多相土石复合介质电阻率特性的试验研究

在对大量多相土石复合介质试件的电阻率测试试验基础上,分析了土石复合介质土石比、压实特性、含水量等参数对电阻率的影响规律;基于试验数据的统计分析,给出了多相土石复合介质电阻率方程,该方程与Keller非饱和土电阻率方程具有完全相同的结构形式。研究表明:多相土石复合介质电阻率随含水量的增加呈幂函数衰减,随击实次数的增大而减小,随含石量的增大而增大;在相同条件下对电阻率的影响以含水量最为敏感、击实次数和含石量次之;在考虑含石量对土性参数、胶结系数以及饱和度指数的影响后,多相土石复合介质电阻率特性完全可以用Keller非饱和土电阻率方程来描述。     

土石混合料的结构分类

根据不同含石量下土石混合料在同一工艺下的压实特性,以含石量为指标,以干密度为判据．对其进行结构分类,给出以含石量为指标的分类界限,对于实际工程碎石土压实工艺的合理选择具有重要意义,同时可为进一步研究土石混合料的压实特性打下基础。     

基于渗流场与电场耦合的土石堤坝渗漏诊断

为全面、准确地诊断土石堤坝渗漏隐患,根据孔隙率和饱和度等相关参数,推导土石堤坝渗流场与电场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics多场耦合平台,将渗流场与电场同步关联,模拟均质土石堤坝破坏过程中介质电阻率随渗流场的变化,得到不同时刻土石坝内渗流场及电场分布,根据土体破坏允许的渗透比降,确定土体渗透过程的...     

土石混合体变形破坏的基覆面效应研究

为了研究含石量的变化对土石混合体变形破坏演化规律的影响,考虑了基覆面效应的含石量因素,对土石混合体的变形破坏问题进行了分析.采用自主设计的大型推剪仪对剪切面与基覆面的夹角进行了研究,得到了不同含石量情况下最大剪应力的变化规律,借助渗压计与土压力计研究了孔隙水压力与土压力的变化规律.研究结果表明:当含石量从10%增加至50%时,相同剪切位移情况下土石混合体的抗剪强度会增加,剪切面与基覆面的夹角增加80%;在基覆面底部,剪切面与基覆面的距离增加63.6%;土石混合体变形破坏的最大剪应力即峰值强度增加32.5%;孔隙水压力变化值达到最大值所需的时间增加78.9%;土压力变化值达到最大值所需的时间增加80%;在试验过程中石块会发生翻滚旋转,不会发生被剪断,石块最终会指向土石混合体剪切破坏的方向.      

川西地区季节冻土渗透系数的时空变化特性

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因，研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段. 针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题，选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样，设计冻土渗透系数试验装置，以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液，分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱；添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理，开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律；在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据，分析渗透系数时空变化规律. 试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时，冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势；冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小，当细颗粒含量大于20%时，冻土渗透系数减小的幅度较小；冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用，当循环次数超过3次时，冻融作用对渗透性能影响不大；季节性冻土边坡1 m冻结深度以内，渗透系数随深度增加减小；11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小，1月—3月渗透系数开始增大.      

土石复合介质动力特性试验

基于室内不排水动三轴试验,研究了土石比、围压和地震烈度对土石复合介质的动力特性的影响;针对动强度的变化规律,分析了动强度参数动黏聚力和动内摩擦角的变化规律。研究表明:在相同压实度条件下,土石复合介质的动强度随土石比的减小而增大,随地震烈度的提高明显减小;对某一含石量,动黏聚力随烈度的增大逐渐减小,并且随土石比减小减小得更快,而动内摩擦角随烈度的增大而减小;在烈度相同,即相同振次条件下,动黏聚力随土石比减小而增大,动内摩擦角也随土石比减小而增大。最后,给出了动黏聚力和动内摩擦角随土石比和烈度变化的经验模型。     

土石混合料路用性能研究

通过大量室内试验,研究了不同料源的土石混合料不同含石量与重型击实试验的最大干密度及最佳含水量之间的关系,及不同压实度下两种土石混合料的CBR的性能。试验结果表明,骨架——密实结构的碎石土表现出良好的路用性能,即当5~38 mm含量达到70%时,土石混合料的最大干密度、CBR值均达到最大值,此配比的土石混合料是修筑路基的优选材料。     

