海相沉积软土地区人工冻土强度特性试验研究

人工冻土的物理力学指标是地铁隧道工程冻结壁设计参数和开挖的依据。通过对宁波轨道交通一号线联络通道②～⑤海相沉积软土地层人工冻土的室内单轴抗压强度和抗剪强度试验,获得了冻结前后②～⑤土层的比热容、导热系数、内摩擦角和粘聚力的对比结果以及不同温度条件下冻土的极限抗压强度、弹性模量和泊松比结果。试验结果表明:②～⑤土层人工冻结土的物理力学指标较原状土有很大的提高,人工冻土极限抗压强度、弹性模量随温度的降低而增大,近似呈线性关系。各土层泊松比、温度的变化对冻土泊松比影响较小,随温度的降低有一定的减小。在-10℃条件下,冻结前淤泥质土、粘土层的内摩擦角和粘聚力有了大幅的提高,而③1砂土层的内摩擦角增幅较小。     

垃圾填埋场传统封顶和ET封顶的比较研究

针对传统压实黏土封顶系统存在易干燥开裂的问题,提出了一种新型的ET（蒸发传输）封顶系统。分析了压实黏土封顶系统和新型ET封顶系统的工作机制。在降水和蒸发循环补给的条件下,建立了水分在两种封顶系统中迁移的一维数学模型。以9次降水和蒸发循环补给为边界条件,分别模拟了576 h的水分在两种封顶系统中迁移变化规律。计算结果表明,距补给边界越近,含水率受降水、蒸发的影响越显著,且随着深度的增加出现明显的峰值滞后现象。传统封顶中的压实黏土层由于具有低渗透性,致使整层不能得到有效的水分补给。ET封顶中整个土层可以有效地从边界降水中得到补给,同时在蒸发的条件下,把土层中的储水释放。数值计算结果与试验数据的对比表明,计算值和试验数据基本吻合。这些研究成果有助于垃圾填埋场封顶系统的设计作进一步的改进。     

黏土失水开裂演化过程的影响试验

裂隙性为黏土的主要特性之一。探讨黏土的开裂规律,对于分析地裂缝成因机理,开展预测研究具有重要的理论意义和工程价值。通过室内试验,研究了黏土干燥收缩过程中含水率的变化规律。分别制备不同厚度、宽度、含砂量的试样,获得不同条件下黏土失水过程含水率的变化规律。在试验所设定的条件下,土体开裂时的含水率很接近,平均约为33.48%;当样品宽度不变时,土层越厚,含水率变化速率越小;当样品厚度相同时,宽度不同,含水率变化速率几乎相同;当厚度、宽度都相同时,含水率变化速率随含砂量的增大而减小。对于同一样品,土体厚度越大,样品裂隙率越小;土体厚度相同时,样品的裂隙率随着样品宽度的增大先减小后增大,且样品的开裂周期与样品的裂隙率同步变化。     

Experimental and theoretical investigation on the compression behavior of sand-marine clay mixtures within homogenization framework

In this paper, the compression behavior of sand-marine clay mixtures was investigated, both experimentally and theoretically. The test data reveal that the Normal Compression Line of a sand-clay mixture depends on both the sand fraction and the initial water content of the clay matrix. The local stress in the clay matrix σ′_c is approximately close to the overall stress of the sand-clay mixture σ′ for a sand mass fraction of 20%. The stress ratio, σ′_c/σ′, falls significantly with increasing overall stress for a sand fraction of 60%, which may be attributed to the formation of clay bridges between adjacent sand particles. A compression model was formulated within the homogenization framework. First, a homogenization equation was proposed, which gives a relationship between the overall stiffness E and that of the clay matrix Ec. Then, a model parameter ξ was incorporated considering the sensitivity of the structure parameter on the volume fraction of the clay matrix. Finally, a simple compression model with three model parameters was formulated using the tangent stiffness. Comparisons between the experimental data and simulations reveal that the proposed model can well represent the compression curves of the sand-marine clay mixtures observed in the laboratory.     

