法向应力下土工织物过滤黏土淤堵试验研究

模拟实际工况,采用改进的可以施加竖向荷载的梯度比渗透仪完成了一系列土工织物过滤黏性土的梯度比试验。试验采用上海地区第④层黏性土和短纤针刺无纺土工织物,分别在临界水力梯度（1.0）和水力梯度为2.0下进行,并通过改变竖向荷载来研究土工织物反滤性能随水力梯度和法向应力的变化规律。研究结果表明:水力梯度和法向应力是影响土工织物淤堵特性和滤层透水能力的重要因素。随着竖向荷载的增加,土工织物过滤黏性土的梯度比有所增大,但其稳定时并未发生不容许的淤堵;在特定荷载下,渗透系数随时间减小,而后趋于稳定,稳定后的渗透系数随竖向荷载的增大而减小;水力梯度由1.0增大到2.0,也引起了土工织物-黏性土体系的梯度比增大,透水能力减弱。试验结果较好地反映了实际工况下土工织物滤层的反滤作用,可为类似工程设计提供参考。     

土工织物-非稳定土体反滤系统中滤饼的研究

在土-土工织物组成的反滤系统中,如果被保护土是非稳定土,则在渗流作用下被保护土中会有大量细粒土发生移动,很容易在织物与土层的交界面上形成一层薄滤饼,滤饼的厚度及渗透系数成为影响系统反滤效果的重要因素。根据多孔介质中的渗流与沉积理论,研究了在非稳定土体渗滤过程中,随着细粒土的迁移滤饼的厚度与织物厚度及渗透系数、外部压力等因素之间的关系,并给出了解析表达式。     

压力下无纺织物部分堵塞的水力特性研究

对压力作用下的部分堵塞无纺织物进行了室内试验,表明有土颗粒进入的织物压缩性和渗透性都降低,提出织物滤层的等效孔径折减系数RF,并建议用于贴坡排水时RF 取1.5～2.5。织物无堵塞压力条件下,Giroud（1996年）提出的公式对织物渗透系数有满意的预测值。在压力作用下对比分析了部分堵塞织物Giroud法和等效孔隙率法的渗透系数预测值,也与实测渗透系数值进行了比较,表明提出的等效孔隙率法能较好地预测渗透系数。     

极限保土状态下的反滤机制试验研究

提出了反滤系统极限保土状态的概念,分别采用4种不同孔径的钢丝编织网进行粉土反滤试验,研究反滤系统的极限保土状态。试验表明,当滤网孔径O和粉土特征粒径d85的比值等于12时,反滤系统才达到极限保土状态。极限保土状态下的反滤系统,在淹没式出流条件下,经往复水流作用26 h后改为单向水流,水力梯度从3.8逐渐增加到9.1,并在9.1的水力梯度下持续渗透453.25 h,反滤系统仍保持稳定,未发生失稳破坏;在非淹没式出流条件下,水力梯度从5.3逐渐增加到12.7期间,反滤系统保持稳定,但在维持12.7的水力梯度下持续渗透261.83 h后,反滤系统发生失稳破坏。对极限保土状态的研究有助于工程设计中更加合理地确定织物滤层孔径上限,减少淤堵。     

应用于压密注浆土钉的土工织物反滤性能试验研究

针对现有乳胶膜压密注浆土钉的潜在缺陷,提出了采用土工织物替代乳胶膜改进该土钉的新思路。基于自研的土工织物反滤性能测定装置,开展了一系列水泥浆液反滤试验,研究了水灰比、浆液体积和注浆压力对土工织物反滤性能的影响。并且,对反滤前后浆液成型的试块进行了强度试验。试验结果表明：随水灰比的增加,浆液最终滤出质量、反滤结束时间和质量流量都相应增加,但反滤结束时间的增量会逐渐减小;浆液体积的变化不会影响质量流量的变化,而反滤结束时间与浆液体积呈线性增加的关系;随注浆压力的增加,浆液质量流量逐渐增加。同时,土工织物撑开面积的增加率与注浆压力呈线性增加的关系;采用土工织物替代乳胶膜后,节泡内浆液水灰比明显减小,强度得到显著提高。研究能为土工织物改进新型压密注浆土钉的应用奠定基础。     

