基于孔隙结构的土体未冻水含量滞回效应研究

冻结特征曲线（SFCC）是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线，是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象，采用低场核磁共振（NMR）技术，测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙结构分布图，研究土体在冻融循环作用下冻结特征曲线的变化。试验结果表明：随着循环次数的增加，土体孔隙分布发生了变化，进而导致冻结特征曲线滞回圈和特征温度点的变化，冻结特征曲线变化的本质是孔隙结构的变化；从微观结构出发得到了基于孔隙结构的SFCC表达式，指出融化过程的冻结特征曲线是主冻结特征曲线；结合试验数据的对比分析，模型有效展示了多次冻融循环下土体冻结特征曲线的滞回效应，适用于多次循环下的非饱和冻土。     

CT技术在沥青胶结颗粒材料内部结构分析中的应用

沥青胶结颗粒材料是由沥青、集料和孔隙组成的特殊复合颗粒材料,被广泛地应用于交通基础设施建设中。其性能既受沥青、集料和孔隙的体积含量影响,也受这些因素的空间分布影响,具有结构性、各向异性及不连续性等特点。本文提出了利用CT技术定量评价沥青胶结颗粒材料内部结构性的方法,通过不同扫描参数下的CT扫描,从CT数和CT图像两方面分析了试件内部的初始结构,着重对比了试件内部不同层面孔隙的分布,为评价沥青胶结颗粒材料初始损伤奠定了基础。     

桂林红黏土干湿循环条件下饱和渗透系数及孔隙特征变化试验

以桂林红黏土为研究对象，采用抽真空饱和法、恒温干燥法对重塑土样作干湿循环，研究对渗透系数与干湿循环次数的关系，并结合压汞和电镜扫描分析不同循环次数下孔隙分布的变化特征。试验结果表明:桂林红黏土具有明显的片状结构，经过反复干湿循环，在孔隙水压力的作用下，孔隙孔径由双峰逐渐变为和原状土相似的单峰，中微孔隙都会向0.1～1.0 μm的小孔隙靠近，孔隙孔径分布范围变小，在此过程中，游离土颗粒会被吸引在团聚体周围，使土粒孔隙形态更加平滑，且迂曲度与循环次数呈对数关系逐渐减小。压实重塑土样在经过3次干湿循环后，孔径结构变化基本稳定，渗透系数与同条件下原状土样相同，可替代无法获得符合试验条件的原状土样的结果。     

掺加硅藻土混凝土孔隙结构冻融破坏试验研究

为提高寒冷地区混凝土结构的抗冻性，提出掺加硅藻土的方法来改善混凝土内部结构。以中等强度混凝土为研究主体，基于冻融循环试验，通过压汞测孔法与扫描电子显微镜分析混凝土结构孔隙特征，从而探究掺加硅藻土材料改变混凝土抗冻性的作用机理。结果表明:硅藻土掺量为1.5%的C30混凝土与硅藻土掺量为1.0%的C40混凝土的孔隙结构分布更为均匀，使大于100 μm的孔隙数量减少，孔隙比例更小，从而减小了混凝土冻融破坏程度。     

基于数字图像处理技术压实黄土微观结构研究

土的物理力学性质的差异或变化取决于土的微观结构.路基强度与变形的破坏其根本原因是出于土内部结构的复杂性,当代土力学的发展要求定量表示出土的结构性.深入细致地分析了微结构分析方法,并以压实黄土为例,定性和定量分析了不同压实度下黄土的微结构特性.研究结果表明:扫描电镜和数字图像处理技术是实现路基材料内部组成结构快速、客观分析的有效技术手段;随着压实度的提高,黄土由原来天然状态的粒状、架空、接触结构,逐渐改变为粒状、镶嵌、接触一胶结结构;大、中孔隙的含量越来越少,微、小孔隙的含量越来越多,不管压实功有多大、压实度有多高,孔隙总是存在的,只是孔隙的比例不同而已.     

交通荷载作用下结构性软土的孔径分布试验

为探讨结构性软土的动力特性及微观机理,对结构性软土在交通荷载作用下的孔径分布特征进行了分析.通过固结试验确定了结构性软土的前期固结压力和结构屈服压力,利用这些值进行了不同围压、不同振动频率以及不同动应力比下的动三轴试验和压汞研究.结果表明:结构性软土存在一个振动频率门槛值和一个随固结压力值变化的临界动应力比,相应振动门槛值的孔径分布特征转折点为0.3μm;振动频率大于门槛值时,频率对孔径累积分布曲线的影响可忽略;根据分形理论,结构性软土具有3个分形的无标度区,根据这一特点确定了团粒内孔径和团粒间孔径之间的分界尺寸为0.5μm,同时给出了新的孔径界限标准.     