珠江口海洋软土不排水抗剪强度及循环弱化特性试验研究

为了获得广东珠江口海洋软土的不排水抗剪强度,分别开展了不固结不排水剪切和固结不排水剪切三轴试验、无侧限抗压试验、现场取土离心机正常固结模型地基的T-bar静力贯入试验以及现场十字板剪切试验和静力触探试验（CPT）,并采用土力学经验公式进行计算,确定了珠江口海洋软土不排水抗剪强度沿深度的分布规律,并综合评价了各种方法的有效性。为了获得该区域软土的循环弱化规律,分别开展了循环动三轴试验、现场取土离心机正常固结模型地基的T-bar循环贯入试验和现场单桩水平循环加载试验,揭示了软土循环动模量比与循环次数之间的双对数线性关系,获得了3种试验条件下珠江口海洋软土的循环弱化因子。其研究结果可为该区域海洋建筑物设计提供直接依据,也可为其他类型工程提供借鉴。     

粉质黏土堤防漫溢溃决试验

为研究粉质黏土堤防漫溢溃决破坏过程及其对水流要素和土体性质的响应规律,以河道流量、筑堤土体含水率和孔隙率为变量,在弯道水槽中开展了9组堤防漫溢溃决概化试验.通过试验发现,粉质黏土堤漫溢溃决溃口发展过程可分为垂向侵蚀和横向扩宽两个阶段,垂向侵蚀阶段以"陡坎"后退为主要形式;筑堤土体含水率与孔隙率不仅影响了溃口垂向侵蚀以及横向扩宽速度,而且决定了溃口最终形态,河道流量主要影响堤防溃口的横向扩宽速度;溃口处流速以及下游水位变化受溃口高度的制约.拟合得到土体黏聚力与土体含水率、孔隙率的相关关系式;通过试验数据提出了由土体黏聚力和水流参数表达的"陡坎"侵蚀后退速度计算公式,证明具有一定合理性.     

青藏高原冻结粉质黏土直剪蠕变特性试验研究

针对青海-西藏±500 kV直流联网输电线路工程塔基基础设计问题,在青藏高原五道梁处取地表粉质黏土,制备不同含水率、不同密实度的重塑土样,在-2 ℃条件下进行了直剪蠕变试验。结果表明,冻结粉质黏土剪切蠕变曲线除了在个别较高应力下具有加速蠕变阶段外,大多数蠕变曲线只有非稳定蠕变和稳定蠕变2个阶段,表现为衰减型蠕变。通过长期强度方程计算出冻土长期强度衰减值。冻结粉质黏土长期强度与含水率、密实度密切相关：在含水率较低情况下,冻土长期强度随含水率的增加较为明显,之后随含水率的增加,冻土长期强度逐渐降低;相同含水率情况下,密实度大的冻土长期强度较高。     

竹城公路高液限土与红粘土路用性能的试验研究

通过详尽的室内试验,揭示了竹城公路高液限土与红粘土特殊的路用特性。针对其特点,采用石灰进行高液限土的改性试验,研究其物理力学性质和强度变化规律。研究结果表明,经石灰改性处理的高液限土,液限与塑性指数均降低,膨胀性显著减弱,CBR大幅提升,可用作高等级公路的路基填料。另外探讨了《公路路基设计规范》中关于高液限土与红粘土规定得不够严密的相关内容,为合理有效地利用高液限土与红粘土和补充或修订相应的技术规范做了必要的工作。     

Experimental study on mechanical properties and pore characteristics of the modified lime mortars under freee-thaw cycles北大核心CSCD

