前期土壤含水量对水文模拟不确定性影响分析

前期土壤含水量是影响洪水形成的重要流域物理因素,在该次水文模拟中土壤初始含水量采用新安江日模型计算得出.研究中,通过改变日模型模拟的时间长度TP,来研究初始时刻土壤含水量的变化对洪水模拟精度的影响.结果表明:初始土壤含水量对于洪水模拟的精度有显著影响,不同日模型计算时间可以使次洪初始土壤蓄水量W的变化达到42%,而相应的洪峰偏差达到57.7%.土壤和降雨观测数据分析显示,土壤体积含水量与前期累积降雨量有一定地相关关系.为有效解决传统模型与流域真实物理属性数据的融合问题,初步建立了实测土壤体积含水量数据与模型中土壤湿度参数及前期降雨的经验关系.     

Influence of Water Content on Mechanical Properties of Improved Clayey Soil Using Steel Slag

The use of steel slag fines has been fully investigated and developed as it has similar chemical composition and mineralogy to that of Portland cement. Researchers from home and abroad have done lots of research on steel slag, such as its production, processing, properties, mechanical behavior, cementitious property and so on. This paper describes influence of water content on mechanical properties of improved clayey soil using steel slag and a series of tri-axial compression tests are carried out to study the influence of water content to the admixture of clayey soils and steel slag. Through the test data statistics and analysis, the basic rules of the mechanical properties of these mixed soils were gotten, especially, the optimum steel slag and water content. Through tri-axial compression tests, there are several kinds of specimen failure forms in different conditions of steel slag and water content. The stiffness of steel slag is larger than clayey soil, so the specimen with steel slag would break with an oblique angle whereas the clayey soil specimen would be compressed. Drawn from the experiment, while water content increases, cohesion c increases and internal friction angel φ decreases; however, in general, the maximum stress difference firstly increases, and then decreases. Under the same water content, with the curing period and steel slag content increase, cohesion c increases, internal friction angel φ decreases, however, the stress difference increases. By analyzing the specimen failure forms and the relations of stress difference and axial strain, the relations between stress difference max (σ₁ ? σ₃) and steel slag content and relations between the secant modulus E₅₀ and steel slag content are gotten. It is concluded that when the water content is about 18 % and steel slag content is about 30 %, the stress difference and secant modulus E₅₀ is larger than other cases. Therefore, in soft soil foundation treatment, such steel slag and water content could be chosen in order that the soil strength would be improved. So, judging from the results, the foundation settlement will be reduced by mixing appropriate steel slag and water content.     

温度对FDR测量土壤体积含水量的影响

为研究温度对FDR测量土壤体积含水量的影响,采用基于FDR技术的两种土壤水分传感器TDR-3和PR2,在环境温度范围为5～60℃条件下,对南京地区的粘性土土样进行了土壤体积含水量测试分析.结果表明:基于FDR技术的土壤水分传感器测量土壤水分时存在明显的温度效应,两种传感器所测的体积含水量与温度之间均呈线性递增关系,TDR-3的温度修正系数范围为0.2%～0.3%(v/v)·℃-1,PR2的温度修正系数范围为0.1%～0.2%(v/v)·℃-1.研究成果对于提高FDR测量结果的可靠性具有重要意义.     

Influences of Mineralogy and Water Content on the Mechanical Properties of Argillite

Callovo-Oxfordian (Cox) argillite was investigated in the context of feasibility studies for an underground repository for nuclear waste. In this study, the influence of mineralogical composition and water content on the mechanical properties of the Cox argillite was investigated. The samples were drilled from three representative depths at which the rock formations have different mineralogical compositions. Micro-indentation and mini-compression tests were performed on samples with different water contents. The elastic and failure properties of argillite were determined and were found to be related to the mineralogical composition and water content. Both the elastic modulus and strength decrease with increasing clay and water contents.     

含水率对分散性土抗剪强度特性影响的微观解释

分散性土作为一种水敏性特殊土,具有遇水失稳解体的特性,该特性对水利和岩土工程极为不利。为了加强分散性土力学强度及力学强度影响机理方面的研究,以吉林西部乾安地区分散性土为研究对象,通过直接剪切试验和扫描电子显微镜（SEM）分别对不同含水率（5.0%~24.0%）的重塑试样的抗剪强度（垂直压力50、100、200和300 kPa）和微观结构进行测试与观察。结果表明：1）含水率的增加会导致剪应力-剪切位移曲线从应变软化向应变硬化转变,过渡区间为8.0%~11.0%,转变优先出现在高垂直压力下。2）随含水率的增加,内聚力总体呈下降趋势,拐点含水率分别为17.0%和23.0%,内摩擦角则表现出减小—增大—减小的规律,拐点含水率分别为11.0%和17.0%;内聚力的变化受盐分赋存状态和含水率共同作用,内摩擦角的变化受内聚力和黏滞阻力共同影响。3）在Na⁺作用下,随含水率的升高,黏粒结合水膜迅速增厚,结构单元体逐渐解体,颗粒的胶结作用逐渐减弱;结构单元体由大颗粒向小颗粒转变,土体孔隙由大孔隙向小孔隙发展。4） SEM图像定量分析提取到的土颗粒结构单元体形态参数与抗剪强度表现出良好的相关性（显著性水平p<0.05）,表明抗剪强度的降低是含水率引起分散性土微观结构单元体变化的宏观表现。     