全风化软岩填料级配对压实与破碎特性的影响

为研究颗粒级配对全风化软岩填料的压实特性及破碎特性的影响,对不同级配的全风化软岩进行击实、筛分及承载比试验。结果表明：全风化软岩最大干密度为1.86～2.05 g/cm³,最佳含水率为9.50%～11.23%。最大干密度随粗颗粒质量分数的增大而增大,随有效粒径和限制粒径的增大而增大,随不均匀系数的增大而增大,随曲率系数的增大先减小后增大;最佳含水率随粗颗粒质量分数的增大而减小,随有效粒径和限制粒径的增大而减小,随不均匀系数的增大而减小,随曲率系数的增大先增大后减小;4种级配的全风化软岩填料击实后的平均破碎率为0～30%,击实后级配曲线均向上限偏移,含水率对填料破碎率的影响较小,且粗颗粒质量分数越小破碎率越小;不同级配的加州承载比(california bearing ratio, CBR)为2.90～12.36,填料在压实过程中存在一定破碎,但含石量较大的土体仍能满足路堤填料填筑要求。在路堤填筑过程中提高含石量能取得较好的压实效果,可提高路堤承载比。     

土石复合材料压实与波动特性的试验研究

笔者通过室内击实试验和波动测试试验研究了土石复合材料的压实特性与波动传播特性,表明土石复合材料是一种良好的筑路材料,认为影响土石复合材料的压实特性与波动传播特性的因素有含石量、含水量等;而含石量在40%～60%,含水量在最佳含水量附近时,土石复合材料有具有良好的压实和波动传播特性.本试验的研究成果为进一步研究土石复合路堤的快速波动检测技术提供依据.     

海水盐度对黏土矿物基本特性影响规律研究

为研究海水盐度对黏土矿物的基本特性包括液限、塑限、塑性指数和颗粒级配的影响,测量了黏土矿物在不同浓度Na Cl溶液中和不同浸泡时间下的液塑限,并进行了不同浓度Na Cl溶液中的黏土矿物的颗分试验。结果表明:盐度对蒙脱土的液塑限影响非常显著,随着盐度增加,液塑限降低,并且降低的趋势变缓;与蒙脱土相比,盐度对伊利土和高岭土的液塑限的影响较小;当盐度一定时,不同的浸泡时间对黏土矿物的基本特性的影响很小;颗分试验显示不同盐度下蒙脱土的黏粒含量减小显著,高岭土和伊利土黏粒含量降低较小,表明Na Cl溶液使蒙脱土土中细颗粒产生凝聚效果显著,而盐溶液对高岭土和伊利土中的细颗粒凝聚效果不明显。     

路堤砂砾石填料粒径特征对其渗透性的影响

砂砾石填料的渗透特性与颗粒的形状、大小及分布特征关系密切。通过试验对渗透系数与填料的级配、粒径不均匀性的关系进行了研究分析．并为工程设计提供了合理的砂砾石填抖级配,达到了在保证强度的情况下增强渗透能力的目的。     

压气法盾构施工土仓供气量预测分析

在花岗岩风化层中盾构施工时采用压气法可阻止地下水向隧道内渗流,提高掌子面的稳定性,但存在土仓气压稳定控制等问题,因此有必要对压气法盾构施工中空气注入量进行预测。以广州地铁某压气法施工隧道为背景,根据土仓气体超压向前方地层渗透而引起气-水运移和土体气相(液相)饱和度的变化特点,考虑非饱和土中空气和水的传导函数强非线性,利用TOUGH2软件建立了分层均质、各向同性土层的三维有限元模型进行渗流分析,揭示了压气法盾构施工过程地层中的气-水运移基本规律。研究结果表明:超压气体在地层中形成非饱和区并逐步发展,直至与地表联通并形成漏斗状稳定渗流通道;并将模拟的空气损失量和现场实测分析数据进行对比,验证了模型的合理性;最后,通过改变土体固有渗气系数,得到土体固有渗透系数与渗气量呈指数关系,并建议了不同保气土层工况气体注入量。     

常张高速公路土石混填路基压实特性研究

针对常张高速公路土石混合料压实特性和碾压工艺问题,采用大型击实仪对土石混合料进行击实试验。试验结果表明:土石混合料的级配在泰勒理想级配范围内,其压实性能较好。选取试验段进行了不同松铺厚度土石混合料碾压试验,通过测试不同碾压遍数下的沉降量、路基回弹模量和压实度,提出了最佳松铺厚度、碾压遍数施工控制参数。     

