水膜理论在非饱和土中吸力的应用研究

非饱和土中总吸力问题一直是非饱和土土力学研究的一个重要分支。本文引用并引伸了水膜理论,把水膜理论的水膜范围扩展到包括结合水和毛细作用及基质吸力等引起的自由水（重力水）等部分,相应的水膜分离压也包括基质吸力和毛细作用,因此,非饱和土中的总吸力相应地可表示为扩展后的水膜分离压。从广义水膜理论及土性方面分析非饱和土总吸力,探讨了非饱和土中水膜对总吸力的影响,导出了广义非饱和土水膜理论下的总吸力公式,给出了非饱和土总吸力当土颗粒大小不同时与饱和度的关系。理论计算与试验结果吻合较好,表明了广义水膜理论对研究非饱和土总吸力具有一定的指导意义。     

非饱和土粒间吸力研究的若干思考和进展

非饱和土粒间吸力是建立非饱和土有效应力原理和抗剪强度理论的基础前提,从各力的本质、概念、大小等不同角度出发,对目前非饱和土研究中常见的几种吸力进行了详细地对比和分析。基质吸力表示土壤吸水的趋势,强调的是土颗粒与水之间的相互作用,并非土颗粒间的相互作用,与有效应力概念的本质不符,是Bishop和Fredlund强度理论中分别存在着物理意义不明确参数x和φb的根本原因;广义吸力虽然考虑了结构吸力的作用,但仍将基质吸力作为有效应力的一部分,使原本“实用、简化”的目标更加复杂化;附加内压力将基质吸力以及表面张力的作用进行叠加,存在力作用大小上的重复,同时未考虑结构吸力的作用;张力吸力将表面张力沿两土颗粒连线方向的分量——张力吸力和基质吸力进行叠加,一是仍将基质吸力作为有效应力的一部分,二是同样未考虑结构吸力的作用;粒间吸力（湿吸力和结构吸力）考虑了因土体结构性引起的结构吸力作用,同时也考虑了气液界面上收缩膜的效应——湿吸力的作用,基于粒间吸力的非饱和土有效应力及强度理论不仅符合有效应力定义的本质,而且合理地解释了非饱和土中诸如收缩膜张力的方向性、土中应力概念的平均性、土体物理本质的唯一性、随含水率变化的连续性以及对不同类型土的适应性等众多现象。因此,从粒间吸力的角度出发来研究非饱和土的有效应力原理是正确、可行的。     

非饱和土微观结构与粒间吸力的研究进展

吸力是非饱和土研究的重点也是其难点。重点在于自然界中诸多物理现象可以用吸力去解释，难点在于非饱和土吸力的量化测试技术现在还不成熟。非饱和土作为地球表层广泛存在的三相组合材料，其力学性质远远比饱和土复杂，归根结底在于土中水气界面形成的弯液面收缩膜，导致了土体孔隙产生吸力。非饱和土体的强度变形特征就是其内部吸力不断变化的宏观表现形式，其宏观物理力学性质与吸力之间存在一个桥梁——微观结构。对非饱和土微观结构和吸力理论、试验研究的整体把握是完善土力学的一个重要方法。开展对非饱和土液桥动态结构演化及吸力力链分布特性的研究，是全面了解非饱和土力学性能的重要基础之一，也是深入把握和量化非饱和土吸力的重要手段。     

非饱和膨胀土中吸力传递机理与量测方法

本文利用毛细现象、“活塞”模型和“两土粒接触模型”对非饱和膨胀土吸力特性进行研究，揭示了非饱和土吸力传递的特点和机理。对不同的吸力量测方法进行了比较，总结了各种方法的特点，并对轴平移吸力控制技术在非饱和膨胀土三轴试验中的有关问题进行了讨论。     

一维稳态渗流时非饱和土中的基质吸力分布

首先对非饱和土中的土水势和干土吸水过程中土水势的变化进行了定性分析。然后利用水相连续性条件、广义Darcy定律及Gardner关于非饱和土导水系数和基质吸力的经验公式,建立了非饱和土一维稳态渗流情况下基质吸力沿深度变化的关系表达式,并利用差分方法对稳态入渗和稳态蒸发两种情况进行了求解。根据提出的方法,不仅可以方便地得到基质吸力沿深度的分布,而且可以求出水头和导水系数沿深度的变化。     

