重塑黏土次固结性状的变化规律与定量评价

通过对6种不同的天然沉积土重塑样进行一维压缩次固结试验,明确了重塑黏土次固结变形的主要影响因素为孔隙比与对应于液限的孔隙比,得出了重塑黏土的次固结系数随着固结压力的增大和孔隙比的减小而减小,且相同孔隙比下次固结系数随液限的增大而增大的规律。定义了ln(1+e)-lnt双对数坐标下的次固结系数CαL,提出了双对数坐标次固结系数与液限孔隙比的定量关系表达式,为重塑黏土提供了简便实用的次固结变形计算方法,也为进一步完善Burland等提出的固有压缩概念与压缩理论奠定试验基础。     

有机氯农药污染土强度特性及微观机理分析研究

土体受到有机氯农药污染后,其工程性质会发生改变,农药成分也会给周围环境带来严重危害,尤其是持久性有机污染成分的危害更大。国内外对农药污染土体的研究主要关注场地修复技术,对其工程特性评价的研究鲜有报道。本文通过室内配制不同浓度的有机氯农药污染土样,在养护龄期为1 d、7 d、28 d、56 d、90 d时,分别进行了无侧限抗压强度试验、渗透试验、扫描电镜试验(SEM),分析了污染土体抗压强度、渗透系数、微观结构的变化规律,并采用微观解释宏观规律。试验结果表明,有机氯农药污染后的土体强度随农药浓度的增加而减小,随龄期增长呈先增大后减小的趋势,56 d龄期时的抗压强度最大;渗透系数随农药浓度的增大而减小,随龄期的增加而增大;土体微观结构表现为随农药浓度增大絮状结构增多,从而很好地解释了宏观力学特性变化规律。     

带承台单桩耦合体系纵向振动的重正化解法研究

 从非线性振动力学的角度出发,基于重正化方法研究非均匀地层中带承台单桩耦合体系的纵向自由振动问题。采用弹簧耦合单元块体的形式对单桩及桩侧土体进行离散,并用广义Voigt串联体描述黏弹性土层的摩阻效应,建立多段多自由度非线性承台–单桩–土纵向振动模型。通过重正化坐标转换原则给出振动模型的纵向振动频率解,并引入质量参振分配系数对不同情况下的振动频率方程进行表征,进而通过算例验证重正化解法的正确性和准确性。最后考察桩身质量、材料刚度、承台质量及桩侧摩阻力对耦合体系自由振动频率的影响规律,研究成果可为带承台桩基础动力设计提供参考。     

黏土中多离子体系的扩散机理研究

黏土微观结构、颗粒表面电场以及黏土孔隙液中离子之间相互作用对离子运移有着重要的影响,但如何考虑上述因素对离子运移的影响一直是个没有解决的难题。针对黏土颗粒表面电场对离子运移影响这一核心问题,从微观角度(纳米级)采用Nernst-Planck方程和Poisson方程描述离子在带电黏土多孔介质中的运移。在参考已有实验成果的基础上,建立了黏土中微观多离子运移数值分析模型,采用多场耦合分析有限元软件Comsol Multiphysics求解。数值分析表明:由于黏土颗粒表面负电荷的作用,阳离子浓度明显升高,阴离子浓度则明显降低;不考虑颗粒带电,阳离子和阴离子浓度分布相同。在颗粒表面形成明显的双电层,浓度越高,双电层厚度越小;浓度越低,双电层厚度越大。研究成果将有助于深入理解离子在黏土垫层中的扩散运移机理,为进一步宏观分析提供详尽的基础数据。     

灰色理论在深基坑支挡结构变形预测中应用

根据深基坑支挡结构水平位移监测信息,应用灰色系统的原理和方法,对基坑的变形发展变化进行预测是一种有效手段,对深基坑工程的设计和施工具有非常重要的意义。预测中灰色模型的建立以等时距原始数据为前提,结合苏州某地铁车站的基坑开挖工程,通过灰色理论中的GM(1,1)模型对基坑开挖所引起的支挡结构的水平位移进行了预测,其预测结果与监测结果接近。结果表明,在GM(1,1)模型中,利用初期水平位移实测值来预测未来一定时间内的支挡结构的水平位移值能够获得比较准确的预测结果,并且其预测模型可以应用于动态设计和信息化施工。     

