大气作用下膨胀土地基的水分迁移与胀缩变形分析

运用土体渗流和蒸发理论,建立了大气-非饱和土相互作用模型;以现场观测的气象数据作为边界条件,进行了地基土中水分迁移的数值模拟,得到了大气作用下地基土体含水量的动态分布规律。计算结果表明,地基土中含水量变化幅度随深度增加而递减,3.5 m深度以下土体的体积含水量基本不变,从而确定了南宁地区膨胀土地基的大气影响层深度为3.5 m。在此基础上,结合已有膨胀土胀缩性指标的干湿循环效应研究成果,提出了一种同时考虑干湿循环效应和1.0 m深处含水量变化的膨胀土地基胀缩变形计算方法,通过算例将该法与传统方法进行比较,结果显示该法更加符合工程实际。     

膨胀土胀缩等级划分的新途径

膨胀土胀缩等级的划分与施工安全及工程经济核算直接相关,目前对膨胀土等级的划分还处于研究阶段,有的采用胀缩总率eps,有的采用自由膨胀率F_s、液限W_t、膨胀压力P_p等指标,划分方法不同结果也不同。本文从模糊数学角度,对分类中常用的几个因素进行综合评判,进行胀缩等级的划分     

水平向不均匀土对箱基动力阻抗的影响

采用薄层元素法和有限单元法,建立了地基-箱形基础动力相互作用的三维分析模型,该模型可考虑箱形基础周围土的不均匀性影响.利用该模型,分析了水平方向不均匀土对箱形基础的水平和摇摆阻抗的影响.分析了水平方向不均匀土的厚度、剪切弹性模量以及材料阻尼比的影响.分析结果表明:水平方向不均匀土使得箱形基础的各种阻抗均降低,特别是阻抗的虚部.水平方向不均匀土对摇摆阻抗的影响较大.水平方向不均匀土的剪切弹性模量的影响较大而其材料阻尼的影响较小.随着水平方向不均匀土的厚度的增加和基础埋深的增加,其影响增大.     

膨胀土与地形变

本文根据南京地震台短水准场地膨胀土研究的实际资料,指出了在膨胀土发育区进行地形变观测、地震地质和震害调查、烈度小区划等项工作时,必须考虑到膨胀土特性这个因素,以避免失误。     

膨胀土裂隙面强度的直剪试验研究

膨胀土中原生裂隙面的存在往往导致膨胀土边坡的失稳。选取南水北调中线工程南阳段膨胀土进行裂隙面强度试验研究,研究成果表明,裂隙面中填充的灰白色粘土的含水量远高于两侧不含裂隙膨胀土的含水量,裂隙面的峰值强度不仅远远小于不含裂隙膨胀土的峰值强度,而且也小于不含裂隙膨胀土的残余强度。     

非饱和土边坡稳定性分析方法研究进展

总结并分析了在非饱和土边坡稳定性评价方面的研究成果与新进展。首先总结了影响非饱和土边坡稳定性的各种因素,介绍了将基质吸力引入到各种非饱和土边坡稳定性分析方法中不同的实现思路,并讨论了这些方法的优点和不足;然后结合黄土和膨胀土两类非饱和土的特殊性质探讨了这两类土的边坡稳定性分析的研究现状和面临的问题,提出了将非饱和土力学普遍规律与黄土、膨胀土的特殊性相结合是有效解决和发展新的非饱和黄土、膨胀土边坡稳定性评价方法的主要思路和研究方向。     

降低黄土液化势的改性技术分析

提出针对低黏性粉土等易液化土样采用酸化学改性方法。改性后的低黏性土液化试验曲线表明,在50~80 kPa动应力下孔隙水压力上升很小,应力降低很小。该方法能达到有效降低液化势,提高土体强度的目的。     

改性当地土壤技术修复富营养化水体综合效果研究:Ⅰ.水质改善的应急与长期效果与机制

2010年10月-2011年9月在太湖梅梁湾围隔内研究了改性当地土壤絮凝除藻及其对水质改善的应急和长期效果,并结合室内实验研究了该技术防控底泥再悬浮和减少底泥二次污染的长效机制.现场围隔实验结果表明,改性当地土壤除藻30 min后,TN、NO3--N、NH4+-N、TP、PO34--P和Chl.a的去除率分别为66%、57%、60%、93%、92%和98%;长期监测结果表明,与对照区域相比,围隔内的TN、NH4+-N、NO3--N、TP和PO34--P在处理后11个月内的平均值分别降低了39.83%、52.30%、48.53%、18.75%和60.00%.室内再悬浮实验结果表明,改性土壤和沙子抗再悬浮能力较未改性土壤分别提高了3和5倍.室内柱培养结果表明改性土壤絮凝除藻和沙土覆盖相结合可有效提高表层沉积物-水界面的氧化还原电位和溶解氧,使沉积物向水体的TP和TN通量从源逆转成汇,PO34--P和NH4+-N通量大幅度降低.改性土壤技术在利用絮凝除藻快速改善水质后,可通过改性沙/土分层底泥调控分别达到对藻絮体再悬浮的物理控制和营养盐再释放的化学控制,通过将亚表层底泥中的藻细胞分解并被沉水植物根系吸收,可实现对底泥中水华蓝藻复苏和水体富营养化的长效生态控制.     