非饱和抗剪强度指标c、φ值与含水率w的关系

非饱和土力学已经确认了基质吸力与非饱和土的强度指标有关,而基质吸力与含水率有着密切的关系。通过理论和三轴剪切试验分析,探讨了非饱和残积土抗剪强度指标c、φ与含水率ω变化的一般规律;同时结合已经推出的土水特征曲线关系,探讨抗剪强度指标c、φ与基质吸力μ的变化的一般规律。结果表明:随着非饱和土含水率ω增加、基质吸力μ的减小,黏聚力c有减少的趋势,内摩擦角φ变化不大。通过线性回归分析,黏聚力与含水率成半对数线性关系,黏聚力与基质吸力成线性关系。现有的非饱和土实用公式精确性较差,非饱和土抗剪强度指标有待进一步的研究与完善。     

一维稳态入渗时非饱和土基质吸力分布

雨水的入渗和蒸发对土体的其质吸力分布有着重要的影响作用。利用水相连续性条件、广义Darcy定律及Gardner关于非饱和土导水系数和基质吸力的经验公式,建立并求解出非饱和土一维稳态渗流情况下基质吸力沿深度变化的关系表达式。根据所解得的解析解,详细分析了在单一土层情况下参数α、入渗强度q和qlks对基质吸力分布的影响。     

利用常规直剪试验评价非饱和黄土抗剪强度

为了研究一种简化的方法评价非饱和黄土抗剪强度,本文利用常规直剪仪对非饱和重塑黄土进行固结快剪试验,Whatman s No.42型滤纸测试固结前和剪切后土样吸力,研究同一正应力下初始吸力和剪后吸力的变化趋势及机理,并用非饱和直剪测试结果对常规直剪和滤纸法测得的吸力与强度进行了效验。研究表明,土-水特征曲线的进气值和残余值对固结前和剪切后干密度和吸力的变化起控制作用,获得初始吸力与剪后吸力的变化关系。基于Vanapalli模型,提出了利用土样初始土-水特征曲线、有效黏聚力和有效内摩擦角预测非饱和黄土抗剪强度的公式,研究结果简化了非饱和土强度测试方法,节约了时间,为非饱和土抗剪强度理论在工程实践中推广应用提供新思路。     

非饱和土稳态孔隙比变形理论研究

非饱和湿陷性土与湿胀性土分别具有亚稳态孔隙比结构和超稳态孔隙比结构,广义吸力是维持这种结构稳定的主要因素。随着广义吸力的丧失,两种结构均处于一个不稳定的孔隙状态,土体会向一个更加稳定的孔隙比结构发展。超孔隙比结构孔隙比增大,土体产生膨胀,亚稳孔隙比减小,土体产生收缩。基于这一稳态孔隙比理论,建立了广义吸力丧失引起的孔隙比的增量方程,来统一考虑非饱和土的湿陷性和湿胀性变形特性,并通过经典试验数据验证了增量方程的合理性     

考虑基质吸力变化时非饱和土的一维本构模型

当地下水位上升或地面遇水浸润时,土的饱和度将因毛细作用而变化,以此使土体产生变形。其中由于含水量增加而使土的重度增大,从而引起压缩变形;同时含水量的增加而使基质吸力下降,从而引起土的回弹变形,因此最终变形取决于上述两种变形趋势的综合效应。根据广义Hook定律、Fredlund的双应力状态变量及Brooks和Corey关于基质吸力与饱和度之间的经验关系,建立了K0状态下非饱和土的一维本构模型。将这一模型与分层总和法相结合,可以计算基质吸力变化时土的竖向变形。通过研究发现,非饱和土的地面变形不仅取决于土的性质与土层的厚度,而且依赖于土中吸力变化前后的分布及应力状态等因素。所建议的一维本构模型可以用于非饱和土地基上基础的沉降估算。     

某砂岩型铀矿床翼部矿体铀的价态特征及在地浸开采中的意义

层间氧化作用成因的砂岩型卷状铀矿床的原地浸出已在我国北方成功开展多年,对我国铀矿事业产生了巨大的影响,但由于卷状矿体的卷头和翼部矿体物质成份及赋存环境的差异,目前以开采卷头矿体为主,而翼部矿体因技术和经济因素未被开采利用,造成资源的较大浪费.因此从翼部矿体成因入手,展开理论分析和实际采样研究的尝试工作,从倾向和垂向上仔细研究翼部矿体铀矿物成份及铀元素价态变化特征,得出翼部矿体与卷头矿体铀元素价态有所不同,但经过预氧化过程翼部矿体完全可以像卷头一样较易浸出的结论,并且给出了相应的浸出建议方法.     

