曲线增长关系;有效应力内摩擦角与干密度呈线性增大关系;E-B模型参数K随干密度呈明显的线性增长;渗透系数随干密度的增大而减小,粗粒含量越高,减小幅度越突出;粗粒含量越高渗透系数越大,干密度较小时,粗粒含量对渗透系数的影响越明显;大尺寸试样的渗透系数比小尺寸试样大;垂直渗透系数一般大于水平渗透系数.     

粉煤灰干容重对动床模型试验的影响

为了保证模型冲淤相似并使动床模型试验结果具有较好的重复性,以郑州热电厂粉煤灰作为模型沙,从起动流速、冲刷率及坍落高度等方面分析了干容重对动床模型试验的影响。结果表明:①中值粒径为0.021 mm的细颗粒粉煤灰,水下固结时间对其起动流速有较大影响;中值粒径为0.056 mm的粉煤灰,水下固结时间对其起动流速影响很小;中值粒径0.106 mm的粗颗粒粉煤灰,起动流速已与水下固结时间无关。②粉煤灰冲刷率随冲刷时间的延长而逐渐减小;在同一进口条件和边界条件下,粉煤灰的冲刷率随干容重的增大而减小,但减小的幅度随干容重的增大而有所变缓;粉煤灰冲刷率随流量的增大而增大,但增大的幅度随流量的增大而有所变缓。③粉煤灰的沉积历时越长,临界坍落高度越大,而临界坍落高度增加的速率随暴露时间的延长而逐渐减小,临界坍落高度最终趋于一最大值;坍落稳定坡度随暴露时间的延长而增大,并逐渐趋于一最大值。     

临坡条形基础下地基极限承载力多因素影响规律的数值分析

为了系统分析边坡对临坡基础极限承载力的影响,采用控制变量法和FLAC3D有限差分软件,分别针对不同坡顶距、坡角、相对密实度、基底宽度的荷载-位移曲线,研究了极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数的多因素演化规律。结果表明:极限承载力、极限承载力弱化系数、极限承载力系数随坡顶距增加而增大,当坡顶距b与基底宽度B之比大于5时增长趋于停滞,但未达到平地地基数值;地基极限承载力、弱化系数随坡角增加近似线性减小,变化速率基本不受坡顶距的影响;地基极限承载力、极限承载力系数随砂土相对密实度增加而增大,同时受到坡顶距的影响,大坡顶距下随相对密实度的变化速率高于小坡顶距;地基极限承载力受基底宽度的影响程度小于坡顶距,随基底宽度增加小幅度增大,极限承载力系数随基底宽度的增大而减小;地基极限承载力弱化系数对相对密实度、基底宽度不敏感;减小坡角、提高相对密实度与增大坡顶距对极限承载力的提高有类似的效果,单纯通过增大坡顶距仍不能达到接近平地极限承载力的水平,适当地减小坡角、增加相对密实度可增大接近平地地基极限承载力的可能性。研究结果可为临坡工程施工方案选择提供借鉴,对推动临坡地基的工程定量计算具有重要作用。     

水泥土渗透系数变化规律试验研究

为了深入探讨水泥土渗透系数的变化规律,采用室内试验研究方法,对不同干密度、水泥掺量和龄期的水泥土进行了室内渗透试验研究。结果表明:水泥土渗透系数与水泥土的干密度、水泥掺量、龄期密切相关;在干密度和龄期一定条件下,渗透系数随水泥掺量增大而增大;在标准击实功干密度和龄期一定条件下,渗透系数随水泥掺量增大而减小;在标准击实功干密度和水泥掺量一定条件下,渗透系数则随龄期的延长而减小。结论不仅对水泥土的渗透理论研究具有积极的探索意义,而且对采用水泥土施工或加固的岩土工程建设也具有一定的现实意义。     