高含水率疏浚淤泥混合固化轻质土试验研究

疏浚淤泥EPS颗粒混合轻质土是一种新型的轻质土工材料,具有密度小、强度高等特点,在工程中具有广泛的应用前景。本文对高含水率的白马湖疏浚淤泥进行了室内轻质土配比试验,系统分析了水泥掺量、EPS颗粒掺量以及养护龄期等因素对轻质土的密度及无侧限抗压强度这两个重要参数的影响规律。研究结果表明,轻质土的密度主要由EPS颗粒掺量控制,而水泥掺量和养护龄期对轻质土的密度影响较小;轻质土的强度受水泥掺量、EPS颗粒掺量和养护龄期的影响,其强度随龄期与水泥掺量的变化规律与一般水泥土一致,而强度与EPS颗粒掺量之间存在一个阈值。     

强震作用下不同处理方式黄土地基抗震陷性能评价

由于黄土高原区抗震设防标准长期偏低,无法承受强震带来的严重灾害链后果,因此为了提高地基及公路路基的抗强震能力,以强震动荷载为试验输入条件,以强夯、粉煤灰、水泥土等三种地基改性处理试样为研究对象,对其进行室内动三轴试验,寻找针对震陷性黄土工程场地更加经济、科学的抗震陷地基处理方法,研究不同地基改性处理方法在强震动荷载下的残余应变特性,得到强震作用与残余应变的定量关系,并从变形特征和动载振次两个角度对比三类方法的适用性。在此基础上,估算场地不同地基处理方式下的震陷量,给出强震荷载下不同工程场地有效的抗震陷处理方法与评价办法,为黄土场地抗震设计和地基处理提供参考依据。     

Study of swelling-shrinkage regularity of montmorillonite crystal and its relation with matric suction

The swell-shrinking mineral of saturated and unsaturated expansive soil has important effect on engineering mechanical behavior. Based on the swelling-shrinkage change regularity of montmorillonite crystal in this paper, the actions between various interlayers of montmorillonite crystal are generally summarized as two kinds of action potentials-shrinkage potential and swelling potential. Moreover, through the experimental research and analysis, the expression formula for variations of the swelling potential and shrinkage potential with interlayer distance is presented, and the regularity of matric suction variations with interlayer distance is also obtained for unsaturated expansive soil. It may provide a new theoretical basis and research path for further research on the swelling-shrinkage mechanism of expansive soil and matric suction potential of unsaturated soil.     

南阳膨胀土在受荷的湿干循环过程中细观结构演化规律研究

为了研究浅层膨胀土的细观结构在湿干循环过程中的演化规律,研制了可以进行CT扫描的CT-固结仪。在不同压力作用下对南阳膨胀土的原状样及其重塑土样进行多组多次湿干循环试验,并对每次烘干和增湿稳定后的试样进行CT扫描,跟踪观察湿干循环过程中试样的细观结构变化。结果表明:在湿干循环中,土样的膨胀量和收缩量都比较大,经历三次湿干循环之后,相同饱和度下土样体积基本不再变化;增湿和干燥都能使原状膨胀土及其重塑土的结构损伤,第一次烘干之后,土样即产生明显裂隙;随着湿干循环次数的增加,土样裂隙继续开展,土样结构损伤发生累积;上部荷载对裂隙开展有一定抑制作用,并影响裂隙的发育和裂隙网络的形状;原状膨胀土的裂隙围绕第一次形成的主裂隙发育,而重塑膨胀土的裂隙呈龟背状或辐射状;原状膨胀土及其重塑土在湿态(饱和度S_r=85%)时的CT数M_E值均较干态(饱和度S_r=25%)时的M_E值大;湿态和干态的ME值均随湿干循环次数呈近似线性变化,前者的坡度比较平缓,后者则较陡;基于CT数据定义了膨胀土的细观结构参数,提出定量描述湿干循环过程中膨胀土细观结构参数与试样饱和度、湿干循环次数及所受荷载的数学表达式,预测结果与试验资料比较接近。      

基于正交设计的红层软岩改良土压缩模量试验研究

西部地区大型基础性工程项目日益增多,为处理工程开挖出的大量土方,减少工程造价和实现绿色发展的目标,通过对红层软岩改良土进行试验研究,评价其作为路基回填料的可行性.以西北某地铁深基坑项目为依托,首先通过对不同黄土和水泥掺比下红层软岩改良土进行正交试验研究,其次对该改良土压缩模量的影响因素进行分析,并给出最佳配合比,最后对...     

