非饱和土土力学工程应用方法

通过引入文[1]提出的广义朗肯土压力计算公式,本文针对非饱和土主动(被动)土压力计算问题提出了工程应用方法,能够把非饱和土土压力理论应用于实际工程。该方法可以推广到非饱和土地基承载力、边坡稳定等其他领域,从而为非饱和土土力学理论应用于工程实践提供了一个新的思路。     

Gibson地基的一维固结解

针对单层Gibson地基模型,运用Laplace变换,求得了单层Gibson地基的一维固结问题,得到了频域内的通解。通过Laplace逆变换,即可计算单层Gibson地基在任意荷载下的一维固结特性。此外,结合工程实例,对解进行了探讨,揭示了单层Gibson地基的固结特性。     

天然硅藻土的应力水平与孔隙空间分布的关系

采用压汞法研究了不同固结压力作用下具有强结构性的天然沉积硅藻土的微观孔隙入口孔径分布与应力水平的关系。研究结果表明：当应力水平小于固结屈服应力时,具有强结构性的天然沉积硅藻土的微观孔隙入口孔径分布几乎与应力水平无关,而当外加应力水平达到固结屈服压力时,虽然总体孔隙空间体积几乎与天然沉积状态时一样,但其微观孔隙入口孔径分布则发生显著变化。在屈服后阶段,随着应力水平的增大硅藻土的孔隙空间体积逐渐减少,最大孔隙变小,整体孔隙空间的孔径趋于均匀。并对微观结构变化与宏观力学特性的内在联系也进行了初步探讨。     

西安南郊和陕北长武土壤CO2 释放量研究

本文根据NaOH溶液吸收CO2的方法,对西安南郊和陕北长武地区土壤CO2释放量进行了昼夜观测。观测结果表明,不同地区土壤CO2释放量存在差异,气候偏冷偏干地区土壤CO2 释放量较小,气候偏热偏湿地区土壤CO2释放量较大。陕北长武土壤CO2释放量变化再次证明,从当日早晨至次日早晨, CO2释放量具有由低变高再变低的规律; CO2释放量相对于大气温度的日变化具有滞后性,滞后时间为4～6小时;土壤CO2释放量白天较少,夜间较多; CO2释放量变化显示,在土层深厚的地区,土壤微生物夜间活动强度总体应比白天大。      

封闭酸溶-盐酸羟胺还原ICP-MS法测定土壤沉积物岩石中的痕量碘

碘是活跃元素,价态多,各价态间易相互转化,化学性质不稳定,使用ICP-MS测定土壤、沉积物和岩石样品中的痕量碘,样品前处理和测定结果的稳定性是主要问题。本文采用磷酸-高氯酸高压密闭消解处理样品,提高了样品分解效率,也避免了碘的挥发损失,通过加入0.5mL 20g/L盐酸羟胺溶液将碘还原为I~-,提高了碘的稳定性,再于100℃烘箱中保温至少20min,以稀氨水作介质,降低了ICP-MS测定过程中的记忆效应。方法相对标准偏差(RSD)为4.88%～9.19%,相对误差为-6.90%～8.33%,回收率为92.5%～109.6%,检出限(3s)为0.012μg/g。本方法的测定数据与半熔法一致,解决了当前方法存在的分析流程长、空白高、岩石样品提取不完全、提取装置繁多等问题,可以作为土壤、沉积物、岩石中痕量碘测定方法的一种补充,适合批量样品分析。     

常剪应力路径下含气砂土的三轴试验

天然气水合物完全分解时,产生的气体使得能源土孔隙压力急速增加,有效应力减小,进而引起土体液化破坏。此时深海能源土斜坡的应力状态与静力液化失稳过程可简化为含气土在常剪应力排水(或不排水)应力路径下的破坏问题。以此为背景,提出了制备含气砂土试样的改进充气管法,并开展了含气砂土的常剪应力路径三轴试验。22组试验结果表明:同一孔隙比的含气密砂在不同围压与常剪应力下具有相同的失稳线;含气砂土试样失稳时的应力比和体变均随初始相对密实度的增大而增大;含气密砂在常剪应力路径下饱和度对失稳特征影响的规律性在排水与不排水条件下均不明显,但在不排水条件下含气砂土的孔压(或体变)对变形的敏感性降低;含气密砂在常剪应力路径到达失稳点之后,排水条件下是瞬变的液化鼓胀破坏,不排水条件下是渐变的剪切破坏。     

