分散性土单轴抗拉强度影响因素试验研究

为准确测定土体的抗拉强度,采用自行研制的制样模具和电动式单轴拉伸仪,对分散性土单轴抗拉强度影响因素及其断裂机理进行分析研究,并以非分散性土和过渡性土作为对照。试验结果表明:试样长径比取2.5,拉伸速率取0.8 mm/min可有效避免端部效应和自重影响。分散性土、非分散性土和过渡性土的单轴抗拉强度随含水率的增大而减小,随压实度和黏粒含量的增大而增大,其变化趋势基本相同。与非分散性土和过渡性土的单轴抗拉强度相比,分散性土的单轴抗拉强度显著低于非分散性土和过渡性土。究其原因,主要是分散性土中含有一定量的钠离子和pH较高,使得土颗粒表面的扩散双电层厚度增加,颗粒间的引力降低,斥力增大,宏观表现为单轴抗拉强度降低。

影响黏性土分散性的化学因素及机理分析

【目的】分析影响黏性土分散性的化学因素和机理。【方法】采用针孔试验、碎块试验,研究了蒙脱石种类、Na+和pH等化学因素对黏性土分散性的影响,并对其作用机理进行了分析。【结果】蒙脱石对分散性的影响与其离子基团有关,钙基蒙脱石具有抑制黏性土分散性的作用,钠基蒙脱石含量与分散化程度呈正相关。土体中的Na+含量越高,土体分散性越强;pH越高,土体分散性亦越强。【结论】同时具备高pH和高含量Na+是黏性土具有分散性的本质原因,土的分散性与矿物成分无关。

木质素加固黄土的工程性能试验研究

黄土的水稳性较差,遇水容易产生崩解破坏,可造成黄土地区建筑物失稳。采用无侧限抗压强度试验、湿化崩解试验、单轴拉伸试验、三轴压缩试验和渗透试验,对木质素磺酸盐固化黄土的工程性质进行试验研究,探讨木质素磺酸盐加固黄土的可行性。试验结果表明,木质素磺酸钙可以改善黄土的工程性能,而木质素磺酸钠则相反;随着木质素磺酸钙掺量的增加,固化土的抗压和抗拉强度先增加后降低;含水率越小,密度越大,则固化土的强度越大;随着养护龄期的增长,固化土的强度先增加,而后趋于稳定。黄土在掺入木质素磺酸钙后,黄土的崩解特性显著改善,在掺量为1.0%和养护龄期为7 d时,几乎不发生崩解。木质素磺酸钙掺入土体后,渗透性降低。研究表明,木质素磺酸钙可显著改善黄土的工程性能。在工程应用中,建议在黄土中掺加1.0%的木质素磺酸钙,养护7 d。结合扫描电子显微镜观察,进一步分析木质素磺酸钙对土体工程性能产生影响的作用机制。木质素磺酸钙加固黄土的机制主要在于胶结土颗粒与填充孔隙两部分。

有机醇胺溶液捕集燃煤烟气中二氧化碳示范装置的试验研究

在双碳目标下,为探究有机醇胺溶液捕集CO_(2)工艺在燃煤热电厂中最佳运行工况,本文设计和搭建了基于新型有机醇胺溶液捕集燃煤烟气中二氧化碳示范装置,通过运行试验系统研究了烟气温度、烟气量、吸收液循环流量、再生塔压力、再生温度、蒸汽耗量等参数对CO_(2)捕集量和捕集效率的影响,确定了工艺最佳运行参数,工艺最佳运行参数如下:在烟气温度为40.0℃,烟气量为6 000~6 500 m^(3)/h,吸收塔入口贫液温度在44.0℃,吸收液循环流量在33~34 m^(3)/h,再生塔温度在108.5~109.5℃,压力为0.06 MPa时,二氧化碳回收率达90%,二氧化碳捕集量可达1.50 t/h,纯度达99.9%。该研究数据表明新型有机醇胺溶液捕集二氧化碳技术可以有效降低热电厂燃煤烟气中CO_(2)排放,经济和社会效益显著,为热电厂实现碳中和提供了有效的实施路径。