高速公路与下伏煤矿采空区相互作用规律探讨

从公路的采动响应特征、采空区的二次活化机制、不同工况条件下采空区地表移动与变形规律的有限元数值分析3个方面,探讨高速公路与下伏采空区相互作用问题。概化分析公路路线与采空区不同空间关系时,地表移动与变形的基本发展规律;总结不同开采方式形成采空区的特征、变形与破坏特征、二次活化机制及危害性评价方法;系统考虑公路、采空区、采矿特征、处治方式等各种影响因素,总结出不同工况组合情况下采空区剩余移动与变形的若干规律,涉及到不同采深、不同采厚、煤层倾斜、多层重复开采、临近采动、各煤层空间关系等各种复杂地质与采矿条件,以供矿区高速公路建设的规划、选线以及治理参考。     

考虑颗粒形貌的干砂热传导特性研究

为揭示颗粒形貌对干砂热导率的影响规律,通过砂颗粒形貌测量和室内热探针试验,研究不同天然河砂的二维颗粒形貌统计分布特征以及颗粒形貌特征参数与热导率的相关关系,同时从细观尺度探讨砂颗粒接触传热的内在机制。结果表明：天然河砂颗粒圆度和球度值的统计分布具有正态分布特征,期望值可作为定量表征颗粒形貌的参数;干砂热导率随孔隙率增加而减小,在半对数坐标中两者具有良好的线性关系,直线斜率与“平均形貌因子”Am呈线性减小关系;相同孔隙率下,浑圆颗粒的干砂热导率值较大,不同干砂间热导率值的差异随孔隙率的增加而逐渐减小;提出的热导率计算新模型综合考虑了颗粒形貌和矿物组分的影响,相比于传统C?té和Konrad模型,具有更好的适用性和先进性;颗粒形貌对干燥状态下无黏性土热传导特性的作用受多因素综合影响,与应力环境、颗粒刚度等密切相关。     

大断面顶管通道近接穿越下覆既有地铁隧道数值模拟与现场试验

南京某地下步行通道采用非开挖顶管法施工,顶管近距离穿越既有地铁区间隧道及城市主干道。为了保证隧道及主干道安全,施工前建立三维有限元计算模型,模拟施工全过程,预测施工可能引起的隧道及地表变形。根据数值模拟结果提出针对性控制措施,并制定合理的监测方案,分别对隧道竖向位移、水平位移、径向收敛和地表隆沉进行监测。基于监测数据分析隧道及地表变形规律,明确顶管施工期间隧道及地表变形的3个不同发展阶段。研究表明:隧道竖向位移主要表现为隆起,由通道内出土卸荷所引起,工作井基坑开挖对其影响几乎可以忽略;顶管施工过程中,下覆隧道竖向位移先后经历了初始下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;同一监测断面内,地表最大沉降位于通道中心轴线上方,距离通道越远沉降越小;采用微欠挖工艺有效控制了隧道最终隆起和地表最终沉降。     

油水二相体对油污染土电阻率特性的影响

为研究油类污染粉质黏土的电阻率特性,室内分别拌制了不同含水率、不同含油率的柴油、煤油污染土试样,采用四电极方法对不同状态下的污染土体电阻率进行了测试。试验结果显示,两种油污染土有相似的变化规律,即在相同的含水率下,均表现为电阻率随着含油率的增加而线性增大;在相同的含油率下,随着含水率、水饱和度的增加而呈幂函数关系减小。为了分析油、水二相体对电阻率的影响,引入了体积含湿率、油水饱和度两个指标,发现在相同的水饱和度下,电阻率随体积含湿率的增加而线性增大;在相同的体积含湿率下,电阻率随油水饱和度的增加而幂函数关系减小。进一步分析表明,电阻率与体积含湿率间存在线性相关关系,与油水饱和度间存在幂函数相关关系,两种油污染土的电阻率与体积含湿率、油水饱和度间的关系可以用同一公式表达。     

T型全流触探仪机理分析及海洋工程应用综述

随着近年来中国海洋开发的不断深入发展,海洋工程设计时对于海洋土承载能力及循环荷载效应的勘测提出了更高的要求。由于从深水地区回收土样进行室内试验的难度和成本过高,海洋岩土工程设计参数的确定往往依赖于现场原位测试技术。回顾了海洋静力触探技术的发展历程,介绍了一种适用于海相软土的全流触探仪。总结了国内外学者对全流触探仪的理论及试验研究,包括贯入阻力与软土不排水抗剪强度之间的关系、循环贯入试验对重塑土特性的评价以及通过数值模拟得出T型全流触探仪的阻力系数等。最后,对全流触探仪发展提出了展望。