频域反射分析法测定土壤含水率标定试验研究

对滑坡体土壤含水率进行长期和连续的监测,有利于对滑坡体的变形分析和安全预警。为了提高频域反射分析法（FDR法）测量土壤含水率的精度,通过室内标定和现场标定相结合的方式,对使用FDR法测定野外现场滑坡土壤含水率进行了标定。通过对比分析FDR法和烘干法测得的土壤含水率数据,探讨电压信号、含水率、绝对误差和相对误差之间的对应关系,并建立函数模型。试验结果表明:FDR法测定的土壤含水率较烘干法偏高;通过线性、多次曲线及指数形式对试验数据进行拟合和回归分析,最终确定四次曲线作为标定方式,标定后测得的土壤含水率精度明显提高,平均绝对误差可控制在2%以内。该方法可用于类似条件下FDR法测定土壤含水率的标定。     

延吉膨胀岩膨胀力的水-力路径效应与应用适宜性分析

膨胀力是膨胀岩土地区工程设计和施工中的重要参数,目前常用的膨胀力试验方法主要有膨胀反压法、平衡加压法和加压膨胀法3种。膨胀力大小容易受试验方法的影响。为了研究试验方法对膨胀力的影响,以延吉膨胀岩为研究对象,采用上述3种方法开展了不同初始含水率试样的膨胀力试验,分析比较了3种试验方法的特点和适用范围。结果表明,膨胀力具有强烈的水-力路径效应,3种方法确定的膨胀力存在较大差异,膨胀反压法测得的膨胀力最大,加压膨胀法最小;3种方法确定的膨胀力与初始含水率之间存在明显的线性负相关关系,随着试样初始含水率的增加,不同方法得到的膨胀力与初始含水率的关系曲线逐渐靠拢,水-力路径对膨胀力试验结果的影响逐渐减弱,每一种方法有其自身的特点和特定的适用范围,膨胀力测试应该根据实际工况选择合适的试验方法。     

磷石膏物理力学特性初探

通过大量的室内试验,研究了磷石膏的烘烤温度与含水率的关系、烘烤时间与含水率关系、溶解度与温度关系。按土工试验规范进行试验,测得磷石膏的含水率随着烘烤温度的升高而增加,也随着烘烤时间的增长而增加,但是含水率应该是一个恒定的指标,所以磷石膏的含水率的测定不能按照现行规范进行,必须加以改进。建议在55～60℃条件下烘烤36 h或更长时间来测定磷石膏的含水率。从试验还可以得知磷石膏有一定的溶解度,且其溶解度随着温度的升高而降低。也正是由于磷石膏的溶解特性,所以在进行渗透试验和三轴剪切试验时要使用室温条件下的饱和磷石膏溶液替代水,从渗透试验结果来看,磷石膏坝渗透特性不同于一般的尾矿坝,其垂直渗透系数要大于水平渗透系数。从磷石膏的固结不排水三轴剪切试验可知,磷石膏是一种有明显的剪胀性的材料,在剪切条件下其破坏发生在孔隙水压力为负的情况下,且其破坏时的应变受围压的影响不明显。利用磷石膏的剪切破坏发生在负孔压的这一特性,理论上可以通过坝体内孔压变化的监测来预测磷石膏坝的安全性。     

含单一滑面岩石试件滑动过程的模拟实验研究

根据设计的实验装置．对含有单一滑面岩石试件滑动过程进行模拟实验研究，得到了滑动过程、动摩擦阻力系数、阻尼系数等随滑动速度的变化规律，同时测得动摩擦力系数、阻尼系数随压力的变化关系。实验证实在一定的速度范围内，随着滑块的相对滑动速度不断增加，阻尼力反而减小，这种现象就是负阻尼。     

震后茂县牟托村堆积物特征与植被分布关系

"5·12"大地震后,茂县牟托地区的地形地貌和生态系统受到很大的破坏。本文对茂县牟托地区典型斜坡的植物生长状况、土壤颗粒组成、土壤含水率进行了调查分析,获得了土壤颗粒大小、渗透性、含水率与植物生长之间的关系;研究表明,土壤颗粒组成中,细颗粒所占比例越高,其渗透系数越小,土壤含水率越大,植物的生长状况愈佳;土壤细颗粒所占比例相近的情况下,含水率高的地区植物生长好。根据研究成果,结合生态恢复的技术和方案实施的安全性以及可行性,提出水泥喷灌、修筑挡水阶梯和排水沟、种植植物等生态恢复的方案以及保持斜坡稳定的措施。     

