分散性土的综合判别准则与针孔试验方法的改进

采用分散性土修建的土工建筑物,遇水容易发生表面侵蚀或管涌破坏。通常采用双比重计试验、针孔试验、碎块试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验等5种试验方法判别土的分散性,但不同的试验往往会给出不一致的判别结果,难以对其进行综合判别。以松塔水电站大坝防渗土料的分散性判别试验为例,研究分散性土的综合判别准则,并对针孔试验的方法进行改进。研究表明,赋予双比重计试验、碎块试验、针孔试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换钠离子百分比试验的权重值,其值分别取20%、20%、40%、10%、10%,计算土样的分散性、过渡性、非分散性的权重。①如果分散性的权重大于50%,土样属于分散性土。②分散性的权重等于50%时,如果过渡性的权重大于等于20%,则属于分散性土;反之,则属于过渡性土。③分散性的权重小于50%时,如果"过渡性+分散性"的权重大于等于50%,则为过渡性土,否则属于非分散性土。在针孔试验结束后,非分散性土的针孔不会发生冲蚀;分散性土的针孔孔径扩大,但孔道较为通直整齐。如果针孔呈喇叭口形状,土体有软化现象,则可在针孔周围3～4mm以外涂黏结材料保护临空面,以防止误判。     

土样分散性综合判别方法的对比研究

针对某些土样而言,针孔、双比重计、碎块、孔隙水可溶性阳离子和交换性钠离子等5种常用的分散性判别试验方法的判别结果往往彼此不一致。对此,研究者们提出了不同的定性或定量的综合判别方法。基于5种试验方法的优缺点,以8个水利枢纽工程的45组土样为研究对象,对比分析原研究者的定性判别结果和权重分析、评分表等定量的判别结果,并验证分析经验公式的准确性,以期对土样分散性的判别提出合理建议。结果表明：与原研究者的定性结果相比,权重分析和评分表的判别结果基本可靠,其中评分表安全性偏低。经验公式参数简单且物理意义明晰,结果偏可靠和安全,所以建议作为初步判别,再依据权重分析或评分表进一步准确判别土样是否具有分散性。     

土-水-电解质系统作用下黏性土的分散性研究

双电层理论表明黏性土的分散性受水溶液中的阳离子种类和浓度影响。通过配制含有不同阳离子和浓度的电解质溶液,采用针孔试验、碎块试验、崩解试验对非分散性土、过渡性土和分散性土进行试验,研究了土-水-电解质系统作用下黏性土的分散特性。试验结果表明,非分散性土在一定范围内的碱性钠离子溶液中呈现过渡性或分散性土的特征;分散性土和过渡性土随着溶液中电解质浓度的增加,分散性逐渐减弱。在去离子水中,随着土体分散性的增强,其崩解速度逐渐降低,完全崩解时间延长。非分散性土在不同电解质溶液中其崩解速度和在去离子水中的崩解速度基本相同,但分散性土的崩解速度随着溶液中电解质浓度的增加,崩解速度逐渐加快,完全崩解时间缩短,其崩解特性逐渐呈非分散性土的崩解特性。分散性土最显著的崩解特点是具有突变点,突变点位于崩解量的20%~40%之间,超过突变点则分散性土在极短的时间就会崩解完全。研究结果说明,黏性土的分散特性随着外界介质环境的改变而改变。在实际工程中可以通过局部改变渗流水的溶液浓度改变黏性土的分散性;此外,崩解试验说明分散性土的崩解流失过程具有突变性,在突变点以后崩解流失加快,很容易造成水利工程的快速破坏。     

不同介质环境条件下黏性土的分散性及其微观结构

采用碎块试验、双比重计试验、电动电位、扫描电镜等测试方法,对典型的分散性土和非分散性土在不同介质环境条件下的分散性及其微观结构特征进行了研究.研究表明,介质环境中的钠离子含量和pH值高低是决定土体是否产生分散的本质因素,两种因素缺一不可.如果土体中含有大量的钠离子,并且酸碱度呈强碱性,则土体具有分散性.通过掺加高价阳离子和酸性物质,降低土体中钠离子的相对含量和酸碱度,可对分散性土进行改良.在自然沉积条件下,分散性土的微观结构中含有较多的孔隙;而非分散性土比较密实,孔隙较少.     