土工袋加固膨胀土边坡降雨−日晒循环试验研究

为了解复杂气候条件下土工袋加固膨胀土边坡的效果与机制,开展袋装膨胀土边坡降雨−日晒循环试验,观察并分析边坡位移变形、坡面冲刷、降雨入渗等情况,并与素膨胀土边坡进行对比。试验结果表明：素膨胀土边坡在降雨−日晒循环作用下,边坡表面产生的裂隙较多,容易出现土体流失,土工袋则具有良好的反滤和抗冲刷作用,可以减少袋内和下卧层土体的流失,保持边坡的稳定性;土工袋对膨胀土有较好的约束作用,可以有效地抑制其膨胀变形,减小因变形引发边坡失稳的可能性;土工袋有良好的排水效果,雨水能通过土工袋袋间间隙快速地排出,边坡内含水率的增加幅度较小。     

变荷载下连续排水边界黏弹性地基一维固结性状分析

在考虑软黏土流变特性的基础上,结合工程实际,引入连续排水边界条件,建立了变荷载下连续排水边界黏弹性地基一维固结模型。通过分离变量法与常数变易法,求得了变荷载作用及连续排水边界条件下的饱和软黏土一维固结模型的解析解,进一步研究了透水边界条件和土体参数对超孔隙水压力、有效应力的影响。研究结果表明:上下边界透水性的不同会直接影响超孔隙水压力的变化;越靠近透水性大的边界处的土体固结速度越快,且随着其离排水边界的距离减小,对固结速度的影响逐渐增大;另外,软土层的渗透系数、Kelvin体弹簧的弹性模量和黏滞系数等对土颗粒间的有效应力影响较大。     

两种塑料排水板滤膜淤堵特性试验研究

在水力梯度逐级递增的条件下,采用饱和软黏土进行了两种不同塑料排水板（PVD）滤膜（外包土工织物）梯度比试验,探讨两种PVD滤膜的淤堵特性,并结合真空预压软基加固的实际工况进行分析。试验结果显示,随着水力梯度的递增,一种表观孔径大的新工艺PVD滤膜的梯度比呈现先上升后下降的总趋势,并最终趋于稳定,常规PVD滤膜的梯度比总体呈上升趋势,无法趋于稳定。研究表明,不同水力梯度对滤膜淤堵有着较大影响,新工艺PVD滤膜在真空预压实际工况（水力梯度较高）下的防淤堵效果优于常规PVD滤膜。PVD滤膜的淤堵问题与滤膜制作工艺、孔径和软黏土性质有关,其淤堵机制仍需进一步的研究。     

变荷载下连续排水边界粘弹性地基一维固结性状分析

本文在考虑软黏土流变特性的基础上,结合工程实际,引入连续排水边界条件,建立了变荷载下连续排水边界粘弹性地基一维固结模型。通过分离变量法与常数变易法,求得了变荷载作用及连续排水边界条件下的饱和软黏土一维固结模型的解析解,进一步研究了透水边界条件和土体参数对超孔隙水压力、有效应力的影响。研究结果表明:上下边界透水性的不同会直接影响超孔隙水压力的变化;越靠近透水性大的边界处的土体固结速度越快,且随着其离排水边界的距离减小,对固结速度的影响逐渐增大;另外,软土层的渗透系数、Kelvin体弹簧的弹性模量和黏滞系数等对土颗粒间的有效应力影响较大。     