旋转域网格对多翼离心风机CFD仿真结果的影响

计算流体力学(CFD)仿真是多翼离心风机优化和研究的重要手段,风机旋转域几何处理细节、网格类型等都将会对CFD仿真计算结果产生一定影响。研究首先对同一叶轮划分不同的网格,并计算不同网格条件对CFD计算结果的影响,其中网格条件主要包括不同的网格类型:六面体网格、混合网格,有、无边界层网格,以及旋转域是否扩展;然后通过一个优化实例分析了造成仿真结果误差的原因。研究结果表明,无细化边界层网格、旋转域扩展均会导致仿真结果偏差,研究案例中的多翼离心风机模型经修正后,风量仿真结果与实测结果最大差值由4.40%降到0.73%。研究对提升多翼离心风机仿真的准确性具有重要意义。

分散性土改性剂对土的分散性和抗拉强度的影响

采用针孔试验、碎块试验和单轴拉伸试验,研究分散性土改性剂对土的分散性和抗拉强度的影响。分散性土改性剂由氯化铝、三氯乙酸和聚丙烯酰胺等材料组成,其中氯化铝和三氯乙酸可改善化学性分散性土,而聚丙烯酰胺可改善物理性分散性土。试验表明:随着改性剂含量的增加,土的分散性降低,抗拉强度提高。对于化学性分散性土,氯化铝质量分数≥0.3%时,土样由分散性土转变为非分散性土;随着氯化铝含量的增加,抗拉强度增加幅度逐渐变缓;三氯乙酸质量分数≥0.9%时,土样由分散性土转变为非分散性土;在三氯乙酸质量分数为0.9%时,土体抗拉强度达到最大值。对于物理性分散性土,聚丙烯酰胺质量分数≥0.2%时,土样由分散性土转变为非分散性土。研究表明:分散性土改性剂不仅可有效改善土的分散性,而且土的抗拉强度可提高30%~70%;分散性土改性剂的作用机制主要在于通过改性剂与土体发生一系列物理化学反应,氯化铝通过降低土体的碱性和增加土体中高价阳离子的含量而达到改性化学性分散性土的目的;三氯乙酸通过降低土体的碱性而减少化学性分散性土的分散特性;聚丙烯酰胺掺入土体可促进团粒结构的形成,提高物理性分散性土的抗冲蚀性。此外,随着含水率的增加和压实度的降低,土的抗拉强度降低。

黏性土的分散性判别及机理分析

分散性土具有遇水分散流失的特性,容易造成堤坝等水利工程的破坏。采用针孔试验、碎块试验、双比重计试验、孔隙水可溶性阳离子试验和交换性钠离子百分比试验等5种试验方法对新疆阿克达拉水电站引水渠道土样进行分散性判别,并与黏性土分散性判别公式的判别结果做了对比。5种试验判别结果表明,6组土样均为过渡性土;黏性土分散性判别公式结果表明,6组土样中其中1组为分散性土,其余5组为过渡性土。采用试验判别结果与判别公式结果基本相吻合,综合判别引水渠道土样属于过渡性土。通过对土样的物理化学特征进行分析,发现土样中含有大量的钠离子,p H值比较高,属于强碱性土,这两个因素可促进土的分散性,但是由于土样中的黏粒和有机质含量高,抑制了分散性,因此土样表现为过渡性土的特征。

循环剪切方向对饱和软黏土动静力特性的影响

地震中土层运动是复杂的多维运动,土体遭受水平两方向的剪切作用,两方向剪切在大小和方向上相互耦合。针对上述问题,采用多向循环单剪系统(VDDCSS),研究循环剪切方向和剪应变幅值γ对软黏土剪切过程中剪切模量G和孔压u的影响。试验结果表明:由于土样的各向异性,不同方向的G是不同的;小γ下剪切作用会使下一次其他新方向的G稍微增大;大γ下剪切方向的变化会促进G的衰减(最多为单向剪切G衰减量的1.51倍),也会促进剪切过程中u的增大(最多为单向剪切u增加量的1.67倍);存在一个剪应变特征值γs,即当γ≤γs时,剪切作用会使其他新方向的G稍微增大,反之无此现象;剪切方向对G和u的影响程度随γ的增大而先增后减,剪切方向的变化极大地影响了循环孔压周期幅值uamp的发展;当0.1%<γ<2.0%时,再固结轴向变形△Hrc/H随γ的增大而增大,剪切方向使△Hrc/H在小γ下达到单向剪切时大γ时的值;当γ≥2.0%时,2种剪切方式下△Hrc/H趋于一致。