干旱和局部渗水对膨胀土渠堤稳定性影响研究

为探究膨胀土渠堤表面风干、地下水位升高和侧坡渗水等因素对其稳定性的影响,防控由此引发的现场灾害,开展了填方渠坡室内模型试验,研究了南水北调渠堤膨胀土含水量波动对渠坡变形和裂缝发育规律的影响,分析了边坡变形值、裂缝长度宽度与含水率、时间和渗水位置的关系,揭示了膨胀土含水量波动的致灾过程和时空发育规律。试验结果表明:(1)旱季坡面水分蒸发导致渠坡表层200 mm深度内首先产生垂直坡表面的“V”形簇状纵向裂缝,后逐渐水平发育,坡面最大沉降值为4 mm, 15 d后沉降趋于稳定;(2)雨季渠堤下部地基水位抬升使渠堤底部膨胀土发生显著膨胀,渠堤整体抬升3.32 mm;(3)在渠堤侧坡渗水中心点附近土体含水量上升8%以上,坝堤内自由水沿纵横向不均匀扩散而引起土体各向不均匀膨胀变形,并在右坡坡脚处产生长400 mm、宽14 mm的宽大裂缝;(4)基于膨胀系数的地基变形计算公式可以较好地预测渠坡浸水后各位置的变形量,有助于依据土体含水量判别各点的变形状态,为渠堤稳定性分析提供参考。

膨胀土-超细水泥-粉煤灰灌浆材料性能试验研究

为满足膨胀土地区输水渠边坡裂缝灌浆材料对流动性、稳定性和安全性的要求,利用当地弱膨胀土作为稳定剂,结合超细水泥与粉煤灰制备复合型灌浆材料,开展了复合浆液黏度、析水性、结石体强度和密度特性的试验研究。探究了不同水固比和材料配比对灌浆材料性能影响规律,结合SEM图像分析了结石体的微观结构,最后通过室内模拟试验探讨了灌浆后浆-土界面胶结情况。结果表明:固体材料中,膨胀土质量占比介于30%~70%、粉煤灰介于12%~24%之间时,水固比为1.0的浆液兼具良好的流动性和稳定性;降低水固比、提高膨胀土掺量可降低复合浆液析水率,改善浆液稳定性,添加粉煤灰能改善浆液流动性;灌浆后,浆液水分向土体渗透,伴随胶结物质迁移,在浆液和土体界面形成过渡层,有利于两者的黏结。研究结果可为膨胀土输水渠边坡裂缝灌浆材料的选取提供科学依据。

玉龙雪山西麓原状冰碛土CT扫描试验研究

冰碛土是冰川行进融化过程中漂石、碎石、砂砾、粉土和黏土在毫无分选的条件下快速混杂堆积生成的一种特殊岩土材料,由其引发的工程问题日益受到岩土工程界关注。砾石颗粒细观组构是冰碛土独特沉积历史的反映,直接影响土体的岩土力学性质,但迫于原状冰碛土样极难取得,岩土工程领域迄今罕有研究。对此,采用人工精细切削的方式,成功取得了玉龙雪山西麓原状冰碛土样,并对取回的6块冰碛土原状样进行了CT扫描,首次获得了冰碛土内部真实细观组构图像。借助Matlab对CT图片进行二值化和消噪处理后,运用常规统计方法对冰碛土内砾石颗粒的面含石量、颗粒定向以及颗粒形状等剖面组构指标进行了描述。结果表明,垂直剖面之间的统计数据差异较小,但垂直剖面与水平剖面之间差异较大。