变荷载下连续排水边界粘弹性地基一维固结性状分析

本文在考虑软黏土流变特性的基础上,结合工程实际,引入连续排水边界条件,建立了变荷载下连续排水边界粘弹性地基一维固结模型。通过分离变量法与常数变易法,求得了变荷载作用及连续排水边界条件下的饱和软黏土一维固结模型的解析解,进一步研究了透水边界条件和土体参数对超孔隙水压力、有效应力的影响。研究结果表明:上下边界透水性的不同会直接影响超孔隙水压力的变化;越靠近透水性大的边界处的土体固结速度越快,且随着其离排水边界的距离减小,对固结速度的影响逐渐增大;另外,软土层的渗透系数、Kelvin体弹簧的弹性模量和黏滞系数等对土颗粒间的有效应力影响较大。     

无纺土工织物保土应用中的概率设计准则

保土准则是土工织物反滤准则的重要组成部分,但目前的设计准则保土有余,透水不足。介绍了无纺土工织物的两种孔洞分布曲线,计算了土颗粒透过织物的概率。在理论分析的基础上,提出了一种概率保土准则。该准则对土体中的骨架颗粒和小颗粒透过织物的概率分别加以限制,既能保持土体稳定,又能防止淤堵。     

Filtration and Clogging Behavior of Geotextiles with Roorkee Soils

Geotextile filters are rapidly replacing graded granular filters as the standard of practice in geotechnical design. The objective of the present study is to predict the behavior of the geotextile filter for the locally (Roorkee—India) available soils using three different geotextiles (two nonwoven and one woven). Nonwoven geotextiles are commonly used in filtration applications. This paper evaluates the long-term performance of two needle-punched nonwoven geotextiles and one woven geotextile. Filtration tests on soil–geotextile filter systems were conducted in the laboratory in order to evaluate the filtration and clogging behavior. Laboratory test program, include evaluation of performance of two different nonwoven and one woven geotextile filters in combination with locally available Solani River Sand and Clayey Soil. The paper describes the concept and details of the Fine Fraction Filtration (F³) test and presents data on three different geotextiles, which were evaluated using three different soil types. It is deduced that in all filtration applications, the non-woven geotextile would perform better than the woven geotextile.     

上海深部硬土渗透特性试验研究

上海深部硬土层的沉降显著滞后于水位变化, 本文通过一系列渗透试验进行了相关问题的研究, 包括初始水力坡度, 结核对渗透性的影响, 压力对渗透性的作用, 以及孔隙比与渗透系数之间规律的研究。结果表明硬土的渗透速率与水力坡度之间符合良好的线性关系, 满足达西定律; 大量的致密结核对渗透性影响微弱; 应力增加导致渗透性降低, 渗透系数与孔隙比呈指数规律变化。基于试验成果评价了1989～2007年天然硬土的渗透性变化, 此期间硬土层边界水位下降了近30m, 硬土层的沉降造成了该层渗透性的降低, 但土层的平均渗透系数改变不大。     

海堤土工织物滤层的探讨

研究了波动水流对海堤织物滤层的水力要素及过滤机理。粒径小于0.6 mm颗粒间存在粘着力;同时,由于滤层和堤体的渗透流速不一致,则堤体界面的土颗粒将受水流剪应力的作用。在分析了使土颗粒发生变形的水流剪应力、变形土体周壁的屈服应力和波浪压力等后,根据平衡原理,建立了织物滤层的保土性准则。     

应用主成分分析法研究渗透介质的渗透稳定问题

结合国内多个水电工程的大量渗透试验数据，在多维系统中选择了5项指标：干密度、孔隙比、不均匀系数、渗透系数和临界坡降，采用多元统计中的主成分分析法进行聚类，运用回归分析建立了砂性土、砂卵石土、断层带物质三类渗透介质的渗透模型。将所建立的断层带物质渗透模型应用到单薄山梁断层带的渗透稳定分析预测上，得到了模型计算结果与渗透试验所得结果相一致的结论，说明主成分分析法在渗透稳定分析中具有一定的适用性。