“探马石砾岩”的地质意义

五台山西段的"探马石"砾岩,原被确认为系甘泉不整合西延部份的底砾岩.经研究认为"探马石"砾岩不是底砾岩,而是构造形成的棒石糜棱岩.     

THE GENERIC STATUS OF "TRIPLECIA" POLOI

One of the common fossils from the Ordovician of central China has been repeatedly described as Triplecia poloi§(Fig. 1)     

“燕山运动”的历史意义

<正> 1927年中国学者翁文灏提出“燕山运动”这个术语,是世界地质科学史的一件大事;它推动了大地构造学及有关学科大大向前发展。因为它的提出不止是阐明了一个地壳运动期,而且从学术理论及找矿实践上说,还有更高层次的意义,故作用特别重大。这主要在于: (1) 它揭露了中国东部大部分地区于中生代中后期发生了强烈的、属于造山型的地壳运动的事实。这种造山运动表现为:强烈的褶皱、断裂(包括逆掩)、拱曲[1953,帕甫洛夫斯基]等构造作用,大量以高硅高碱花岗岩类为主的岩浆活动(包括火山喷发),主要以断裂变质为特色的变质作用,还有发生于一种为作者特名“地洼”的山间     

THE GENERIC STATUS OF "TRIPLECIA" POLOI

One of the common fossils from the Ordovician of central China has been repeatedly described as Triplecia poloi§(Fig. 1)     

《同位素周期表》的试作

元素周期表是按原子的质子数目排列,它们的电子层结构主要体现了元素化学性质的规律,它说明元素与元素之间的差别。当质子数目相同而质量不同或是说中子数目不同时,一般称为同位素。不同数目的质子、电子和中子相结合--质子、电子、中子的矛盾统一体,它反映着原子的结构。因此,根据原子核中的质子、中子组成及其能量分布特征排列成顺序,它可以反映原子的结构和性质,并且反映了原子的形成、发展、转化过程的规律,即说明原子与原子之间纵的关系。     

矿物的"心"与钻石物化性质之间关系的探讨

介绍了矿物（金刚石）中电子－空穴心的形成机理，以及“心”对金刚石物化性质的改变。进而讨论了金刚石不等价类质同象产生的空穴心，可使金刚石具有极强的导热性和导电性。通过论述认为：金刚石的导电性是由空穴心引起的。     

“ABC分析法”在罗家湾电站隧道施工材料管理中的应用

将罗家湾电站施工的材料按所占比重的不同,划分为A、B、C三个部分,分别给予重点、一般、次要等不同程度的相应管理,以达到最经济、最有效地使用人力、物力、财力的目的。对工程施工具有可借鉴的实用价值。     

高喜马拉雅变质岩“夕线石带”的地质意义

通过对聂拉木高喜马拉雅结晶岩系石榴子石带-十字石带-蓝晶石带-夕线石带倒转变质的研究,认为除夕线石带以外的其它变质带主要由固相变质反应形成。夕线石的出现并非蓝晶石或十字石带递增变质所致。"倒转变质"不应包括所谓的夕线石带。实际上,夕线石化与深熔作用之后的溶液（或熔体）活动更为密切。时间顺序上应是递增变质作用及分带→深熔作用→夕线石化,夕线石的出现不是深熔作用的开始,而是深熔作用的结束。夕线石的形成主要与变形作用过程中黑云母和／或钾长石的分解及碱（土）金属组分的迁移有关,关键在于溶液（或熔体）组分沿裂隙迁移过程中发生的组分逐步沉淀,最早沉凝的Al、Si组分形成夕线石和石英,之后陆续有其它的组分的结晶;细夕线石粗粒化即进一步转化形成柱状夕线石的同时形成蠕英结构和斜长石生长边。夕线石化可能与深熔花岗（片麻）岩的上升过程有关。     

"罗汉寺岩群"的基本特征

依据岩石组合,沉积特征,变质变形,岩石化学、同位素等资料,从凤县唐藏地区北带泥盆系中解体出一套浅变质,强变形的变质火山—沉积岩系,并建立"罗汉寺岩群"构造岩石地层单位。根据该岩群中斜长角闪岩选角闪石做K—Ar变质年龄为764 6Ma及区域资料,初步将其划归新元古界,认为它可能是商单构造带长期发展演化的产物之一。