黄土地基积水入渗规律研究

为解决高速公路黄土地基因浸水引起的病害,通过陕西洛川典型黄土区原位浸水试验,研究了黄土地基积水入渗规律.结果表明给定深度处含水率随时间变化曲线可以分为3个阶段:稳定不变阶段、急剧增大阶段、重新趋于稳定阶段.入渗锋面渗透速率不受深度影响,约为渗透系数的5.3倍;第二阶段中水分入渗速率随着土体深度增加而减小.给定时刻含水率分布沿深度方向可分为3个区域:稳定区域、浸润区域、未浸润区域.浸润区域厚度随着入渗过程呈加速增加,而稳定区域厚度呈减速增加.     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验,分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明：非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律,尤其当土体压实度较低时,滞后规律更为显著;法向应力及含水率提升,非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化,逐步转化表现为硬化特征,这一特征随土体干密度的提升而更加明显;随土体样本含水率提升,非饱和粉土黏聚力逐步下降,将这一规律进行线形拟合,整体拟合曲线表现为折线特征,且转折点与最佳含水率高度重合;含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律,同等含水率水平下,土样干密度越大,内摩擦角也相对更大。     

石灰改良膨胀土强度影响因素研究

依托新建天门至潜江铁路路基工程，采用直剪试验，研究石灰改良膨胀土强度与干密度、含水率、石灰掺量、养护时间的关系。结果表明:干密度、含水率、石灰掺量、养护时间均影响石灰改良膨胀土剪切强度。其中，干密度、含水率、养护时间主要影响黏聚力，石灰掺量主要影响内摩擦角，另外养护时间对黏聚力的影响比对内摩擦角的影响大，黏聚力在3~15天内变化最快，后期黏聚力变化趋于缓慢。     

考虑干密度与含水率的压实粉土持水性能研究

为研究豫东黄河冲积粉土的持水特性,采用压力板仪研究了脱湿过程中粉土土水特征曲线的干密度与压实含水率效应,着重分析了粉土特殊孔隙结构对其持水性能的影响。结果表明:干密度对粉土土水特征曲线形态影响较小,均表现为典型的双折线形。在小基质吸力时,压实干密度越大,相同基质吸力时粉土体积含水率越小,但随着基质吸力增大并超过某一临界值后,压实干密度越大,体积含水率越大。这与粉土样中黏粒含量偏少,从而导致其类"骨架"结构有关。制样含水率对粉土土水特征曲线也存在一定的影响,表现为初始含水率越大,体积含水率越大,但进气值基本     

渗漏情况下非饱和膨胀土地基水分迁移探讨

针对地基浸水增湿的二维膨胀土积水入渗模型,根据土-水特征曲线,求出饱和度与位置和时间的关系表达式,分析了膨胀土在逐级增湿时水分的迁移发展过程,得到湿润锋内各点饱和度的计算方法,可供工程设计参考.     

细粒土液化对土石混合料剪切波速的影响研究

设计室内大型振动击实仪,对砂土、含砂粉土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验。建立细粒土随含水率增大至液化过程中,细粒土干密度与剪切波速相关模型。研究不同含水率细粒土对同性质土体土石混填料剪切波速的影响规律。结果表明：干密度一定时,细粒土剪切波速随含水率的增大而减小。含水率相同,当含水率较小时,细粒土剪切波速随干密度的增大而增大,混合料剪切波速增大;当含水率较大且趋于液化时,细粒土剪切波速随干密度增大呈凸形类抛物线变化,混合料剪切波速变化趋势一致,但转折点略滞后于细粒土。含水率引发的混合料剪切波速变化随含石量增大而减小。研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供依据。     

细粒土液化对土石混合料剪切波速的影响研究

设计室内大型振动击实仪,对砂土、含砂粉土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验.建立细粒土随含水率增大至液化过程中,细粒土干密度与剪切波速相关模型.研究不同含水率细粒土对同性质土体土石混填料剪切波速的影响规律.结果表明:干密度一定时,细粒土剪切波速随含水率的增大而减小.含水率相同,当含水率较小时,细粒土剪切波速随干密度的增大而增大,混合料剪切波速增大;当含水率较大且趋于液化时,细粒土剪切波速随干密度增大呈凸形类抛物线变化,混合料剪切波速变化趋势一致,但转折点略滞后于细粒土.含水率引发的混合料剪切波速变化随含石量增大而减小.研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供依据.     