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。     

缩尺方法对粗粒料密度和渗透性影响的试验研究

依据规范推荐的粗粒料超径处理方法,对最大颗粒粒径为200 mm的宽级配料进行缩尺,控制最大颗粒粒径分别为60,20 mm,获取多条模拟级配,对原始级配、模拟级配粗粒料进行最大干密度试验和渗透试验,以研究不同缩尺方法、不同最大颗粒粒径条件下,粗粒料密度和渗透性的变化规律。结果表明:对于最大干密度试验,采用同种缩尺方法获取的最大干密度随最大颗粒粒径的减小而减小,表明粗颗粒的骨架作用显著。因缩尺后的P5含量使细颗粒处于较好的填充状态,可获得较高的最大干密度,其模拟级配试验值更接近原始级配,在此原则下相似级配法和混合法优于剔除法和等量替代法。对于渗透性试验,采用同种缩尺方法处理的最大颗粒粒径较小的试样,其渗透性也较小。细粒料土(尤其是粒径小于5 mm)的含量对渗透系数起到控制作用,缩尺处理应以尽量不改变较细粒料土的含量为原则。此原则下等量替代法最适用。     

分段法确定无粘性超粒径粗粒土最大干密度

将无粘性超径粗粒土的级配分为两部分，即粗粒部分和细粒部分，并将粗粒部分按相似原理缩尺到试验仪器允许的范围，对两部分分别测定其最大干密度，然后按两者的不同含量，从粗颗粒料及细颗粒料的结构性质出发，提出相应的公式，以推求其原型级配的最大干密度。     

级配不连续碎砾石粗细颗粒区分粒径比较分析

粗细颗粒区分粒径是级配不连续碎砾石细粒含量判别法判定渗透变形类型重要指标 ,目前通常使用的有定值法的2mm和颗粒级配曲线中平缓段最小粒径(平均粒径),为进一步验证这2个典型方法和量值的符合性、适宜性 ,统计了26个工程121个试样的渗透变形试验结果进行比较.结果表明 :2种方法和量值的渗透变形类型判断结果与试验结果符合率较高 ,分别为85 .5% 和84 .6% ,均可作为粗细颗粒区分粒径 ,但若和级配连续碎砾石渗透变形类型判断综合考虑 ,推荐2mm作为级配不连续碎砾石粗细颗粒区分粒径.     

基于孔隙尺寸的粗粒土渗透系数计算方法研究

基于颗粒极限堆积状态下的平面孔隙直径和土体粒径组成,采用颗粒随机抽样组合获得了土体各孔隙直径百分含量,并进一步得到了土体最密实和最疏松状态下孔隙直径累计分布曲线CSD-D、CSD-L。通过土体实际相对密度的线性内插方式获得了土中孔隙直径累计分布曲线CSD-R,并得到相应平均孔隙直径Dmc,根据粗粒土渗透试验结果建立了渗透系数K与Dmc关系的经验公式。研究表明:CSD-R曲线同时考虑了颗粒级配和密实度对土中孔隙尺寸分布的影响,所确定的经验公式近似满足多孔介质渗流理论中渗透系数与渗流孔隙呈二次正相关性的规律。对比相关试验结果认为,该方法具有较高准确性,适用于不均匀系数Cu7且有效粒径d109.6 mm的粗粒土渗透系数估算。     

大埋深粗粒土勘察及物理力学特性试验研究

随着我国大量的水利水电工程开工建设,良好的基岩坝基逐渐减少,不得不在深厚覆盖层地基上建设大坝,因此,深厚覆盖层地基的勘测是首先需要解决的问题。通过开挖后现场原位试验论证了大埋深下粗粒土物理力学特性。总结了大埋深下粗粒土勘察,统计分析了现场原位试验中干密度、平均粒径与土体承载力、变形模量、凝聚力之间的关系以及渗透系数与临界坡降之间的关系;通过对现场原位试验与室内试验结果进行对比研究,找出了室内试验凝聚力、内摩擦角、破坏及临界坡降值估算与原位试验对应值的统计规律。这些试验研究成果有助于提高深厚覆盖层的勘测工作效率,具有较大的工程应用价值。     