加筋条件和含水率对加筋土抗压强度和应力应变的影响

由滨海盐渍土的盐胀、溶陷和吸湿软化引起的土的低强度和大变形问题,可通过麦秸秆加筋的方法予以应对。加筋土的抗压强度及应力应变特性与麦秸秆的加筋长度、加筋率和土的含水率有关。加筋土的抗压强度试验结果证实：0.25%加筋率的加筋土抗压强度最大,0.20%和0.30%的次之;50 mm加筋长度加筋土的抗压强度最大,70 mm的最小。0.25%加筋率的加筋土应力应变曲线的峰值最大;随加筋长度的增加,加筋率对应力应变的影响程度降低。随加筋长度的增加,加筋土的应力应变曲线由应变软化型渐变为应变硬化型,以70 mm加筋长度的最为明显。低于最优含水率,应力应变曲线存在峰值;高于最优含水率,加筋土逐渐转向塑性变形。总结麦秸秆加筋土的抗压强度和应力应变的变化规律,为后期的三轴抗剪强度及其偏应力应变特性研究提供借鉴。     

非饱和土抗剪强度随含水量变化的试验研究

在土力学中,非饱和土的抗剪强度一直是研究人员所关注的重点。土体的抗剪强度随含水量的不同变化明显。试验以云南某重塑土为研究对象,采用常规直接剪切试验为手段,对不同含水量土样的抗剪强度参数进行测定。试验结果表明,土样的抗剪强度不是单调地随含水量的增加而降低,而是呈现出有起有伏的抛物线状,对进一步认识土体强度随含水量变化规律有积极意义。     

三种降低土料含水量方法的试验研究

从原理分析,采用疏干排水、真空排水、电渗排水都能排除土料中的水分。为了确定能否在工程中使用,对三种方法进行试验。三种方法开始时排水速率较快,都能降低土体的含水量,提高土体密度。得出电渗方法排水效果最好。     

利用TDR对土壤含水量及土壤溶液电导率的同步连续测量

土壤含水量和可溶解的土壤盐分浓度的测定, 对了解土壤盐分的分布及移动具有重要的意义. 在内蒙古黄河流域灌溉玉米田的一个野外实验中, 利用TDR对土壤含水量及土壤溶液电导率进行了同时连续测量. 结果表明: 在降雨量较少的时期内, 当土壤水分从地下含水层向地表面移动的同时, 地下水中含有的盐分也通过作物根区层向地表移动;当灌溉或有强降雨存在时, 土壤表面蓄积的盐分在未能完全溶解于灌溉水及雨水之前, 大量的灌溉水及降雨通过土壤内的大空隙快速渗入土壤下层;余下的水分在完全溶解了土壤表面的盐分之后, 缓慢通过土壤小空隙下渗.     

土壤界限含水率标准物质研制

界限含水率是细粒土定名分类、评价土的工程性质的重要依据,也是黏土矿勘查和工业利用的重要评价指标。不准确的界限含水率测试结果将可能导致严重的工程安全事故,造成人身和经济财产损失。标准物质是保障分析数据准确、可比和有效的重要手段,但当前国内外尚无土壤界限含水率标准物质,可见研制土壤界限含水率标准物质具有重要的现实意义。基于以上原因,本文严格按照《一级标准物质技术规范》(JJF 1006-1994)和《标准物质定值的通用原则及统计学原理》(JJF 1343-2012)等规范和标准,研制了5个土壤界限含水率标准物质(GBW07969、GBW07970、GBW07971、GBW07972、GBW07973)。候选物样品分别采自安徽淮北、山西大同及江苏南京等地,经人工粗碎、烘干、灭菌等加工处理后,采用大型球磨机将候选物样品细碎至粒径小于0.25mm。混匀、分装后每个候选物随机抽取25瓶进行均匀性检验,F实测值均小于临界值F0.05(24,25)=1.96,相对标准偏差(RSD)介于1.16%~2.67%之间,表明均匀性良好。12个月的考察期内进行的5次长期稳定性检验和考虑两种极端环境温度(60℃、-20℃)的短期稳定性检验,均未发现统计学意义的明显变化,候选物样品稳定性良好。经9家实验室采用2种经典土壤界限含水率测试方法联合定值,10mm液限、塑限和塑性指数3个定值指标的标准值分别介于26.3%~39.9%、16.3%~22.2%、10.0%~17.7%之间,梯度系列显著,涵盖了粉质黏土和黏土两种黏性土类别。该系列标准物质可用于仪器设备校准、质量监控、能力验证等技术质量活动,为水工环地质勘查、岩土工程勘察、黏土矿勘查等工作对土壤界限含水率测试数据准确性的要求提供了保障。     

