基于微观PNP多离子运移模型的多孔介质曲率系数分析

采用数值分析研究多孔介质的曲率系数.应用微观Poisson-Nernst-Planck多离子运移模型描述离子在微观多孔介质孔隙中的运移,通过空间体积平均获得曲率系数.以NaCl盐溶液在黏土中的扩散试验为例,建立数值分析模型,分析了微观结构、离子种类、背景浓度、颗粒表面电荷密度等对曲率系数的影响.研究表明:不考虑电场作用,曲率系数与孔隙率符合Archie定律的指数关系,曲率系数与离子浓度、离子种类无关;考虑电场作用,曲率系数不仅与微观结构的几何形状有关,而且与相伴离子种类、离子背景浓度、颗粒表面电荷密度等关系密切.阳离子的曲率系数普遍高于不考虑电场作用时的曲率系数,而阴离子的曲率系数则相反.     

基于随机场理论的江苏海相黏土空间变异性评价研究

土体空间变异性分析是进行岩土工程可靠度设计的理论基础。采用随机场理论,提出了典型江苏海相黏土的随机场特征及参数,对基于孔压静力触探(CPTU)测试数据的空间变异性进行了系统分析。由于竖直方向上CPTU锥尖阻力数据的样本容量较高,通过对锥尖阻力进行一次多项式去趋势来获得平稳的波动分量,并利用常用的5种自相关模型拟合波动分量的自相关系数。采用修正的Bartlett统计公式来检验波动分量的平稳性,选取最优的竖直波动范围。竖直变异系数由波动分量和去趋势函数来确定。鉴于水平方向上的CPTU锥尖阻力数据的样本容量较小,采用平均零跨距法估计水平波动范围,水平变异系数由总体变异系数来表示。结果表明,竖直向和水平向上江苏海相黏土较报道值显示出更强的空间变异性。     

基于CPTU的中国实用土分类方法研究

国际上已有比较成熟的基于原位孔压静力触探测试（CPTU）的土分类方法,这些方法多以美国统一土质分类标准（USCS）为依据,其土类与中国土的工程分类标准不对应。因此,建立基于CPTU原位测试参数、符合中国标准的土工程分类方法具有重要工程意义。通过选择江苏典型地质成因的试验场地,进行了95孔CPTU测试和相应的钻孔取样与室内土工试验,其CPTU孔和相应钻孔之间距离小于5 m,对采用室内土工试验依据中国国家标准《岩土工程勘察规范》得到的土分类和CPTU测试参数进行了系统对比分析。选择国外7种常用的CPTU土分类图进行应用比较,发现Robertson的土类指数法分类图能提供最好的分类结果,据此建立了中国基于CPTU土类指数法的实用土分类方法,已有测试资料应用表明该分类图的准确率达到95%以上,可用作为中国工程场地采用原位CPTU测试进行土工程分类的方法。     

土的颗粒组成对电阻率的影响试验研究

土的电阻率是土的基本物性参数之一,与土的物理力学性质及结构特征等息息相关。土的固体颗粒组成是影响土体电阻率的重要因素之一。以膨胀土、黄土及掺灰改良膨胀土为研究对象,通过系统的室内试验,研究具有不同固体颗粒组成的土的电阻率特性,揭示其影响机制。针对黏土颗粒表面导电性难以测定的现实,引入间接测量方法,并通过试验获得膨胀土表面导电性的大小;然后,试验研究不同比例组成的膨胀土-黄土混合物的电阻率大小,分析不同固体颗粒组成对土电阻率的影响;最后,通过掺灰改良膨胀土的电阻率测试,探讨掺灰率及养护龄期对改良膨胀土电阻率的影响。     