坡顶均布荷载作用下土石混合体边坡的稳定性和破坏特征分析

土石混合体具有高度不均匀性和各向异性,土石混合体边坡的稳定性计算和受力特性也必然与均质边坡不同。通过对野外块石拍照后进行图像处理,建立了块石数据库,并通过自编的MATLAB块石投放程序,建立含石量分别为0、20%、40%和60%的土石混合体边坡模型,并将其导入ABAQUS有限元计算软件中,分别计算了其在坡顶受到0、20、50、70、100 kN/m的均布线荷载作用时的应力、位移、塑性应变和安全系数,分析了荷载和含石量对土石混合体边坡的影响,并就不同边坡失稳判断准则在土石混合体边坡计算时的适用性做了简要探讨。     

砂砾石、土夹石应用于路基填筑受控思维

不论是砂砾石还是土夹石,只要其中含有砾石和石料,其刚度就比不舍石料要大,含石比例越高,刚度就越大。如能合理应用（严格级配,采取必要的固结板体措施等）,特别是在土源缺乏时,考虑就近砂砾石取材比远运土性价比较优的情况,且如果能得到全方位严格受控施工,这两种填料均应是高速公路路基施工中较好的填筑材料。但如果得不到全方位的科学受控或受控措施不力,也有可能因这两种材料本身显著的透水性和松散性,应用效果反而会更差。     

高速公路高填方路段机械化施工配置与管理

承朝高速公路K91+600～K93+920段为低山"V"型侵蚀冲沟以及两侧低山斜坡地貌,山露岩体为张家口组石英粗面质角砾凝灰岩,土石等级为软石。冲沟内上覆土层为坡洪积碎砾石土,土石等级为硬土。填方量较大达到50多万立方,其中有的路段填方高达17～32m,属于高填方路段,施工难度很大。     

可压缩骨架土石坝渗流场与应力场耦合分析

在土石坝渗流过程中,土石复合介质孔隙中流体会产生压力变化,变化后的压力作用于土石复合介质的固相骨架颗粒上会引起孔隙率、骨架颗粒变形等一些列变化,变化后的孔隙及骨架颗粒又反过来作用于孔隙中的流体,引起其应力场的重分布,因此,在研究土石复合介质内流体的渗透规律时必须综合考虑孔隙流体的流动规律及其对孔隙应力的影响,考虑土石复合介质内应力场与渗流场的耦合作用,采用理论推导可压缩骨架土石坝耦合模型,并通过具体实例对比模型的准确性及合理性进行验证,验证表明考虑骨架压缩后的耦合结果的相对残差更小,更接近于实际的观测结果。     

哈齐客专细圆砾土冻结温度测试分析

以哈齐客运专线细圆砾土路基填料为研究对象,通过自制冻结温度试验装置测定了细圆砾土冷却与冻结过程及不同细颗粒含量下细圆砾土的冻结温度,分析了细圆砾土冻结温度随细颗粒含量的变化规律.试验结果表明:粗颗粒土的冷却与冻结过程和细粒土的类似,同样存在过冷、结晶和冻结稳定三个阶段;土样在最优含水率奈件下,不同细颗粒含量的细圆砾土冻结温度随着细颗粒含量的增加而降低.     

排水性路面内部排水系统设计方法

根据路表渗透系数设计、排水层渗流参数计算、排水性沥青混合料级配设计等结果,提出完整的排水性沥青路面内部排水系统设计方法,并给出算例．可用以指导实际工程的排水系统设计。     

地下水燃油污染物迁移模型的参数敏感性分析

为了减少地下水溶质迁移模拟中参数的不确定性带来的误差,应用Visual MODFLOW软件对渗入地下含水层的燃油原料迁移进行模拟,建立了燃料溶质地下含水层的理想型迁移模型,用实测数据对模型可信度进行了验证,并采用因子变换法以敏感性指数为量化指标对渗透系数、孔隙度和弥散度三个参数进行分析.结果表明:燃料溶质地下含水层的理想型迁移模型与地下污染物实际扩散的情况基本吻合;孔隙度与渗透系数的敏感性较高,两者的敏感性指数相差了1%,弥散度的敏感性最低;而弥散度的敏感性指数比孔隙度差了8%,比渗透系数差了7%.此外,孔隙度、渗透系数和污染物的扩散范围相关,在渗透系数和孔隙度上下20%的变化中,其中污染物迁移距离随渗透系数的增大而增大,随孔隙度的增大而减小.另外,参数的敏感性指数不随迁移时间而发生改变.