温度对土壤介电常数的影响规律研究北大核心CSCD

介电常数是频域反射法测定土样含水率的关键参数之一。为获取温度对土壤介电常数的影响规律,利用矢量网络分析仪测得不同含水率、含盐量的试样在不同试验温度下的介电常数。通过分析土样介电常数随不同因素的变化规律,最后建立了介电常数与温度的关系。结果表明:温度对土样介电常数的影响主要表现在冰水剧烈相变阶段。当温度低于某一温度或者高于冻结温度后,介电常数受温度的影响较小。负温条件下,土样介电常数随含盐量增大而增大。引入阶梯函数建立的三阶段模型,可有效描述土样介电常数随温度的变化规律。     

利用原位浸水试验计算非饱和黄土基质吸力方法研究

精确计算非饱和土渗透系数时需要考虑土体的负孔隙水压力水头值,即基质吸力。然而基质吸力的准确测定有一定难度,通常室内试验与现场测定的结果相差较大,影响实际工程应用。提出一种全新的算法,即利用原位浸水试验数据对土体基质吸力进行计算,利用Green-Ampt入渗模型结合浸水坑水面下降速率和水分传感器测定的浸水渗透速率之间的差值计算出地层负孔隙压力水头值。选取黄土–古土壤互层场地开展原位浸水试验,根据试验数据计算出第一层厚度为4 m的黄土的负孔隙压力水头值为233 cm,第二层为厚度2 m的古土壤层的负孔隙压力水头值为124 cm;应用该算法预测出在浸水坑以下8.4m处地层基质吸力消减为零。本研究是对黄土地层基质吸力计算的一种新尝试。     

甘南玛曲沼泽湿地土壤微生物量、理化因子与土壤酶活的关系

对甘南玛曲沼泽湿地6个样地的微生物量与土壤酶活性及其土壤理化性质之间的关系进行了研究.结果表明:纤维素酶活性在冬季达到高峰,其余5种土壤酶活性分别在春季和秋季达到高峰;硝化细菌数量与过氧化氢酶、纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶有较显著的负相关关系;微生物量与酶活性之间存在极显著相关关系,其中微生物量因子中的放线菌、氨化细菌、硝化细菌和土壤酶活性因子中的酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶是引起相关性的主要因素;酸性磷酸酶活性与土壤含水率、pH值、硝态氮含量、氨态氮含量都有密切的关系,过氧化氢酶活性可以通过有机质的含量来反映,脲酶活性可以通过土壤的含水率来反映,碱性磷酸酶活性可以通过电导率来反映.     

膜孔灌溉下土壤入渗特征的多因素分析

为了研究土壤容重、初始含水率、压力水头、黏粒含量和入渗时间5个因素对膜孔灌自由入渗特性的影响,根据正交试验设计12组试验（9组试验,3组验证试验）。通过开展室内膜孔灌试验,研究了多因素交互对膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量、入渗率及平均体积含水率增量的影响,并分别建立了单位膜孔面积累积入渗量和湿润体内平均体积含水率增量与各影响因素之间的经验模型。两模型的均方根误差分别为0.032 cm、0.006 cm3/cm3,相关系数均大于0.97,决定系数均大于0.95（P<0.01）,经验证模型计算值与实测值相对误差均在±13%范围以内。研究表明:压力水头对单位膜孔面积累积入渗量影响不显著（P>0.05）,初始含水率对其影响显著（P<0.05）,而土壤容重、黏粒含量和入渗时间对其影响极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为入渗时间、黏粒含量、土壤容重和初始含水率;湿润体内平均体积含水率增量不受入渗时间影响,4个因素对其影响均极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为初始含水率、土壤容重、压力水头和黏粒含量。研究成果可为进一步优化膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据。     

非饱和低渗砂岩突破压力试验研究——以柴达木盆地东部石炭系砂岩为例

突破压力是气藏开采和盖层评估中的重要参数。文章选取柴达木盆地东部石炭系低渗砂岩岩心3块,对每块岩心进行6个不同含水率下的突破压力试验。通过XRD、XRF分析方法对砂岩的矿物成分、化学成分进行定量测试;利用氦气双室法与压汞试验对砂岩的孔隙度和孔径分布特征进行分析;用CH4气体模拟渗流试验对砂岩的绝对渗透率进行分析。结果表明:研究区低渗砂岩孔隙度在9.02%~10.96%之间,平均孔隙半径在0.1082~0.3709 μm之间,绝对渗透率在0.008~0.012 mD之间,干岩石突破压力值在0.05~0.19 MPa之间,饱和岩石突破压力值在1.51~2.73 MPa之间。黏土矿物遇水膨胀对孔隙结构不会造成显著性改变,因此对突破压力没有明显影响。影响突破压力的主要因素是孔隙结构和含水率。试验结果表明突破压力与岩石孔隙大小之间呈现负相关的关系,随着平均孔径和中值半径的增大,突破压力随之降低。本研究得到了突破压力与含水率之间的定量函数关系:突破压力随含水率增加呈指数函数形式增加。     

