球(片)状石墨-膨润土混合物的渗透性能

膨润土作为核废料处置库的缓冲材料需具有良好的导热性与隔离防渗能力.石墨具有高导热性,掺入膨润土中可以提高膨润土的导热率.因此,选择球状石墨和片状石墨,开展了不同掺入率下球(片)状石墨-膨润土混合物的渗透试验,研究了石墨掺入率与石墨形态对膨润土渗透性能的影响.结果表明:膨润土有效干密度相同时,随石墨掺入率增大,石墨-膨润土混合物中石墨颗粒易相互接触,形成架空孔隙,导致混合物的渗透系数增大.相同石墨掺入率20%下,片状石墨-膨润土混合物渗透系数(2.53×10^(-12) m/s)大于球状石墨-膨润土(9.4×10^(-13) m/s).究其原因,片状石墨与膨润土颗粒为点-面搭接,球状石墨与膨润土颗粒为点-点搭接,前者容易在片状石墨边缘形成未被充填的孔隙,最后演变成渗流通道,故球状石墨-膨润土混合物具有更好的防渗性能.

高填方引调水工程渗漏连续监测方法研究

针对高填方引调水工程提出适于工程结构破坏预警的方法。通过建立室内试验模型在强透水层砂砾石层与弱透水层黏土层之间增设不透水层,分层埋设加热电缆和分布式光纤得到不同工况下渗透破坏的监测数据,对比分析增设不透水层以后的渗透破坏试验结果、现象及渗透路径的变化,确定渗漏破坏与光纤监测数据之间的关联。采用分布式光纤可以测量得到堤基土体的温度场,根据温度的差异,可以判断得到堤基可能发生管涌且已经发生管涌的位置;不同程度的渗漏破坏,对应不同的温度场,渗流流量越大,温度场的差异越明显。

乔木根径、含量和分布类型对根土复合体饱和渗透系数的影响

植物根系对土体的水力特性具有重要影响,但关于乔木根系对土体饱和渗透系数的定量研究缺乏。利用自制渗透实验箱,采用定水头实验方法,针对重塑根土复合体开展不同根径(1 mm≤d≤3mm、3 mm<d≤5 mm和5 mm<d≤8 mm)及含量(根体积含量0.4%~2.4%)和根的分布类型(水平和竖直)对其饱和渗透系数影响的定量研究。结果表明,相同根径条件下,根土复合体的饱和渗透系数与根体积含量呈线性正相关关系,但随着根径的增加,该线性关系斜率不断降低;根土复合体饱和渗透系数与根表面积含量也存在显著的线性正相关关系,方差分析表明,该线性关系不受根径的影响;确定了根的不同分布类型(水平和竖直)下根表面积含量与其饱和渗透系数之间的线性关系;此外,研究发现,根竖直向分布时的根土复合体饱和渗透系数随根表面积含量的变化率是水平分布的1.8倍左右。研究结果表明,根的存在可以显著提高土体的饱和渗透系数,且根土的表面接触是影响其水力特性的根本原因。

负压对粉土渗透变形特性影响的试验研究

针对潮水涨落或涌潮产生负压作用加剧古海塘粉土渗透变形和破坏的现象,研制了一种可以模拟负压作用影响的水平向渗透变形仪,以此为基础,开展不同负压(0、-3、-6、-9kPa)、不同粉土干密度(1.40、1.45、1.50、1.55g/cm^(3))条件下的渗透变形试验。结果表明:随着干密度增加,临界水力比降增大,抗渗能力增强,负压作用会相应降低临界水力比降并加快粉土的渗透破坏进程。通过分析提出了以现行规范确定的水力比降与流速双对数曲线为主、以渗透出水颗粒分布曲线为必要补充的粉土临界水力比降综合判别法。试验结果可为强涌潮海塘粉土防渗设计与评估提供参考。

双环法测渗透系数在小白杨项目中的应用

土石坝黏性土填筑施工碾压压实后,需要测定其渗透系数,若采用室内变水头渗透试验很难准确测出现场实际黏土心墙料填筑压实后的渗透系数。介绍了用双环法能准确测定黏土心墙料填筑压实后的渗透系数的基本原理、试验流程和具体操作方法,以及试验时的注意事项,用双环法测定黏土心墙料原位渗透系数的方法在小白杨水库土石坝工程黏性土中的实际应用情况。实践表明:用双环法能准确地测出填筑碾压压实后的黏土心墙料的渗透系数。