膨胀土地区机场跑道的地基处理研究

为解决在膨胀土山区修建机场时跑道地基处理的问题,以安康地区膨胀土为研究对象,在对现行石灰改良膨胀土施工控制参数常用方法分析的基础上,进行膨胀土及石灰改良膨胀土的膨胀性能和强度的相关试验。研究结果表明:随着石灰掺量的增加,最优含水率增大,最大干密度减小,胀缩潜势呈降低趋势,石灰掺量与最大干密度呈非线性关系,在石灰掺量达到9%时有荷膨胀率变化的规律性很强;相同石灰掺量改良土的CBR与击实功、含水量等因素有关,并不随着压实系数增加而增大。掺加石灰的比例对石灰改良膨胀土的强度增长影响较大,石灰掺量9%时的CBR值明显大于其他掺量;相同压实系数下石灰掺量3%和6%改良膨胀土的压缩性比较接近,石灰掺量增加到9%时其压缩性明显降低。结合试验结果,提出用石灰改良膨胀土对跑道进行地基处理,并以膨胀性指标作为主要控制指标、强度指标作为验证指标来确定施工参数。     

不同环境对水泥土动应力影响的试验研究

为研究腐蚀性介质和动荷载对水泥土力学特性的影响,通过水泥土的动三轴压缩试验,获取水泥土动应力试验参数,分析各种环境对水泥土动强度的影响。试验结果表明,当硫酸钠溶液浓度小于0.03mol/L时水泥土的动强度逐步增大,当硫酸钠溶液浓度大于0.03mol/L时水泥土的动强度又逐步降低;随着氯化钠溶液浓度的增大,其动强度逐步降低;随着腐蚀时间的增加,0.03mol/L硫酸钠溶液的水泥土动强度逐步增大,而0.1 mol/L和0.3 mol/L硫酸钠溶液的水泥土动强度均逐步降低;水泥掺入比和围压越大,水泥土动强度越大;当溶液浓度小于0.03mol/L时硫酸钠环境对水泥土的动强度有增强效应,且浓度大于0.03mol/L时硫酸钠环境对水泥土具有腐蚀破坏效应,且硫酸钠溶液腐蚀效应大于氯化钠溶液腐蚀效应。     

Experimental study and mathematical modelling of soluble chemical transfer from unsaturated/saturated soil to surface runoff

A one‐dimensional, two‐layer solute transport model is developed to simulate chemical transport process in an initially unsaturated soil with ponding water on the soil surface before surface runoff starts. The developed mathematical model is tested against a laboratory experiment. The infiltration and diffusion processes are mathematically lumped together and described by incomplete mixing parameters. Based on mass conservation and water balance equations, the model is developed to describe solute transport in a two‐zone layer, a ponding runoff zone and a soil mixing zone. The two‐zone layer is treated as one system to avoid describing the complicated chemical transport processes near the soil surface in the mixing zone. The proposed model was analytically solved, and the solutions agreed well with the experimental data. The developed experimental method and mathematical model were used to study the effect of the soil initial moisture saturation on chemical concentration in surface runoff. The study results indicated that, when the soil was initially saturated, chemical concentration in surface runoff was significantly (two orders of magnitude) higher than that with initially unsaturated soil, while the initial chemical concentrations at the two cases were of the same magnitude. The soil mixing depth for the initially unsaturated soil was much larger than that for the initially saturated soil, and the incomplete runoff mixing parameter was larger for the initially unsaturated soil. The higher the infiltration rate of the soil, the greater the infiltration‐related incomplete mixing parameter. According to the quantitative analysis, the soil mixing depth was found to be sensitive for both initially unsaturated and saturated soils, and the incomplete runoff mixing parameter was sensitive for initially saturated soil but not for the initially unsaturated soil; the incomplete infiltration mixing parameter behaved just the opposite. Some suggestions are made for reducing chemical loss from runoff. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

复合填料一维冻胀量数值模拟分析

复合填料是以废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯颗粒（EPS）、水泥和水为原料,拌合后形成的一种轻质填筑材料。其中,EPS颗粒含量适当时,能减少或消除复合填料的冻胀和融沉,可作为季节性冻土区的路基填料。假设复合填料中除EPS颗粒外的骨料颗粒、孔隙冰为刚性介质,同时考虑EPS颗粒变形和填料孔隙变形对复合填料冻结过程的影响,在已有的冻土水热耦合分离冰模型的基础上,得到考虑EPS颗粒变形影响的饱和填料一维冻结水热耦合控制方程,进而预测填料的冻胀量。与室内模型试验结果对比表明,本文模型可用于该种具有弹性颗粒复合填料的冻胀量模拟,为工程中冻胀量预测提供依据。     

Vibration characterization of fully-closed high speed railway subgrade through frequency: Sweeping test

This paper presents the vibration characteristics of a new type fully-closed railway subgrade (FCRS) through field frequency – sweeping test. The FCRS, which uses semi-grid modified cement-based compound material as waterproof layer, is designed to solve serious subgrade damage problems induced by expansive soil. Dynamic stress sensors and accelerometers were installed at various locations in FCRS to monitor dynamic response. The results show that the attenuation regularities of dynamic stress and acceleration along subgrade depth were significantly affected by excitation frequency and semi-grid waterproof layer. The pronounced frequency of FCRS investigated in this paper was gently influenced by its layer system, and gradually changed from 20 Hz to 22 Hz as depth increased.