石灰土作为路基填料代替宕渣是一种较为经济的方案,但灰土初始强度低、硬化速率慢、碳化时间长,不利于快速施工,需要进行改良研究。利用偏高岭土与石灰发生火山灰反应的原理改良灰土,通过单轴压缩试验和三轴压缩试验,分析改良灰土冻融循环条件下力学参数变化规律,利用图像处理技术提取改良灰土图像表面孔隙,建立孔隙率与强度的关系,并通过研究龄期、石灰含量和含水率变化规律,分析偏高岭土改良灰土的机制。结果表明：偏高岭土能够有效提高灰土材料反应速率,改善灰土力学特性;偏高岭土在一定程度上能够恢复冻融循环导致的灰土力学性能损失,降低冰晶体产生的孔隙;灰土强度达到最优后,其强度随着石灰的增加而降低,而经偏高岭土改良后其强度将继续增加;火山灰反应比灰土碳化过程消耗更多的水分,有效提高了灰土的抗冻性能。     

非饱和红粘土和膨胀土抗剪强度的比较研究

红粘土是对环境湿热变化敏感的塑性粘土,具有一般膨胀土吸水膨胀失水收缩的特性。与普通粘性土相比,红粘土与膨胀土的强度特性更为复杂。它既是土体抵抗剪切破坏能力的表征,也是计算路堑、渠道、路堤、土坝等斜坡稳定性以及支挡构筑物土压力的重要参数。通过试验研究讨论了红粘土与膨胀土的强度特性以及与一般粘性土的差别及其各种影响因素,并探讨了非饱和红粘土与膨胀土的抗剪强度指标与含水量之间的相关关系。试验结果表明,红粘土与一般膨胀土的吸水膨胀规律完全相同。其试验结果可为红粘土与膨胀土地区工程设计与建设提供参考依据。     

冻结粉质黏土三轴抗压强度和变形特性试验研究

通过对-6℃冻结粉质黏土在1～9 MPa的围压范围内进行一系列的三轴压缩试验,分析了冻土的变形和强度特性.结果表明：不同围压下,冻结粉质黏土的应力-应变曲线形态基本相似,而软化程度及初始阶段的硬化速率则有所不同.根据摩尔-库仑准则,得到广义黏聚力和广义内摩擦角随围压的变化规律,同时基于包络线理论建立非线性强度准则,以描述冻结粉质黏土强度随围压先增大后减小的变化规律.     

冻融循环对青藏红黏土物理力学性质影响试验研究

以红黏土为研究对象,使土样在封闭系统下进行不同次数的冻融循环作用,对冻融循环后的冻结土样进行粒度成分和物理力学性质测试,研究不同次数冻融循环作用下冻结红黏土粒度成分和物理力学性质的变化规律。结果表明：粉粒组和黏粒组质量含量受冻融循环作用次数影响较大。红黏土中颗粒在前10次冻融循环过程中向粒径小于0.001 mm及粒径在0.01~0.05 mm范围富集;冻融循环10次之后,随冻融循环次数的增加,粒径范围在0.002~0.005 mm的土颗粒含量明显增加,粒径范围在0.01~0.05 mm的土颗粒含量明显减小,其他粒径范围的土颗粒含量基本不受冻融循环次数的影响。红黏土的液、塑限大体上随冻融循环次数的增加而增加。冻融循环作用对红黏土等效黏聚力强度影响较明显,冻融循环作用10次以内红黏土等效黏聚力强度变化较大,在红黏土地区新修路基应考虑冻融循环作用引起的附加沉降影响。建议采用维亚洛夫或吴紫汪长期强度预报方程预测红黏土长期等效黏聚力强度。     

温度和含水状态对岩石劈裂强度影响的试验研究

岩土类材料的强度强烈依赖于含水率和温度条件.以兰州兰山砂岩为研究对象,分别进行了不同温度（+20℃、-5℃、-10℃）和不同含水率（干燥、天然含水率和饱和状态）条件下岩石的巴西圆盘劈裂试验.试验结果表明,常温下,岩石抗拉强度随含水率增加而急剧减小,试样饱和时软化、崩解,丧失承载能力;在不同负温条件下,天然含水状态的试样抗拉强度最大,干燥状态下最小;在-10~+20℃范围内,干燥岩石强度随温度升高,抗拉强度增大,含水岩石均是随温度升高,抗拉强度减小,但饱和岩石在-5℃时抗拉强度最大.含水率和温度对岩样强度的影响存在临界值,超过临界值,岩样强度随上述因素反向变化.试验结论为岩土类材料劈裂强度的标准化测试及其工程应用提供了重要的基础数据参考.     