原状黄土的孔径分布特征分析

基于土-水特征曲线,以陇东高原典型黄土为研究对象,对原状黄土的孔径分布进行理论计算,得到了原状黄土的比表面积和总孔隙体积值、基质吸力与孔隙半径、单位质量土体孔隙体积与平均孔径、单位质量土体的累积孔隙体积与平均孔径的关系。数据拟合的结果表明:基质吸力的对数与孔隙半径呈幂函数关系,当孔隙半径50 000时,基质吸力随着孔隙半径的增大而迅速减小,而在孔隙半径50 000以后,基质吸力随孔隙半径的增大变化量很小。单位质量土体的孔隙体积与平均孔径近似呈线性关系,而单位质量土体的累积孔隙体积与平均孔径呈指数关系。研究结果可为黄土的物理力学特性及水理特性研究提供理论基础。     

考虑土结构性影响的天然地基沉降分析与计算

原位沉积物由于土结构性的存在,应力水平和取样扰动对天然地基的压缩变形特性影响颇大。文章结合钻孔获得的原状土样,通过一系列室内物理力学试验,确定出结构屈服应力,并将e-logP压缩曲线以自重应力和屈服应力为界分为3段,对室内压缩曲线进行合理校正,再现土的原位压缩特性,充分考虑了土结构性对天然地基沉降的影响,使计算结果更趋合理,为地基处置方案的优化设计提供了理论基础。     

温湿耦合作用下喷射混凝土孔隙结构与强度试验研究

为分析隧洞围岩温度和洞室环境湿度对喷射混凝土细观孔隙结构特征及单轴抗压强度的影响，采用室内CT扫描和无侧限压缩试验的方法，测试不同围岩温度、湿度条件下喷射混凝土细观孔隙结构的分布特征和单轴抗压强度，建立基于细观结构参数的喷射混凝土单轴抗压强度预测模型。研究结果表明： 1）低湿环境（湿度25%）下，高岩温诱发喷射混凝土孔隙结构和力学性能劣化，温度越高劣化影响越显著，喷射混凝土单轴抗压强度可采用Schiller模型预测； 2）高湿环境（湿度95%）下，60 ℃岩温是喷射混凝土力学性能和孔隙结构特征发生劣化转变的临界温度； 3）引入相对湿度影响系数建立的高湿环境喷射混凝土抗压强度预测模型，其预测结果与试验结果较吻合。     

地下工程水环境下三元乙丙橡胶防水卷材微观特性研究

微观结构特性是材料宏观现象的本质反映,利用X射线CT技术对地下工程三元乙丙橡胶防水卷材（EPDM）的微观结构进行研究,探讨该种材料的孔隙结构特性。使用NaCl溶液模拟地下水环境,借助显微CT设备对地下水环境下的三元乙丙橡胶防水卷材进行扫描,通过Matlab软件对所得图像进行处理,并引入孔隙等效直径概念,进行孔隙结构参数的计算和分析。结果表明： 所分析二维切片图像的大部分指标值较为接近;孔隙直径分布在0~60 μm,直径20 μm是孔隙个数分布规律变化的转折点;较大和较小直径的孔隙对其面积分布有重大贡献。结果证实,利用X射线CT技术可实现对地下工程防水材料微观孔隙特性的研究,为下一步防水材料损伤机制的研究提供方法基础。     

基于流固耦合瞬态分析法拓宽路基工程沉降处治机理研究

基于流固耦合瞬态分析方法，运用ABAQUS有限元软件，对路基拓宽工程从施工到工后运营进行数值模拟。把拓宽路基工程未处理的工况与加土工格栅处治的情况进行对比，在讨论孔隙水压力变化的前提下，综合分析了沉降曲线，应力分布特点，有效应力的变化，对拓宽路基工程的工后沉降机理进行了探讨。同时，通过观察孔压的分布变化，有效应力和沉降的对比分析，运用固结原理的经典理论进行解释，讨论了土工格栅处治拓宽路基固结沉降的作用原理，为工程实践提供参考。     