粗粒土缩尺级配的渗透系数规律试验

粗粒土广泛应用于土石坝和软弱地基处理工程,渗透特性对工程设计的安全性具有重要影响。受室内仪器尺寸限制,只能对原级配粗粒土进行缩尺处理才能试验。然而,原级配粗粒土缩尺会改变土颗粒之间的孔隙大小及孔隙通道之间的连通性,导致缩尺后粗粒土室内渗透试验结果与原级配土的渗透系数存在一定差异,这种差异对准确了解原级配土的渗透特性十分重要。因此,如何通过缩尺试样试验结果准确预测原级配土的渗透系数,成为评价工程现场粗粒土渗透特性的关键。本文基于连续级配方程,将颗粒最大粒径d_(max)和级配面积S作为变量,设计16组不同级配试样,利用自制大型常水头渗透仪对各组试样进行室内渗透试验,定量研究缩尺级配的渗透系数变化规律,并找出不同级配土之间渗透系数换算的方法。结果表明:当级配面积S一定时,渗透系数k随d_(max)增大而增大,级配面积越小该规律越明显;当最大粒径d_(max)一定时,渗透系数k随级配面积S增大而减小;d_(max)和S对k的影响规律可分别用特定函数形式定量描述。根据d_(max)和S与k的关系式建立粗粒土不同级配之间的渗透系数换算模型,通过文献计算出该模型对各类粗粒土不同级配下渗透系数预测值与实测值的误差均在6%内,并利用缩尺级配试验结果反推出原级配渗透系数值且误差仅为2.5%,验证了该渗透系数计算模型对粗粒土的适用性。

土石混合体渗透性能的正交试验研究

土石混合体作为土和石块的介质耦合体,具有非均质性、非连续性及试样的难以采集性等内在的独特的性质,从而给研究带来极大的困难。土石混合体属于典型的多孔介质,其渗透特性与颗粒的大小、孔隙比及颗粒形状关系密切。本文采用室内正交实验,利用自制的常水头渗透仪,研究了砾石含量、孔隙比和颗粒形状3个因素在不同水平下对土石混合体渗透系数的影响。通过正交试验确定了3种因素对土石混合体渗透系数的影响顺序及各因素的显著性水平。提出了土石混合体渗透系数计算公式,并通过试验结果验证了计算公式的正确性,为土石混合体渗透系数的理论计算提供了一个简明有用的计算工具。

土石混合体渗透性能的试验研究

土石混合体属于典型的多孔介质,其渗透特性与砾石的体积分数关系密切.通过自制的常水头渗透仪,测定了不同含砾量时土石混合体渗透系数值,研究发现含砾量与土石混合体渗透系数之间存在指数关系;基于幂平均法,提出了土石混合体复合渗透系数的计算公式,并通过试验结果验证了该式的正确性,为土石混合体渗透系数的理论计算提供了一个简明有用的计算工具.

非饱和土的渗透特性试验研究

由于非饱和土的复杂性和多变性,其渗透特性明显不同于饱和土,并且试验难度较大。利用特制的非饱和土三轴仪对黄河大堤非饱和土的渗透特性进行了试验研究,为非饱和土渗透系数的直接测定奠定了基础。根据试验结果,得出了黄河大堤非饱和土土体在不同含水量下的围压-渗透系数关系及其变化规律,以及不同围压条件下质量含水量-渗透系数关系及其变化规律,同时,对其关系曲线模型进行了拟合,得出了相应的拟合函数。

堆石体粒径特征对其渗透性的影响

堆石体属于典型的多孔材料,其渗透特性与颗粒的形状、大小及分布特征关系密切。研究表明,在渗流速度较大时应对达西定律加以修正。结合堆石体颗粒的概率统计分布模型,建立了堆石体颗粒含量与渗透系数之间的经验关系式,把渗透率和堆石体的粒径特征结合起来。在工程设计中可以通过合理调整堆石体的粒径级配,达到控制其渗透能力的目的。

水土作用与土体细观结构研究

把土体中的固相划分为不可溶蚀相、可溶蚀相两个亚相。由此对因地下水环境变异引起的全体可溶蚀相变化进行了理论公式推导，用公式定量解释了可溶蚀相变化引起的土体孔隙变化，并预测了全体潜在变形量。实验室模拟结果证实了公式的正确性。

野外土-水特征及其工程意义

为了研究非饱和土边坡的土-水特征,在香港某人工边坡坡顶1,2,3,4m等不同深度同时安装了含水量计及吸力计。根据土体体积含水量和吸力值的野外监测结果,得出了边坡坡顶土体不同深度的野外土-水特征曲线。同室内土-水特征曲线明显的滞后性相比,野外土-水特征曲线的滞后性可以忽略。野外土-水特征曲线滞后性可以忽略的原因可能是由于边坡坡顶土体在暴雨期间的非平衡效应或者是体积含水量和吸力在野外和在实验室内测定方法不同的缘故。此外,对野外土-水特征曲线的工程意义进行了探讨。

粘性土的渗透规律性研究

渗透系数是土的重要参数之一．本文结合实际工程，研究了不同取样方式、试验手段和计算方法对粘土和粉质粘土渗透系数取值的影响程度，以及不同负压条件下原状土和击实土渗透系数的变化规律，为准确评价水库蓄水后库区、坝基渗漏情况提供了依据．最后通过对比２ 种土料按不同比例混合后的试验结果，认为粘土和粉质粘土以３∶７ 比例混合后，力学性能稳定，而渗透系数有很大降低，是良好的筑坝材料．

