人工冻土声波参数试验研究

用ＳＹＣ－２型声波探测仪，对取自淮南矿区井下冻粘土，冻砂土进行了测定。其声波纵横波速振幅衰减系数及动弹模与冻土温度、含水量、容重的关系均用于幂指数形式较好地描述。其中容波速，动弹模及振衰减的影响最大；其次为温度、含水量；冻土振幅度衰减系数对其物理参数变化的敏感性大于波速。另外还研究了冻粘土与冻砂土怕波特性差异、截载大小及加载时间对冻土怕特性影响。     

缩短核磁共振测定冻土未冻水含量实验时间的方法

为利用核磁共振(NMR)技术更快地测试得到冻土中未冻水的含量, 首先对传统的单试样测试方法进行了分析, 探究了其实验时间过长的原因. 然后, 基于传热学中的集总参数法, 研究了小体积试样在空气中以自然对流传热为冷却方式的温度变化特征. 根据试样温度与时间的对应关系, 提出了多试样连续测试法. 最后, 以一种黏土为例, 分别利用多试样连续测试法和单试样测试法测量了土样冻结过程中NMR信号强度随温度变化的关系. 实验结果表明: 二者的测量结果非常接近, 但连续测试法耗费的时间非常少. 综合比较两种利用NMR技术所耗费的时间和实验结果的精确程度, 多试样连续测试法是可行的.     

未冻土和高温冻土中桩基承载性能试验研究

以青藏铁路清水河特大桥旱桥桩基为原型,针对围土未冻结、均匀高温冻土中的桩基稳定问题,进行了室内物理模拟试验。研究了未冻土和高温冻土两种条件下桩基承载力的特性,试验得到了高温冻土中的桩基承载力是未冻土中11.6倍的结论,为青藏铁路工程的长期安全稳定评价与预防措施的制定提供了一定的参考依据。     

岩石热导率与声波速度的相关分析

本文分析了热导率与纵、横波之间的相关关系;探讨了影响波速测试的几个主要因素;指出用超声检测技术测试岩石热导率是可行的。     

水对不同岩石声波速度影响的研究

通过分析不同成因类型岩石的声波速度,提出了水对不同岩石声波速度的影响,从岩石孔隙及隐微裂隙的发育程度及岩石的水理性质解释了在水的作用下岩石声波变化规律,利用这些规律可以初步判断岩石的隐微裂隙发育程度及水理性质。     

二维声波方程稳健迭代速度反演

从二维声波方程初、边值问题出发,通过引进一个广义幂指数误差分布函数,以及对波动方程的Ｌｉｐｐｍａｎ－Ｓｃｈｗｉｎｇｅｒ方程的解进行Ｂｏｎ近似,导出一个残差加权迭代最小二乘（稳健迭代）算法,进而实现对地下介质剖面的速度结构以演计算。模拟计算表明,本方法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,是求解声波方程反演问题的一种有效方法,同时也为地下介质的速度分布成像提供一种新的技术。     

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．     

冻土未冻水含量的量热法试验研究

冻土未冻水含量不但是评价冻土中水分迁移特性的重要指标,而且也是冻土热工计算中常用的参数。采用未冻水测量方法中的经典量热法对采自中俄石油管道工程大庆－漠河段沿线大兴安岭多年冻土带的6类典型土样（共76个）进行了-0.5、-2、-5、-10℃左右负温下的未冻水含量测试。分析了负温温度t、土质类型和初始含水率wo对未冻水含量wu的影响及其变化规律。通过统计分析,给出了6类土在上述4个给定温度下的未冻水含量代表值及其幂函数wu=at-b方程中的参数值。将黏土、粉质黏土、粉土和泥炭质土各给定温度下的未冻水含量对塑限wp归一化,得到各土类各温度下未冻水量系数值。对其进行幂函数拟合得到wu-wp-t经验计算公式。将温度、土质条件和初始含水率3影响因素进行综合分析,得到各类土在给定温度下的wu-wo-wp关系的二元一次线性回归经验方程式,为实际工程应用提供参考。     

冻土未冻水含量的低场核磁共振试验研究

采用低场核磁共振技术测试了冻融循环过程中不同土质、不同NaCl离子浓度饱和试样的未冻水含量,结合T2分布曲线从微细观角度分析了冻融过程中未冻水在孔隙赋存分布情况。试验结果表明：冻结过程可分为过冷度段、快速下降段、稳定段3个阶段,而融化过程仅存在稳定段、快速融化段,并不存在与过冷现象对应的过热现象。冻结时大孔隙的水首先冻结,而融化时孔隙水的增加却是从小孔隙开始的,这是由水分热动力学势能的差异导致孔隙水冻结和融化在时间上的有序性。并且分析了冻融循环中土质类型、离子浓度对未冻水含量的影响,以及探讨了冻融过程出现的滞后现象的原因。     