考虑黏土结构性影响的柱孔卸荷收缩问题解析及数值验证

圆孔收缩理论是岩土开挖问题的主要分析方法之一，然而已有研究中大多未考虑土体的结构性影响。为此，采用结构性参数和结构损伤速率分别表征土体结构性强弱和损伤快慢，基于S-CLAY1S模型求解了不排水条件下各向异性天然结构性黏土中的圆柱孔卸荷收缩问题。首先推导了反映应力-应变关系的弹塑性刚度矩阵，进而联立硬化法则和塑性区大变形理论，得到了关于有效应力分量、各向异性分量和结构性参数的微分方程组，并结合边界条件进行了求解；同时编写了S-CLAY1S模型的显式积分算法，通过相应的有限元数值解验证了理论解的正确性。结果表明：土体结构性对圆孔卸荷收缩过程影响显著，结构损伤使得孔周有效应力减小和超孔隙水压力增大，该现象随着土体结构性增强变得更为明显；土体抗剪强度随其结构破坏而降低，土体表现出应变软化特征，分析认为是缩孔过程中土体结构破坏引起的应力释放所致。参数分析表明结构损伤速率越大，缩孔过程中土体结构损伤效应的影响越显著。研究结果可为隧道围岩压力计算、竖井收缩变形预估以及钻孔泥浆护壁压力预测等提供理论依据。     

冻融循环下改性沥青混合料的孔隙结构研究

隧道路面常出现水损病害，而沥青混合料的孔隙率与水稳定性密切相关。利用工业CT扫描技术，以基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和热固性沥青混合料为研究对象，分析冻融循环作用下沥青混合料孔隙结构的变化情况。结果表明：冻融循环使得整个试件内的孔隙孔径增大，部分孔隙连通；对比基质沥青混合料，SBS改性沥青混合料和热固性沥青混合料的冻融前后孔隙增长率显著降低，其中较小孔隙率的热固性沥青混合料孔隙增长率最低；冻融后较小孔隙率的热固性沥青混合料小孔径孔隙数量大幅增加，而其他沥青混合料主要呈现孔隙的扩大与融合。     

不同干湿循环路径下Q2原状黄土强度与微观结构演化试验

为探明不同干湿循环路径对Q₂原状黄土宏观强度和微观结构的影响,考虑地下黄土赋存环境,开展了3种干湿循环路径下的三轴剪切试验、核磁共振测试和扫描电镜试验,分析了Q₂原状黄土强度、微观孔隙分布和土颗粒结构的演化规律与特征,并结合矿物成分变化探讨了相互之间的影响关系。研究结果表明：不同干湿循环路径下,宏观参数-黏聚力与微观参数-孔隙分布、孔隙和土颗粒平均直径均表现出不同程度的劣化效应,参数衰减趋势完全一致,即干湿循环幅度越大,上限含水率越高,衰减越严重,劣化效应越明显。宏观参数-内摩擦角与微观参数-孔隙和土颗粒结构演化特征相似,即内摩擦角小幅波动,孔隙与土颗粒的形态、结构复杂度和排列有序性基本稳定。考虑干湿循环幅度、上限含水率和循环次数3种参数,构建了微观孔隙劣化特征函数,解释了不同干湿循环路径下的孔隙劣化特征,揭示了Q₂原状黄土微观孔隙损伤劣化两阶段发展规律,即波动式损伤积累上升阶段和损伤劣化稳定阶段。相关研究成果可为不同循环路径下的原状黄土宏微观劣化认知提供有益参考。     

级配特征对沥青混合料细观孔隙结构影响

对高温下沥青混合料受压破坏前后的孔隙结构及其分布特征进行研究,从细观角度量化不同级配类型对孔隙的影响规律.选取SMA、AC及SUP典型沥青混合料作为研究对象,采用X-Ray CT技术分析60℃温度下沥青混合料承受单轴压缩破坏后的孔隙状态,并对主要体积指标进行统计分析.结果 表明:高温受压变形后沥青混合料内部的孔隙数显著...     