等向固结饱和黏土卸载孔压特性的试验与理论研究

负孔压可以为饱和黏土地基的结构基础提供抗拔阻力,准确计算负孔压的大小对研究上拔承载力的意义重大。通过等向固结的三轴伸长试验研究了卸荷状态下饱和黏土中孔压的发展规律,提出了计算超静负孔压的方法;结合修正剑桥模型和Henkel孔压理论,揭示了卸荷作用下超静负孔压产生的机制,合理地解释了在卸荷过程中超静孔压由负转正的过程。研究表明,卸荷试验条件下广义剪应力产生正孔压,而平均主应力对孔压的贡献为负,卸荷初期广义剪应力产生的正孔压不足以抵消平均主应力产生的负孔压,因此,超静孔压呈现负值。研究成果为负孔压预测以及上拔承载力研究提供了理论依据。     

淤泥质软土在冲击荷载作用下孔压增长模式

通过室内淤泥质饱和软粘土的动力固结试验,考虑不同锤重和落距组合情况,对冲击荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力的动态响应特征进行分析。试验结果表明,孔隙水压力和冲击击数之间是双曲线对应关系,高围压下冲击荷载激发的孔压随击数增长的速率快,超固结软土在冲击过程中孔压出现了负值。冲击荷载对土体产生的附加应力能导致孔压上升,孔压消散使得土体内有效应力增加,强度提高。对强夯施工中以孔压控制施工质量具有指导性意义。     

冻融循环过程中土体的孔隙水压力测试研究

冻融循环对土的结构以及物理力学性质有着重要影响,其变化与冻融过程中的孔隙水压力变化有密切关系。但土体冻结过程中的孔隙水压力测试一直是冻土土工测试试验的技术难题。针对这一难题,研发了一种适用于冻结土体孔隙水压力测试的探头,并对砂土和粉质黏土在冻融循环过程中的孔隙水压力发展变化进行了实时监测,获得了圆柱试样冻融循环过程中不同深度处的孔隙水压力变化过程。在冻结过程中,粉质黏土形成冻结缘区及可视的分凝冰,而砂土则无冻结缘及分凝冰的形成。冻融循环过程中土体内部的孔隙水压力变化受温度、冻结速率、冻融循环以及土质等因素的影响。孔隙水压力随温度的循环变化而经历周期性变化：冻结过程中,孔隙水压力不断下降,吸力不断增加;融化过程中,孔隙水压力增大。而冻结速率、冻融循环及土质主要对孔隙水压力降的幅值变化产生影响。此外,冻结锋面位置附近孔隙水压力的下降、吸力的增加,正是水分由未冻区向冻结区迁移的主要驱动力。根据以上试验结果及其理论分析发现,所研制的孔隙水压力探头具有一定的实用性。     

夯扩挤密碎石桩加固液化砂土地基的动力数值分析

砂土液化问题一直是土动力学与岩土地震工程研究领域的重要课题之一。基于南水北调中线某工程,通过现场和室内试验获取土体的物理力学参数,利用岩土数值分析软件FLAC3D对夯扩挤密碎石桩加固干渠液化砂土地基进行了动力数值分析。结果表明,由于夯扩挤密碎石桩的排水作用,干渠底部饱和砂土地基中的超静孔隙水压力和孔压比与加固前相比明显减小;干渠渠道底部饱和砂土中的监测曲线表明,随着地震荷载持续时间的增加,饱和砂土地基中超静孔隙水压力和孔压比峰值较加固前大幅值降低,且时程曲线达到峰值之后也由加固前的基本保持不变改为迅速消减降低;由于夯扩挤密碎石桩的排水和挤密作用,有效消除了干渠渠道底部以及渠堤坡面外侧平台至坡脚底部砂土层的液化现象,加固后干渠底部饱和砂土地基中没有液化现象产生。     