基于未冻水含量的冻土热参数计算分析

为提升冻土温度场预测精度和减少热参数测试工作量,根据饱和冻土的土、水、冰三相组成,对基于导热系数的冻土未冻水含量反演公式进行了推导。根依据干土和饱和土体的二相构成,推导了适用于土体矿物导热系数预估的计算公式。实测了粉质黏土在不同负温下的比热和导热系数值,分别结合比热确定未冻水含量的递推方法和基于导热系数建立的冻土未冻水含量反演公式,计算得到了粉质黏土在不同负温下的未冻水含量。基于实测和反演获取的未冻水含量,确定了随不同负温变化的冻土导热系数、比热和潜热。将基于冻土未冻水含量确定的热参数代入数值计算软件ABAQUS,获取不同计算热参数下的冻土瞬态温度场计算值。分别将各温度场计算值与模型试验实测值进行了比较,结果表明,从未冻水含量角度出发对冻土温度场计算用热参数的测试工作量进行缩减是可行的;基于Johansen法反演获取未冻水含量,进而确定的热参数能够较好地预测冻土温度场。     

用脉冲核磁共振法及物理解吸试验测定的冻土中冰和未冻水之间的关系

水向冻结锋面迁移将产生冻胀,而冻胀常常会导致各种建筑物、道路和飞机跑道的严重破坏。这给寒区工程建筑带来了种种困难。在部分冻结的冻土—水体系中,水将通过冻土体从温度高处向温度低处迁移,这种水分迁移也会引起冻胀。这就是所谓的次冻胀。这种次冻胀作用已引起了许多建筑工程师的关注。     

声波速度-频移衰减联合层析成像检测技术

混凝土构件中存在的诸如松散、空洞、缝隙夹层等缺陷,不仅造成声波速度的变化,而且对声波具有较强的吸收衰减作用,利用声波速度CT和衰减CT联合检测技术是检测混凝土构件工程质量的有效方法。介绍了声波速度CT检测原理和SIRT算法、接收波信号频移与介质衰减吸收系数的关系,导出了适用于CT成像反演算法的介质吸收因数沿射线路径的积分与频移参数的关系表达式。对存在松散和空洞缺陷的两种混凝土构件模型的声波检测结果,分别进行了速度CT和频移衰减CT处理,处理结果表明,声波速度和频移衰减联合层析成像检测技术能够获得更加准确可靠的检测效果。     

气泡半径和含量对含气泡海水声波速度的影响

通过对含气泡的海水水体声波速度的研究,分析了气泡半径和含量对海水声波速度（声速）的影响。气泡半径与海水深度的关系为,随着海水深度变浅,气泡半径逐渐增大。声速与气泡半径的关系为：气泡含量很小时,随着气泡半径的增大,声速先逐渐增大,然后保持平稳,最后缓慢减小,且声速变化幅度较小;气泡含量逐渐增大时,随着气泡半径的增大,声速都逐渐增大,且气泡含量不同,声速变化范围不同。声速与气泡含量的关系为：气泡含量较小时,气泡含量增加,声速逐渐减小;气泡含量较大且气泡半径小于临界半径时,气泡含量增加,声速逐渐减小,气泡半径大于临界半径时,气泡含量增加,声速先减小后逐渐增大,并且在气泡含量逐渐增大的不同阶段,声速的变化范围不同。     

径压法冻土抗拉强度测定中试样长度的影响

本在论证了径压法测定冻土抗拉强度具有良好规律的基础上，进一步探讨试样长度对测定结果的影响问题以及计算方法的修正问题。长度为２５－１３０ｍｍ的７种试样在不同温度和机速下的试验结果表明，试样长度对径向压裂法的测定结果无实质的影响。在通常范围内，试样的长径比问题可以不予考虑。在同样温度和机速下，径向压裂法的测定值接拉伸的抗拉强度小得多；但在不同温度和机速下，两种结果的比例相当接近，可用统一比例系数Ｋ对     

声波速度与注浆固结体单轴抗压强度关系的试验研究

为将声波速度应用于注浆质量检测中,就声波速度与注浆固结体单轴抗压强度之间的关系进行了研究。在扼要介绍了室内声波测试方法的基础上,重点论述了利用回归分析方法,研究声波速度与注浆固结体单轴抗压强度的相关关系,并给出了声波速度与注浆固结体单轴抗压强度关系的数学模型。