中国物价上涨呈四大特点

中国目前这一轮的物价上涨有结构性，补偿性、成本推动性和国际联动性四大突出特点。比如食品和原材料价格上涨，既是对以往价格偏低的补偿，又与国际价格的上涨相关，同时又推动了其它产品成本的上升。由於整体物价呈现有涨有降的结构性状况，经济专家认为，中国短期内还不会爆发全面通货膨胀。但将在相当长一段时间内，面临结构性的，温和的，可接受的价格上涨。[编者按]     

寒区近海混凝土桥梁性能衰退机理与损伤行为评估方法

受到周期性潮汐变化的影响,中国寒区近海混凝土桥梁长期遭受海水冻融及多种耦合腐蚀作用,这严重影响了桥梁的服役性能与使用寿命。为了准确预测桥梁的性能衰退规律,针对桥梁所处环境,分析了桥梁结构的性能退化机理,并借助近场动力学方法在多尺度方面的优势,利用MATLAB-ABAQUS联合仿真方法建立了桥梁劣化损伤预测与评估方法。在此基础上,从混凝土海水冻融损伤出发,考虑温度分布特性、临界饱和度模型、孔隙结晶规律与孔隙压力理论,结合不同孔隙的结晶温度与孔隙累积,通过孔隙变形加载方式建立混凝土微观尺度的冻融循环数值模拟计算方法。随后,根据混凝土微观尺度冻融损伤的计算结果,建立考虑冻融损伤分布的RC桥墩等效数值模拟计算方法。最终,设计制作了RC桥墩节段,进行了海水环境下RC桥墩的冻融循环试验,并利用超声层析成像技术,得到RC桥墩的海水冻融损伤分布。试验与计算结果表明：通过与超声层析成像试验结果的对比,混凝土微观尺度计算模型可以很好地模拟冻融循环过程中孔隙累积与孔隙转化引起的混凝土冻融损伤行为;受到温度分布与相对饱和度的影响,当冻融大于50次后,试件出现明显的冻融损伤界限（冻融深度）,且随着冻融次数的增加,冻融深度的增速呈现先增大后减小的趋势。除此之外,等效计算模型的滞回曲线计算结果与试验结果吻合较好,随着冻融次数的增加,RC桥墩的峰值荷载逐渐减低,海水冻融对RC桥墩力学性能的影响极为严重,且建立的计算方法很好地预测了海水冻融作用下RC桥墩的力学性能退化。     

应力-基质吸力耦合作用下粉土的孔隙比演化过程

外部荷载和含水量的变动都会引起土体体积的变化,但大多研究都仅从固结压缩或增减湿胀缩角度进行研究,而把荷载、基质吸力和孔隙联合起来考虑的较少。为了探究应力-基质吸力耦合作用下粉土的孔隙比演化过程,采用了能考虑固结应力作用的土水特征曲线试验仪,获得了荷载、基质吸力和孔隙的变化规律。分析了压实粉土固结稳定后(即荷载全部由有效应力承担),有/无荷载继续作用下脱湿引起的体变差异性,并提出了荷载、基质吸力与孔隙相互作用的概念模型;从粉土孔隙和颗粒分布等微观角度,阐释了负荷作用加剧孔隙比减少的主要原因。研究结果表明:负荷条件下脱湿引起的体变量大于无荷条件下的体变量,说明脱湿过程中荷载对其孔隙变化继续起到助推作用。造成负荷作用加剧孔隙比减少的原因是由于荷载-基质吸力发生"一步一趋"的耦合作用,使得土体初始脱湿阶段总处于准饱和状态,没有形成有效的非饱和强度。     

高液限红粘土路堤的沉降变形规律实测研究

高液限土具有高天然含水率、高孔隙比和结构性强的特点,压实度普遍较低。为了明确高液限红粘土路堤的沉降变形规律,本文结合某高速公路建设,现场埋设传感器,对路堤沉降及其随时间变化规律进行了实测。结果表明：高液限红粘土路堤断面沉降分布呈现中间大、侧小的正态分布形状;高液限红粘土路堤填筑完成后,应经历8个月到一年的时间方可进行路面施工。     

动载-渗流耦合作用下铺装层孔隙水压力响应特征研究

孔隙水压力的反复作用是铺装层发生水损坏的主要成因之一,本文采用有限元数值仿真模拟结合现场试验测试的方法对沥青路面孔隙水压力响应特征进行研究。仿真计算结果表明,在半正弦荷载的作用下,饱水沥青路面孔隙水压力的正峰值在加载曲线峰值附近出现,卸载后孔隙水压力迅速达到负峰值,随后逐渐衰减至零,而现场实测的孔隙水压力特征曲线则呈现周期性震荡衰减的特点,孔隙水压力峰值与车速正相关,不同车速下负峰值的绝对值相当于正峰值的1/6～1/4,孔隙水压力的震荡周期与峰值会持续衰减,同时,实测数据也验证了仿真模型边界条件的合理性与计算结果的正确性。