城市热岛效应对土的工程性质影响及灾害效应分析

随着世界各国,尤其我国的城市化进程的不断加快,城市规模不断扩大,城市中高层建筑的密度越来越高,城市热岛效应（UHIE）及其带来的各类环境问题日益突出。对于城市热岛效应的研究目前主要集中在城市范围内的大气部分,对于它对城市赖于存在的地质环境的影响研究很少,而对土的工程性质的影响及其灾害效应常被忽视。从UHIE与城市地下土体工程性质间的关系出发,介绍了UHIE的成因和发展程度,剖析了城市环境中的土体与自然环境中土体的差别以及UHIE影响土体工程性质的方式,初步分析了UHIE对土的工程性质的影响及其引起的灾害效应。分析成果对于开展城市热岛效应环境中土的工程性质变化及其灾害效应研究有重要的指导意义。     

探地雷达测量土壤水含量的进展

包括探地雷达(Ground Penetrating Radar)在内的许多电磁方法正越来越多的应用于近地表水文地质领域。探地雷达技术基于介质的电磁特性,通过介质介电常数和速度的变化来反映土壤的体积水含量。水的相对介电常数为81,而周围介质的相对介电常数约为2~30,这样大的介电常数差异使探地雷达成为监测和分析地下水的有效工具。介绍4种应用探地雷达测量土壤水含量的方法,包括:探地雷达反射波法、探地雷达地面波法、钻孔探地雷达方法、以及探地雷达地表反射系数方法4种方法各有不同的适用条件,其中反射波方法最为常用。     

土样含水率的测量不确定度评定

根据《测量不确定度评定与表示》(JJF 1059—1999)的要求,系统地对土样含水率的测量结果不确定度进行了评定。针对土的含水率试验中的测量结果不确定度的特点,选用了物理性质较均匀的粘性土作为试样,分析了试验过程中影响测量准确性的因素。结果表明:试验条件下的土样含水率测量结果的扩展不确定度为1.6%。     

基于不同初始含水量的软粘土抗剪强度的试验研究

基坑开挖采取的降水措施会引起土体内部含水量的变化，进而影响其抗剪强度参数的变化，文章结合试验结果分析了含水量因素对土的强度影响，并提出粘聚力及内摩擦角的具体计算公式，对于边坡稳定以及地基承载力计算具有一定实践意义。     

冻土未冻水含量与压力关系的实验研究

结合核磁共振仪,利用自行设计的机械加压装置,包括非金属材料制成的耐压试管,确定了冻土对应不同压力和温度的未冻水含量,并计算了相应压力下冻土的冻结温度．实验温度范围为０～－２０℃,压力范围为０～４０ＭＰａ．结果表明,冻结温度随压力增大而呈线性降低;对应不同温度的未冻水含量随压力的增大而增大．     

高含水量软土地基水泥土桩成桩质量试验研究

针对淮盐高速公路淮安段高含水量软土地基的工程地质特性，依据设计文件进行水泥土搅拌桩成桩质量的现场试验研究，提出采用增强剂(石膏)和减水剂(木钙)作为水泥土搅拌桩的外加剂，以保证水泥土桩的成桩质量。提出了保证成桩质量的控制管理措施。     

非饱和土增湿变形的实用计算方法

非饱和土力学研究目前还未进入实用阶段,主要原因在于吸力量测困难。本文提出了用等效吸力代替真实吸力的试验方法。首先以常规静三轴试验得到的原状饱和土以及非饱和土的应力-应变曲线为基础,根据变形等效的原则确定与某一饱和度相当的围压即为等效吸力;然后建立饱和度与等效吸力之间的非线性关系,并验证了该数学公式的正确性;再根据试验结果分析含水量对非饱和土强度的影响,建立了非饱和土的实用抗剪强度公式;最后按照邓肯-张模型的参数整理方法得到了不同饱和度非饱和土的模型参数,探索这些参数随饱和度的变化规律,建立了引入饱和度的非饱和黄土实用非线性模型,并进行了降雨入渗情况下非饱和土增湿变形的计算。结果表明,饱和度最大值为95%,等效吸力最大值为160 kPa,最大水平位移与竖向位移分别为0.6 cm和20.0 cm,均出现在浸水位置。计算结果合理地反映了非饱和土变形的分布趋势,验证了方法的合理性。