太湖疏浚底泥堆场黏土防渗层阻隔污染物的试验研究

底泥疏浚是治理太湖污染的必要途径之一。限于目前国内的经济与技术条件以及疏浚底泥的数量巨大,太湖雪浪底泥堆场只能直接采用下部的天然黏性土层作为防渗层而不加任何处理。为了确保疏浚污染底泥在堆放期间不对周围环境和地下水造成污染,采用渗透与阻隔、静态吸附、动态土柱等试验测定和分析了黏土层对底泥中主要污染物（总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷、化学耗氧量（COD））渗透和运移的阻隔能力,同时得到了可用于分析污染物在土层中运移和转化规律的一些重要参数。试验结果表明,雪浪堆场下部的黏土层对疏浚底泥中的主要污染物具有较强的吸附和阻隔能力。     

Effect of lime and fly ash on swell,consolidation and shear strength characteristics of expansive clays: a comparative study

Expansive soils swell on absorbing water and shrink on evaporation thereof. Because of this alternate swelling and shrinkage, civil engineering structures founded in them are severely damaged. For counteracting the problems of expansive soils, different innovative techniques were suggested. Stabilization of expansive clays with various additives has also met with considerable success. This paper presents, by comparison, the effect of lime and fly ash on free swell index (FSI), swell potential, swelling pressure, coefficient of consolidation, compression index, secondary consolidation characteristics and shear strength. Lime content (weight of lime/weight of dry soil) was varied as 0%, 2%, 4%?and 6%?and fly ash content (weight of fly ash/weight of dry soil) as 0%, 10%?and 20%. A fly ash content of 20%?showed significant reduction in swell potential, swelling pressure, compression index and secondary consolidation characteristics and resulted in increase in maximum dry density and shear strength. Swell potential and swelling pressure decreased with increase in lime content also. Further, consolidation characteristics improved. Compaction characteristics and unconfined compression strength improved at 4%?lime and reduced at 6%?lime.     

胶结砂及半成岩粘土的岩土力学特征分析--以湘阴湘江大桥桥位区为例

胶结砂及半成岩粘土目前处于一种由土向岩石转化的状态.它们和正常意义上的土及岩石均有明显的区别.在组成、结构和构造等方面,它们既具有部分土的特征,又具有部分岩石的特征.本文对湘阴湘江大桥桥位区产出的胶结砂及半成岩粘土的土力学和岩石力学特征进行了分析,对其成因和应用进行了探讨.     

初始偏应力作用对萧山软黏土动弹模量与阻尼影响试验研究

通过对萧山正常固结饱和软黏土进行应力控制的循环三轴试验,着重研究了初始偏应力对动弹模量（土动剪模量）及阻尼比的影响。试验结果表明,在相同的动应变水平下,随着初始偏应力的增加,土体动模量Ed、Edmax 以及Ed /Edmax与阻尼比D都有较大幅度的增加。在试验的基础上,通过指数函数建立了反映动模量Ed、Edmax 以及Ed/Edmax与动应变之间关系的经验公式。同时,采用指数函数建立了阻尼比D与Ed /Edmax关系表达式来间接模拟初始偏应力作用下阻尼比的变化规律。与以往的二次函数曲线相比,得到了更为精确的结果。     

岩溶石山区坡地土壤剖面水分与蒸发特征——以桂林丫吉试验场为例

选取桂林丫吉试验场岩溶石山坡面上典型覆盖土壤的两个单元体为对象,对其土壤剖面层含水量的分布变化、土壤蒸发速率大小及其相关影响因素进行分析研究,结果表明:(1)土壤剖面最大含水率层位于土壤底部与基岩的交界处,中间过渡层土壤含水量最少,表层土壤水分受外界因素影响而变化显著;(2)在夏季岩溶石山区地表蒸发强烈,直径10cm的土壤柱日蒸发量为5~12mL之间,夜蒸发量在0~3mL之间;(3)几天内决定地表土壤日蒸发量(y)大小的因素主要是太阳辐射(x2)和土壤温度(x4),其关系式可表示为:y=18.018+0.001x2-0.691x4。      