颗粒级配对微生物固化砂土力学性能的影响

土体的颗粒级配不同,其微生物固化效果也可能存在一定的差别。将颗粒粒径范围为0.074~2.000 mm的砂土分成颗粒级配良好与颗粒级配不良4组,分别测试了固化后砂样的无侧限抗压强度、渗透系数、孔隙率,碳酸钙沉淀量,从宏观角度对比了颗粒级配对微生物固化砂土的物理力学性质影响。同时,结合电镜扫描,从微观角度分析了颗粒级配对微生物固化砂土的影响机制。研究结果表明：相比于颗粒级配不良的砂土,颗粒级配良好的砂土碳酸钙沉淀量与均匀性更好,孔隙率与渗透系数更小,从而增加了试样的无侧限抗压强度。这是因为级配良好的砂土自身含有更优的粗细颗粒组,可提供更多有利于生成碳酸钙的沉积位置,生成的碳酸钙更加致密,强度更高。     

无粘性粗颗粒土的渗透性研究

影响无粘性粗颗粒土渗透性的因素有很多，其中孔隙比是其中的主要因素。为了研究影响无粘性粗颗粒土渗透系数的因素，利用某土石坝的3种材料，进行了在6种不同级配情况下的12组大型常水头渗透试验，探讨了颗粒大小、不均匀系数Cu和曲率系数Cc、孔隙比与粗颗粒土渗透性的关系，建立了3种材料渗透系数和孔隙比之间的线性关系。     

基于废弃超细砂的细粒混凝土性能试验研究

以航道整治工程废弃超细砂为主要原料,通过振动成型制备新型细粒混凝土替代普通混凝土。首先在固定水泥掺量下,基于干混试样最大堆积密度方法检测粉煤灰不同掺量对干混试样密度的影响,然后以试件7、14、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度为控制标准,研究粉煤灰掺量对细粒混凝土性能的影响。结果表明:水胶比为0.38、减水剂掺量为0.45%情况下,细粒混凝土最佳配合比为废弃超细砂掺量66.8%、水泥掺量16.6%、粉煤灰掺量16.6%;采用最佳配合比所制细粒混凝土的28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水强度均达到最优。XRD分析表明制备的细粒混凝土含有大量的水化硅酸钙和钙矾石等水化产物。与普通C20混凝土相比,单方超细砂细粒混凝土生产成本降低45.1%。研究成果为废弃超细砂资源化利用提供了有效途径。     

孔隙液体对透明土渗透特性影响对比试验

针对熔融石英砂与混合油、溴化钙及蔗糖等孔隙液体制配成的3种透明土试样,开展渗流液体与孔隙液体一致或者不一致两种情况下的常水头渗透试验,测得透明土材料在不同孔隙液体、粒径及相对密实度等情况下的渗透率,以及水在3种透明土试样中的渗透过程;并与福建标准砂相关试验结果进行了对比分析。进而开展透明土试样电渗可视化模型试验,初步探讨孔隙液体、渗透率等因素对电渗过程与机理的影响规律。试验结果表明,透明土试样渗透特性不仅与粒径分布、相对密实度等因素相关,而且与孔隙液体种类相关;混合油、溴化钙溶液制配成的透明土渗透率与天然砂土渗透率最为相近。     

微灌系统泵前无压网式过滤器过滤效率研究

泵前无压过滤器可以有效解决传统泵后过滤器能耗高、压损大等问题,为更加准确和全面评价其过滤效果,以新疆地区常用的泵前网式过滤器为研究对象,分别在实验室和工程现场开展观测试验,并提出有效过滤效率概念,对过滤效率进行了计算。结果表明：过滤前含沙量越大,全沙平均过滤效率就会越大,但某一时刻全沙过滤效率并不一定随着过滤前含沙量的增大而变大,反映出过滤效率除了与泥沙含量有关外,还与滤网孔径大小、泥沙粒径大小和粒组组成等有很大关系;过滤前后细沙的粒组变化不明显,而粗沙变化明显,说明滤网主要对粒径大于网孔直径(本文为0.180 mm)的泥沙过滤有效;根据提出的有效过滤效率概念,计算得到粗沙和细沙平均有效过滤效率分别为95.5%和98.1%;随着粒组直径的增大,粒组的有效过滤效率也逐渐增大,说明同一种滤网在相同条件下对较大粒组的过滤效率要明显大于较小粒组,这充分证明了本文提出的有效过滤效率的合理性。研究结果可补充网式过滤器现有规范中缺乏过滤效率计算方法的不足,为更加准确和全面地评价过滤器的过滤效果提供计算依据。