循环荷载作用下水泥土桩复合地基模型试验研究

设计并完成了循环荷载作用下水泥土桩复合地基的模型试验。对水泥土桩复合地基的竖向附加应力、桩土应力比、孔隙水压力及沉降等问题进行了研究讨论。结果表明,（1）水泥土桩加固饱和软基后发生了应力重分布;（2）循环荷载作用下复合地基桩土应力比受加荷周数、循环应力比和置换率等因素的影响较显著;（3）水泥土桩加固饱和软基降低了孔压值,减小了由于孔隙水压力的消散而产生的工后沉降;（4）水泥土桩复合地基在循环荷载作用下桩顶和桩间土变形并不协调,桩顶永久沉降小于桩间土永久沉降,且加荷周数越大这种趋势越显著。     

Dynamic response and pore pressure model of the saturated soft clay around the tunnel under vibration loading of Shanghai subway

This paper studies the saturated soft clay around the tunnel between Jingansi Station and Jiangsu Station of Shanghai subway line No.2. The continuous dynamic monitoring is conducted by means of embedded earth pressure piezometers and pore piezometers around the tunnel. The response frequency and stress amplitude of the saturated soft clay are studied with the distance from the tunnel due to the subway vibration loading. A formula is proposed for the attenuation of the dynamic pressure response in the soil. Then, based on the continuous field monitored data, and using the laboratory GDS (Global Digital System) test apparatus, the developing law of the pore water pressure of the saturated soft clay around tunnel is explored with the distance. By the GDS test, the model of the increasing pore water pressure of the saturated soft clay is put forward under the vibration loading. It is also amended by field monitored data. Finally the model is obtained. The result offers a valuable reference to the design, construction and the safe operation of the subway tunnel.     

盾构隧道施工引起的土体初始超孔隙水压力分布研究

盾构施工会对周围土体产生扰动,形成超孔隙水压力,引起工后固结沉降。运用应力释放理论推导与衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力计算公式。假定扰动范围边界呈圆弧状,确定初始超孔隙水压力的分布范围;同时运用应力传递理论,推导分布范围内任一点土体的初始超孔隙水压力计算公式。通过对实测资料的分析可知,计算值与实测值吻合较好。算例分析表明,与衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力呈近似圆形（顶部小、底部大）;随着到衬砌的径向距离增加,土体初始超孔隙水压力呈凹曲线形状;隧道底部的等值线最密,即变化最快;隧道顶部上方土体、不同深度处土体初始超孔隙水压力,以隧道轴线处为最大,呈现类似Peck曲线形状。     

地铁振动荷载对下穿越盾构开挖面孔隙水压力的影响

盾构穿越饱和砂土地层中的运营地铁时,在地铁列车振动荷载的作用下开挖面前方土体中会产生超孔隙水压力,影响开挖面稳定,通过动三轴试验对不同类型砂土在地铁列车振动荷载的作用下的超孔隙水压力增长规律进行了研究。研究表明,随着地铁列车振动荷载振幅的增大,超孔隙水压力逐渐增大,当振幅不大于10 kPa时,超孔隙水压力的增加并不明显;开挖面支护力减小,会使振动荷载对超孔隙水压力的影响增强,而且这种影响对土体竖向应力卸荷比土体水平应力卸荷更为敏感;在饱和松散细砂地层中,地铁列车振动荷载对超孔隙水压力的影响最为显著;地铁列车振动荷载引起的开挖面超孔隙水压力绝对数值不大,但能使泥水盾构泥膜承受的压力差至少减小约33%。     

原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应

为研究应变速率对原状膨胀土力学性状的影响,通过GDS三轴试验系统进行了不同速率和围压下的固结不排水三轴剪切试验,分析了应力−应变曲线、孔隙水压力、剪切强度以及破坏模式随应变速率的变化规律。结果表明：不同应变速率下,膨胀土应力−应变曲线均呈应变硬化型。随着应变速率的增加,不排水剪切强度单调递增,引入应变速率参数ρ_0.9后发现,不排水强度增长率为14.3%～23.2%,平均值为18.4%。低围压下,应变速率对孔隙水压力影响较小,随着围压的增大,孔隙水压力的发展趋势由软化型转变为硬化型,孔隙水压力峰值随应变速率的增大而减小。原状膨胀土应变速率效应与其多裂隙性密切相关,破坏形式表现为小应变速率下主剪切带与次剪切带共存,大应变速率下仅有主剪切带,裂隙或多剪切带的出现强化了膨胀土强度的应变速率效应。