受铅污染的土-膨润土竖向隔离墙材料的压缩及渗透特性试验研究

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地修复工程中。由于黏土与污染液的相互作用,隔离墙的工程性质将发生改变。通过一维压缩固结试验,研究高岭土-膨润土系竖向隔离墙材料与硝酸铅溶液相互作用下的物理性质、压缩固结和渗透特性的改变规律,并给出机理解释。引入评价天然重塑黏土的压缩和渗透特性的归一化孔隙比e /e_L和孔隙指数I_v概念,进一步评价分析受铅污染土-膨润土系竖向隔离墙材料的压缩和渗透特性。     

电阻率静力触探测试技术与分析

首先,简要回顾土的电阻率理论及影响因素,介绍电阻率静力触探测试技术。然后,在归纳相关文献与基于电阻率静力触探现场试验工作的基础上,对电阻率静力触探所测电阻率与土性变化、探头参数及土的其他特性指标进行对比分析。提供的资料表明,电阻率静力触探作为一种快速、经济、可靠的原位测试工具,在评价土的工程特性和预测一些岩土参数是可行的,尤其适用于软土工程的勘察。最后,讨论应用电阻率静力触探测试技术存在的问题,展望电阻率静力触探的研究与应用前景。     

粉土固化稳定机理研究

将稳定土体系中固化剂所起的作用界定为复合胶凝和填充增强两大效应,而复合胶凝效应又进一步归结为水化、激发和离子交换三种作用。提出了基准土强度指数、固化剂的复合胶凝效应、填充增强效应和效应百分比的计算和试验方法,对比了不同掺量粉土固化剂的两种效应的大小及变化规律。研究表明,固化剂固化粉土同时存在填充增强效应和复合胶凝效应,并随龄期的增长均呈现不断增强的趋势,但是增长的快慢和大小有所区别。试验证实了稳定土体系中水化作用、激发作用和离子交换作用均不同程度地存在。最终提出了粉土固化稳定机理的物理模型。     

基于全流触探贯入仪的软土强度特性评价方法

随着海上大型项目的不断发展,传统水下静力触探技术难以满足工程需要,全流触探技术相较传统静力触探具有获取参数更加准确、不用修正上覆土压力和节省时间的优点。采用自主研发的全流触探贯入仪,针对福州海相软土的强度特性进行了贯入试验和循环贯入试验,得到了原状土的贯入阻力和重塑土的贯入阻力。通过贯入阻力评价了原状土的不排水抗剪强度和重塑土的不排水强度,最后根据这两项指标计算出该区域软土的灵敏度,与原位十字板剪切试验得到的灵敏度非常吻合。研究发现:在计算不排水抗剪强度时,修正系数N不仅需要考虑土类,还应考虑土层厚度的影响。     

破碎岩体浅埋大跨公路隧道施工稳定分析

江南低山丘陵区岩体破碎,稳定性差.以江苏省宁常高速公路茅山东隧道为例,对实际施工过程进行了数值模拟,从围岩位移、主应力和塑性区的大小,以及支护结构的主应力变化对施工过程进行稳定分析.结果表明,在破碎的Ⅳ级围岩条件下,浅埋大跨公路隧道采用注浆小导管超前预支护措施下的下断面左右分部台阶法施工是可行的.数值模拟结果与监控量测数据的对比分析,进一步证实了实际开挖方案的合理性.     

卵砾石层浅埋公路隧道支护方案的优化研究

某公路隧道位于特殊残坡积卵砾石层斜坡之中,是一典型的大跨浅埋扁平公路隧道,其支护结构和施工方案的设计直接影响到隧道的安全性和经济性.采用弹塑性非线性有限元模拟分析了该隧道的开挖和支护全过程.引入释放系数模拟开挖围岩应力释放时空效应,以最能直观反映开挖围岩松动变形情况的拱顶下沉量为主要控制目标,对初期支护的施作时机进行优化研究,利用得到的最优施作时机进行初支厚度的优化分析,并对二衬设计的合理性进行评价.提出卵砾石层斜坡中浅埋大跨扁平公路隧道支护设计和施工的优化方案.采用的考虑开挖过程的系统优化方法和研究成果可以为类似地质条件下隧道工程的设计与施工提供参考意见.