中国农业广义水资源利用系数及时空格局分析

为统一核算区域蓝水、绿水资源有效利用程度,构建了农业广义水资源利用系数（E_g）指标,核算中国31个省区粮食生产中的E_g,并基于空间自相关和通径分析方法对其时空格局及成因进行分析。中国1998-2010年E_g为0.588,大部分省区呈随时间增大趋势;E_g相似的省区在空间上显著地聚集,高值省区聚集于西部,低值省区集中于东南地区,且空间聚集现象呈减弱趋势;农业生产管理水平对E_g的影响大于气候要素,社会经济条件影响最小。结合广义水资源利用状况,西南省区可扩大粮食生产规模以发挥E_g较大优势,东北与华北粮食主产区应通过提高E_g以保障粮食安全和水资源可持续利用。研究可发展农业用水效率评价理论同时为国家粮食生产与水资源管理策略的制定提供参考。     

Studies on settling, traction and entrainment of larger benthic foraminiferal tests: implications for accumulation in shallow marine sediments

Settling and traction velocities were measured on optimally preserved tests of larger foraminifera using a settling tube and flume tank. Within larger foraminifera with porcelaneous tests, the peneroplids, Peneroplis antillarum, P. planatus, P. pertusus and Dendritina cf. D. zhengae, are distinguished by low test densities (ca 1·2) that do not change with growth. Buoyancy is high because of low Reynolds numbers and increases in large individuals because of the allometric change of test shape. The fusiform Alveolinella quoyi, with test densities ca 1·6, is characterized by high Reynolds numbers, inducing the weakest buoyancy within porcelaneous larger foraminifera. The highest buoyancy was recorded for the three soritids, Parasorites orbitolitoides, Sorites orbiculus and Amphisorus hemprichii, because of their low test densities (ca 1·25) and the extremely flat, biconcave, plate‐like shape. Flat tests, however, reduce traction and entrainment from smooth surfaces. Within hyaline larger foraminiferat, the amphisteginids show thick‐lenticular (Amphistegina lobifera, A. radiata) to thin‐lenticular tests (A. bicirculata, A. papillosa), influencing buoyancy. Here, high test densities (ca 1·8) decrease with growth in A. lobifera, A. lessonii and A. bicirculata, and remain constant in A. radiata and A. papillosa. Minimum velocities required for entrainment are lower for thick‐lenticular tests and higher for thin‐lenticular tests. Test densities remain constant with growth in the calcarinid Baculogypsina sphaerulata (ρ ∼ 1·78) and decrease slightly in Calcarina gaudichaudii and Neorotalia calcar (starting at ρ ∼ 1·85), all living under extreme hydrodynamic conditions. Density decreases the most in Baculogypsinoides spinosus (starting at ρ ∼ 1·8), resulting in higher buoyancy through low Reynolds numbers. Traction is promoted in spherical tests of Baculogypsina and Baculogypsinoides. Within nummulitids, the thick‐lenticular Palaeonummulites venosus (test density decreasing with size; starting at 1·78) is less buoyant, expressed in high Reynolds numbers, but easily entrained. Thick‐lenticular juveniles and extremely flat adults distinguish Operculinella cumingii, Heterostegina depressa and the giant Cycloclypeus carpenteri. Test densities increase during growth, starting from ca 1·6 and attaining a maximum of 1·8. Buoyancy is low in small tests and high in large tests, while entrainment velocities are reduced as the tests flatten. High buoyancy is also a characteristic of the entirely flat tests in Operculina ammonoides (from deeper regions) and Planostegina operculinoides, which is expressed in the lowest Reynolds numbers within larger foraminifera.