再生骨料透水混凝土铺装入渗和净化能力试验研究

为研究不同类型透水铺装对径流雨水的入渗和净化效果,利用建筑垃圾再生成为骨料,设计了3种不同结构的透水混凝土铺装系统(Permeable Concrete Pavement System,PCPS),分别为再生砖骨料透水混凝土铺装系统(PCPS1)、再生混凝土骨料透水混凝土铺装系统(PCPS2)和普通透水混凝土铺装系统(PCPS0),测试其在不同降雨重现期和污染物浓度下的雨水入渗能力以及对典型污染物SS、COD、TP、TN的净化能力。结果表明:PCPS的入渗和净化能力随降雨重现期和污染物浓度的增大而减弱;PCPS1对污染物SS、COD、TN的净化能力最好,最大净化率分别为98.95%、56.31%、34.11%,PCPS2的入渗能力以及对污染物TP的净化能力最好,最大净化率为76.50%。再生骨料透水混凝土铺装系统内部孔隙率较高且表面携带的附着物具有吸附功能,对径流雨水具有良好的入渗能力和净化效果,为今后建筑垃圾再利用提供了一种良好的途径。

变饱和度条件下粗糙岩石节理剪切强度特性的试验研究

为探究节理剪切性质随饱和度变化的演变规律,首先采用三维激光扫描技术和3D打印技术相结合的手段,通过将水泥、砂、粉煤灰和水按1∶3∶0.4∶0.55的配比混合,从而复刻出3种不同粗糙度的类岩石节理,并根据计算得到的节理空隙体积对饱和度进行控制,随后采用自主研发的岩石直剪试验系统,对3种粗糙度的复刻节理开展了在常法向应力(0.2 MPa)和变饱和度条件下的直剪试验。试验结果表明,饱水时3种粗糙度的节理试样峰值剪切强度平均降低28.4%,不同粗糙度下峰值剪切强度分别降低35.7%(JRC=12.9),28.5%(JRC=10.1)和16.1%(JRC=7.3)。此外,随着饱和度的增大,节理残余剪切强度亦逐渐下降,降低幅度为7%~12%,其下降程度同样与粗糙度相关。通过进一步的分析表明:水的力学作用和对粗糙节理面的浸润作用是引起其剪切强度弱化的主要原因;随着粗糙度的增加,水-岩相互作用的面积增大,水对节理剪切强度的弱化程度相应地增强。所揭示的抗剪强度随饱和度增加而显著弱化的现象表明,对岩体工程进行设计时除了考虑水的影响外,还应对含水量(饱和度)可能导致的剪切强度弱化进行量化分析。

灰岩单裂隙非饱和渗流–应力耦合特性试验研究

为研究不同应力条件下岩体裂隙非饱和渗流特性及其影响因素,基于自主研发的岩体裂隙非饱和渗流试验系统,对4组灰岩裂隙试样开展变饱和度和不同围压条件下的渗透试验。试验结果表明:(1)随着围压的增加,裂隙进气值增大,非饱和渗透系数–毛细压力关系曲线下降斜率及幅度均减小,在相同毛细压力下,高围压对应的裂隙非饱和渗透系数要高于低围压的情况;(2)通过对比毛细压力、围压这2个因素对非饱和渗透系数的影响发现,随着毛细压力的增加,围压对非饱和渗透系数的影响降低;同样,随着围压的增加,毛细压力对非饱和渗透系数的影响降低;(3)随着粗糙度的增大,裂隙饱和渗透系数降低,残余饱和度有小幅增长;(4)基于不同围压和毛细压力下的裂隙非饱和渗流试验数据,对裂隙非饱和渗透系数与毛细压力和围压的关系式进行拟合,从拟合曲面与试验实测数据的对比来看,拟合关系式可以较为准确地描述试验测得的裂隙非饱和渗透系数随毛细压力和围压的变化。本文对变应力条件下裂隙非饱和渗流过程及规律的研究成果可为降雨入渗条件下的工程岩体稳定分析提供依据。