含氯化钠硫酸盐渍土在单向降温时水分和盐分纤移规律…

在降温过程中，盐渍土中水分向冷端迁移，易溶盐变随之向土体冷端迁移；土壤溶液中的硫酸钠呈水合芒硝析出，因而使土体盐胀。盐分的迁移量受含水量、含盐量、初始干密度和上覆荷载的综合影响，硫酸盐向上迁移量大的试样，盐胀时也大。     

干湿路径对路基压实土剪切模量的影响规律研究

为探究气候变化诱发的路基土水分迁移对其力学性能的影响，在最优含水率和平衡含水率之间制备不同初始压实含水率的试件，经历干燥或湿润过程以模拟现场路基土的水分迁移，在此基础上进行非饱和土常含水率三轴剪切试验，分析其含水率、干湿过程、围压及孔隙比等因素对土体剪切模量的影响规律。结果表明:在最优含水率与平衡含水率之间，剪切模量与含水率具有良好的幂函数关系，且剪切模量随含水率的增加而减小；在相同含水率的条件下，由湿变干的剪切模量值比未经干湿变化的大，由干变湿的剪切模量值比未经干湿变化小；剪切模量随围压的增大略有增加，但较含水率及孔隙比而言，围压对剪切模量的影响较小；孔隙比越小，剪切模量越大，且含水率变化对剪切模量的影响在孔隙比较小时表现更加显著。     

浸水状态下湿陷性黄土场地螺旋灌注桩负摩阻力与土体湿陷规律试验

为深入揭示大厚度黄土地区黄土湿陷特征、水分入渗规律、湿陷范围以及黄土湿陷对长螺旋灌注桩与双向螺旋挤土灌注桩负摩阻力变化的影响等问题,在兰州榆中大厚度湿陷性黄土场地进行了4组双向螺旋挤土灌注桩与2组长螺旋灌注桩浸水载荷试验。试验结果表明:浸水试坑内与试坑外浅标点的湿陷沉降量与时间变化规律基本一致;土体湿陷具有明显的阶段性,并非整体一次完成;土体在不同深度处发生湿陷的时间、湿陷总量各不相同,且深标点整体的湿陷沉降较浅标点发生更加充分;径向与竖向水分入渗速率整体呈函数型衰减,竖向入渗速率是径向的1.5~3.0倍,提出了通过水分入渗速率确定湿陷范围的计算方法,并与试验结果进行对比;土体湿陷竖向深度在24 m范围内,径向在10 m范围内,建议湿陷性黄土地基处理时将竖向24 m、径向10 m作为参考范围;同一工况下双向螺旋挤土灌注桩受到的负摩阻力明显大于长螺旋灌注桩,确定双向螺旋挤土灌注桩桩侧负摩阻力大小时,应将距离桩心0.75D为半径的圆周范围内丧失湿陷性的土体考虑进去,且受力面积按1.5倍桩侧表面积等效放大。     

炭质泥岩渐进破坏过程的变形特性及损伤演化研究

为研究软岩渐进破坏过程的变形特性和损伤演化规律,通过对炭质泥岩开展不同围压的三轴压缩试验,分析了围压对炭质泥岩宏观力学特性的影响;并将损伤岩石细观模型概化为岩石颗粒、裂隙损伤和孔隙3个部分;根据岩石细观结构损伤机制,结合应力-应变曲线特征,分段建立了炭质泥岩损伤演化方程:压密阶段,以孔隙率为损伤变量,建立了考虑孔隙压缩...     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

水热耦合作用下季节冻土边坡降雨入渗规律及入渗机理

为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COMSOL有限元仿真软件对冻土边坡降雨入渗过程进行计算,分析不同降雨强度、初始含水率对冻土边坡体积含...     

高速公路路基压实低液限粉质黏土动力特性分析

通过对压实度在95%的粉质黏土的室内动三轴试验,深入分析了重塑粉质黏土的动孔压的发展规律、动变形的变化规律、动强度参数和累积塑性变形,以掌握动应力、围压变化对动孔压的影响规律。研究表明：在实际路基工程中降低路基顶部动应力幅值,提高路基压实度和适当的边坡防护,可以有效地减小路基累积塑性变形和稳定。依据累积变形曲线可以判断低液限粉质黏土路基土在循环荷载作用下的稳定情况,可为路基本体在动荷载作用下的永久变形计算和预测提供参考。     