颗粒运移对蒋家沟土体渗透性影响的试验研究

对蒋家沟流域泥石流源区两种分散性不同的土(G1土具有强分散性,G2土无分散性)进行室内土柱自滤试验,研究了土柱在常水头(水头为5 cm)渗流过程中颗粒运移对土柱不同部位渗透性的影响。入渗液采用了煮沸过的清水与浓度为1 g/L的悬浮液(悬浮颗粒的粒径范围为1.6～104.74μm)。在清水渗流过程中,两种土样的入口处土层渗透性随着时间而增大,出口处土层的渗透性先增大后减少。在悬浮液渗流过程中,两种土的各土层的渗透性都有下降趋势,但在入口处土层最为显著,G1土样下降了一个数量级以上,G2下降了近两个数量级,且G2土所用时间较G1土短,即G2土的渗透性减少速率更加明显;两土柱中渗透流量都有显著减少。研究表明:土体的分散性在颗粒运移过程逐渐占主导地位,即强分散性土自身颗粒的运移明显,能抵消一部分外来颗粒的积聚堵塞作用。从试验结束后土柱的外观图像观察也发现,入渗的悬浮颗粒在土柱的各个位置都有分布,但主要沉积在入口处,这与土柱各层渗透性的变化相吻合。此外,两种土流失的颗粒都只是集中于渗流的开始阶段,流失颗粒粒径范围集中在数微米至数十微米之间。

钙质砂的干密度特征及其试验方法研究

最大、最小干密度是评价砂土密实度的重要计算参数。通过钙质砂的最大、最小干密度试验,揭示了钙质砂颗粒破碎对最大干密度的影响,分析了最大、最小干密度随粒径和含水率的变化规律,并总结了钙质砂的最大、最小干密度的测试方法。研究表明,最大干密度随粒径的增大呈现先减小后增加的趋势;在最大干密度的测试中存在明显的颗粒破碎现象,使测试结果偏大;颗粒破碎量随粒径的增加先增加后减小,其中粗砂的破碎量最大;最小干密度随粒径的增大而减小,单一粒组钙质砂最小干密度的最大值仍然小于级配良好钙质砂的最小干密度,同一粒组的钙质砂的最小干密度随含水率的增大呈现出略有减小的趋势。建议钙质砂的最大干密度试验宜采用电动相对密度仪法,最小干密度试验宜采用量筒法。

外部激励对类岩石材料阻尼比的影响

岩石阻尼比是衡量岩石因激励而振动时能量耗散能力的重要参数,受多种因素影响,并极为敏感。为了研究岩石阻尼比在不同激励方式及振动形式下的变化规律,利用类岩石材料(石膏)试样,在强迫非共振、强迫共振以及不同波动形式下的自由振动形式下,测得石膏试样在该状态下的阻尼比。测试应变幅值、振动频率、振动波形(P波和S波)对岩石阻尼比的影响。试验结果表明,石膏试样阻尼比随应变增大的过程中大致经历3个阶段:调整段、平稳段、稳定增长段。在平稳段,试样阻尼比随频率变化存在一峰值,即在某一频率下,石膏试样的阻尼比值最大;高于此频率时,石膏试样阻尼比随着频率的增大而减小;低于此频率时,石膏试样阻尼比随着频率的增加而增加;此外,石膏试样在P波激励下的阻尼比明显大于S波激励下的阻尼比。

蒋家沟泥石流源区土壤团聚体微结构与结构性

云南东川蒋家沟泥石流源区的土壤是团聚体结构性很强的特殊土壤,孔隙比高,液限低,并有强烈的分散性,在环境扫描电镜下的微观结构表明:原状土壤团聚体具有3种孔隙类型,沿着孔隙溶蚀现象明显,骨架颗粒之间普遍存在架空结构,胶结物联结强度较弱。通过对土壤团聚体在原状、饱和、重塑3种状态下进行室内压缩试验,并引入综合结构势,分析土壤团聚体的结构性。结构性参数曲线在加载初期下降显著,在加载后期则变得十分平缓,表明蒋家沟泥石流源区土壤团聚体具有较强的结构性,容易发生结构失稳。因此,微观结构特性与结构性对土壤团聚体的稳定性有重要的作用。