吹填人工岛地基钙质粉土夹层的渗透特性研究

南海吹填钙质土地基中含有多层粒径小于0.075 mm的细颗粒钙质粉土夹层,这些粉土夹层的渗透性对人工岛地下淡水的形成具有重要影响。通过室内变水头试验研究了钙质粉土渗透系数与干密度、初始含水率之间的相关性,论证了Samarasinghe与Mesri公式在计算钙质粉土渗透系数上的可靠性;通过静态氮吸附试验对渗透试验前、后钙质粉土的孔径变化特征进行了分析。研究结果表明:钙质粉土的渗透系数在初始含水率相同时随着干密度的增大而减小,在干密度相同时随着初始含水率的增大而增大,且在饱和时渗透系数达到最大;Samarasinghe与Mesri公式对钙质粉土渗透系数的计算具有较高精度;钙质粉土为大孔材料,渗流作用下使更多的微孔和介孔转变为大孔,孔隙类型以一端开口的均匀圆筒形孔为主。研究成果可为南海的人工吹填岛地下水渗流场的计算分析提供科学依据。

粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨

试验规程规范对渗透试验的超粒径缩尺方法没有明确规定。探讨渗透试验超粒径缩尺方法具有现实意义。通过室内试验,揭示了粗粒料不同缩尺方法对渗透试验结果的影响,提高试验成果的合理性。试验结果表明:相似级配法常用于力学强度试验,但不适用于渗透试验;等量替代法只是用中间粒径替代了超粒径部分,建议渗透试验缩尺时能尽量保持30%~40%细粒含量不变,以减少细粒含量变化对渗透系数的影响。

我国四类衬垫系统防污性能的比较分析

对我国填埋场采用的四类衬垫进行了防污性能的比较分析。评价参数包括渗漏率、污染物击穿时间及衬垫系统底部浓度值。除了2m压实黏土衬垫(CCL)外,其余3种均为包含土工膜(GM)的复合衬垫。分析模型采用了污染物通过有缺陷膜复合衬垫的一维运移解析解。以镉离子(Cd2+)为渗滤液中重金属离子的代表;以苯为其中挥发性有机污染物的代表。研究表明土工复合膨润土垫(GCL)复合衬垫的渗漏率最小,2m黏土最大,两者的差别可在3～5个数量级。GCL复合衬垫对重金属离子具有较好的防污性能,尤其是在高水头及复合衬垫接触较差的情形。厚度较大的2m黏土对挥发性有机污染物的防污性能较好,其击穿时间要比GCL复合衬垫大2～3个数量级。随着水头的增大,CCL复合衬垫的防污性能逐渐地优于2m黏土。在10m水头作用下,CCL复合衬垫底部的100年浓度可比2m黏土小近一个量级。单层膜衬垫的防污性能较差,不适合作为填埋场的衬垫系统。控制填埋场复合衬垫的施工质量和渗滤液水头尤为重要。

粘土的原状土、重塑土和固化土渗透性试验研究

利用粘土原状土、重塑土和固化剂固-1加固的粘土的渗透特性试验结果,对比分析其渗透系数变化的规律,为工程设计和施工提供科学的依据。该试验的研究结果对于饱和粘土的加固和深基坑止水帷幕的设置有指导意义。

变形对土水特征曲线影响规律模拟研究

建立预测土水特征曲线随变形变化规律的模型是研究变形对非饱和土渗透系数影响的基础,它也可为建立考虑水力和力学耦合的非饱和土本构模型奠定基础。以概率论为基础,通过引入孔隙尺寸分布函数,建立了土中的平均孔隙半径与孔隙率之间的函数关系,并以此为基础得到了一个能够模拟孔隙率对土水特征曲线的影响规律的经验模型。通过计算和试验结果的对比分析,验证了这一模型的合理性。

多孔介质中溶质有效扩散系数预测的分形模型

依据分形理论和方法,探索溶质在多孔介质中的有效扩散系数的替代预测方法。在多孔介质溶质扩散的弯曲毛细管束模型的基础上,以分形维数作为介质的基本几何特性参数,建立了多孔介质中溶质扩散的分形毛细管束模型,推导出了溶质有效扩散系数与介质孔隙度之间的幂定律关系式,幂指数是介质孔隙分维和表面分维的函数,反映了介质孔隙体积的层次分布与孔隙通道曲折程度对扩散的影响。对粘性土的分形维数测定数据和有效扩散系数试验测定数据的分析表明,利用该关系式预测多孔介质中溶质的有效扩散系数是较为准确可靠的。

粗粒土渗透系数影响因素试验研究

粗粒土的渗透系数大小与土体类型、物质成分、颗粒级配、颗粒形状、密实度等因素相关.通过室内试验研究了土体颗粒形状、颗粒级配和试样密实度对粗粒土渗透系数的影响.采用正交法设计了9组常水头渗透试验,通过对试验结果进行极差及方差分析,确定了渗透系数随3种影响因素的变化情况.试验结果表明,渗透系数随颗粒级配特征值d20和曲率系数的增大而增大,随干密度的增大而减小,随颗粒球形度的增大而减小.