泾阳黄土分散性综合判别方法与机理研究

分散性土遇水易发生侵蚀，会导致管涌等危害，在堤坝工程中最终可能演化成极具规模的溃坝。文献中针对分散机理的研究主要聚焦于分散特性与某单一指标的联系，与此同时针对影响电动电位较为显著的介电常数与土体分散体系的相互作用较少报道。本研究通过针孔试验、孔隙水可溶性阳离子试验和经验公式法对陕西泾阳黄土分散性进行综合判别，研究影响黄土分散体系的关键因素，揭示导致黄土由聚结结构转为分散结构的内在机理。结果表明土体pH值呈现碱性，阳离子含量和可交换钠离子含量满足条件（CNa+> 1 mmol/L,ESP> 7%）时，土易于分散。通过与国际上类似的问题土相对比发现，泾阳黄土电动电位ξ主要受pH值影响而不是黏粒含量和液限。介电常数相比之下较其他问题土低，这是因为泾阳黄土的液限较低，土壤的盐分含量、水分含量等会影响土水混合物介电常数虚部的变化，即为介电损耗，但其分散性仍然显著。     

水库大坝地基地震液化特性及动力有限元分析

为了考虑尔王庄水库大坝地基地碰液化及动力特性，首先通过室内动三轴试验研究粉土、粉砂在动荷载作用下的孔压累积特性。提出了选择双幅应变达到5％作为土样液化的标准；然后采用现场标贯试验和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别，并对判别结果进行了对比分析；同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析，并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比，从中得出一些有益的结论可供类似工程参考。     

黏性土体回弹再压缩变形特征研究

基坑开挖再加荷过程中的地基土回弹再压缩变形量,对于沉降敏感类建筑十分重要。本文通过某综合管廊项目GIL电力舱对于差异沉降敏感性要求,按照临界再压缩比与临界再加荷比参数来源,对地基土取样采用了不同方法的固结回弹再压缩试验,试验结果呈现不同的特征。在试验结果分析的基础上,提出了新的试验方法以及其适用性,并提出针对该类特征黏性土地基的再压缩变形预测量公式。     

红黏土的胀缩特性及对检测压实度的影响研究

针对江西红黏土堤坝填筑工程后期检测存在的压实度变化问题,通过对同一土样进行不间断的收缩、膨胀试验,研究了自然干湿循环作用下典型红黏土压实土样的胀缩特性及机理,并对后期压实度的检测偏差进行了分析。试验结果表明:自然干湿循环作用下,压实红黏土具有明显的干缩湿胀特性;无荷载作用时,土样表现出明显的膨胀特性,绝对膨胀率随循环次数的增加而增大,最大膨胀率达12.88%;有荷载作用时,随循环次数的增加表现出压缩特征,且荷载越大,压缩特征越明显。红黏土工程后期压实度的检测结果较施工过程有较大偏差,且不同干湿状态时检测的结果也有明显差异,在后期检测评定中应予以考虑,同时提出了减小偏差的建议。     

海上风电工程黏性土不排水抗剪强度的综合确定

黏性土的不排水抗剪强度C_u是海上风电桩基础设计时的重要土体参数之一,其准确性与海上风电工程的经济性与安全性密切相关,受土样扰动影响,仅依靠土工试验确定的土体参数往往存在偏差。通过理论总结和工程实例应用,研究和探讨综合采用土工试验和原位测试确定不排水抗剪强度C_u的原理和方法,为得到合理的C_u值提出建议。     

某燃煤电站取水工程泥沙淤积分析及防治措施

取水工程泥沙淤积严重影响火电厂的安全运行。本文以印尼某燃煤电站河水取水工程为实例,采用实测资料和理论计算对雨季和旱季引水渠道和泵房进水间泥沙淤积情况进行分析,并据此提出相应的防沙和清淤措施。分析结果表明雨季河水泥沙含量高,泥沙淤积严重;旱季泥沙含量低,但水深较浅。通过采用延长引水渠道和泵房进水间设置高、低位进水孔等措施,尽量让泥沙在引水渠道上沉淀而不进入泵房进水间,并定期对引水渠道及进水间进行清淤,保证取水安全性。此外在运行过程中还需不断监测河流水文资料,为今后电厂运行积累经验。