甘肃天水地区新近系泥岩工程特性试验研究

宝(鸡)兰(州)客运专线渭河隧道在甘肃天水地区藉河河谷区长距离穿越新近系泥岩,岩层强度低、稳定性差,且河水下渗对隧道的施工和运营影响极大。为提出合理的隧道施工对策,采用室内试验方法,针对甘肃天水地区新近系泥岩的抗压强度、压缩变形、膨胀性、崩解性以及渗透性开展全面试验。试验结果表明:1)新近系泥岩属于极软岩,不具有膨胀性,但吸水后显现出一定的崩解性;2)新近系泥岩渗透系数很小,属于微透水岩层,隔水效果较好。隧道施工过程中建议采用非爆破的方法进行开挖并严格控制地层位移,遵循"强支护、早封闭"的原则,尽量避免施工用水浸泡围岩。     

风化软岩路堤填筑与填料改良试验研究

针对南钦铁路沿线风化软岩填料（C组）进行现场路堤填筑试验,对强风化粉砂岩、粉砂质泥岩填料进行水泥改良土试验,并对两种填筑方案进行投资分析。结果表明:南钦铁路沿线强风化软质岩细粒土不满足速度目标值250 km/h路堤填料要求;强风化粉砂岩、粉砂质泥岩填料掺4 ％水泥改良后,能满足南钦铁路路堤本体填料的要求,比远运合格填料方案更为合理。     

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验；采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征；利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式；据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律；含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征；围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。     

干湿循环作用下炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法

为建立干湿循环作用下炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法,对干湿循环作用后的炭质泥岩试样进行X射线衍射试验,测试干湿循环作用下炭质泥岩的矿物成份演变;同时,采用电感耦合等离子发射光谱测试技术,研究干湿循环作用下炭质泥岩浸泡溶液的离子浓度变化规律;基于离子守恒定律,推断干湿循环作用下炭质泥岩矿物发生的化学反应;在此基础上,建立浸泡溶液离子浓度与炭质泥岩矿物反应量的定量关系,并计算炭质泥岩各矿物反应的体积;基于唯象理论,提出以反应物与生成物的体积差为溶蚀孔隙体积增量,构建炭质泥岩溶蚀孔隙度的化学计量方法;最后,利用比重瓶法和核磁共振法对炭质泥岩溶蚀孔隙度的计算结果进行验证。结果表明：干湿循环作用下炭质泥岩的方解石、钾长石和钠长石含量减小,高岭石含量增加;随干湿循环次数增加,浸泡溶液中Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Fe²⁺和Al³⁺离子浓度均增加,其中Ca²⁺离子浓度增长速率是其他阳离子的数十倍;经化学分析发现,方解石溶蚀和长石水解生成高岭石是干湿循环作用下炭质泥岩孔隙演...     

固化剂改良公路路基土体的干燥收缩性能研究

对比分析了土凝岩和水泥固化剂对低液限粉质粘土干燥收缩性能的影响,采用SPSS Statistics和MATLAB软件对土凝岩固化剂改良公路路基土体试验进行回归曲线模型统计分析。结果表明,土凝岩相对水泥固化剂具有更好的前期保水性,可以一定程度抑制试件中干缩裂缝的产生;采用土凝岩固化剂进行改性公路路基土体的干缩应变减小,在后期的干燥收缩性能会相对水泥固化剂改性试件更为稳定;土凝岩作为固化剂改性土体的干燥收缩性能要优于水泥固化剂。土凝岩固化剂改良公路路基土体的干缩应变的软件数据处理值与原始数据基本吻合,误差都在5%以内,土凝岩固化剂改良公路路基土体的干缩应变模型可以较好地指导实际工程中公路路基土体的施工养护工作。     

倾斜层状泥岩中隧道变异机理及支护措施研究

结合都(江堰)汶(川)高速公路龙溪隧道,根据现场监测位移值,对比模型试验及理论分析结果,对倾斜层状泥质岩层中隧道变异机理及支护措施进行了研究。研究结果表明,倾斜层状泥岩遇水产生微膨胀,在支护结构拱腰形成一个高集度的偏压荷载,且随着时间推移荷载值逐渐增大,支护结构达到屈服后,在开裂断面处形成一个塑性铰,致使支护结构变形较大但仍然保持稳定;同时,在隧道拱腰垂直倾斜岩层面安设加密加长锚管,使偏压荷载有效转移,充分调动围岩本身的自承能力,有利于整个支护结构的安全。