生态酯类材料砂土改良及工程护坡应用

为提高砂土边坡的稳定性并实现生态护坡,采用生态酯类材料——纳米水性黏合剂对砂土进行改良,通过凝胶渗透色谱法和热重法分别对纳米水性黏合剂的相对分子质量及分布、热稳定性等进行了测试与分析;通过设计并开展不同纳米水性黏合剂掺入量条件下砂土的无侧限抗压强度试验和直接剪切试验,研究了砂土的强度改良效果与规律;通过崩解试验和边坡冲刷模型试验,研究了砂土的遇水稳定性和坡面抗冲刷能力的改良效果与规律,并进一步分析了砂土改良及生态护坡机制。结果表明,纳米水性黏合剂能提高砂土的强度、水稳定性及坡面抗冲刷能力。随黏合剂掺入量的增加,砂土的无侧限抗压强度和黏聚力增大,黏聚力的增加幅度可达46%～77%,而内摩擦角变化较小;砂土的崩解系数和峰值崩解速率减小,最大崩解速率出现的时间越发滞后;坡面冲刷率降低约68%～86%。边坡防护工程实际应用效果表明,纳米水性黏合剂的固土效果好,作用时间长,促进植被生长,实现了边坡的长效生态防护。     

层状非饱和土地基的轴对称稳态动力响应

考虑土颗粒、孔隙流体的压缩性及各相物质间的黏性、惯性耦合作用,采用理论上更加严谨的饱和度本构关系式,建立了非饱和土的动力控制方程。该组方程与饱和土的经典Biot波动方程完全兼容,因此,具有更广泛的适用性。通过引入一组状态向量,在圆柱坐标系下将非饱和土满足的波动方程转化为状态方程组,利用Hankel变换,求解状态方程组,得到了传递矩阵。结合边界条件及层间接触连续条件,求解了层状非饱和地基的稳态动力响应问题。数值算例表明：土层对地表动位移的影响主要集中在临界深度范围内;软硬土层的相对次序对地表动位移幅值有显著影响;饱和度增大会引起土的物理参数发生相应的改变,尤其是动剪切模量通常降幅较大,而动剪切模量是决定位移幅值的关键因素,最终的结果是导致地表动位移幅值明显增大。     

饱和土一维固结的电阻网络模拟

基于Liebmann电阻网络模拟原理,研究了饱和土体的一维固结问题,编制相应的Matlab程序进行一维固结计算分析。给出了电阻网络模拟中电压与固结过程中超静孔隙水压力的对应关系以及模型建立和程序编制的完整过程,并模拟了单、双面排水情形下的一维Terzaghi固结问题。模拟过程表明,利用Liebmann电阻网络模拟结果与解析解吻合得较好。分析了时间步距?t改变以及网格?z划分精细程度影响因素作用下,亦即收敛系数? 值改变时的模拟结果与解析解的差异;探讨了Liebmann电阻网络模拟在固结问题中的进一步推广应用。     

土工格栅与砂土相互作用机制的拉拔试验研究

筋土之间的相互作用机制复杂,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,研究了土工格栅与砂土相互作用机制和格栅几何特征对拉拔阻力的影响。初步揭示了格栅横肋和纵肋在拉拔模式下的作用机制和格栅网格刚度对拉拔阻力的影响。结果表明,在拉拔位移较小时,纵肋摩阻力和横肋被动阻力几乎同步增长;在拉拔位移较大时,纵肋摩阻力逐步达到峰值,拉拔力的增量大部分来源于被动阻力的进一步增长。土工格栅拉伸模量和网格刚度是影响筋土界面力学特性的重要因素。