多因素影响下黏土比热容变化规律及预测模型

在“双碳”目标背景下,土体比热容作为重要的热物理性质参数之一,在能源地下结构、地铁通风计算、地埋管线、核废料处置、冻结法施工、农耕灌溉等众多领域有着重要的意义。对不同初始干密度、初始含水率的黏土试样,在不同温度条件下开展了比热容测试分析,探讨了其变化规律及机制。试验结果表明:黏土比热容随初始干密度、初始含水率的增加而线性增加,且与温度的三次方呈正比。比热容变化机制与黏土三相比例变化、固相晶格振动、水冰相变等因素有关。建立了考虑多因素的黏土比热容预测模型,与反向传播神经网络(BP-ANN)预测模型、简化理论预测模型、其他经验预测模型的交叉验证结果显示,该模型在适用范围、预测性能等方面都具有较优的表现,可为理论计算、数值仿真、工程实践中黏土比热容的取值和计算提供可靠参考。

化学改性联合真空预压法加固吹填土试验分析

通过开展室内真空预压模型试验和微观测试,针对黏粒含量较高的吹填土,探讨分析了化学改性联合真空预压法的加固效果及其机制。结果显示:经过化学改性后,吹填土的液限及塑性指数显著降低,渗透系数明显增大;此外,微观测试结果显示,经过化学改性后,改性外掺剂与吹填土颗粒间发生复杂的化学反应,吹填土颗粒表面附着大量的难溶物,使其表现为典型的团粒结构,孔隙直径明显增大,土体的渗透性显著提高;与常规真空预压法相比,化学改性联合真空预压法处理吹填土的加固效果得到大幅度的提升,其中排水量最大提升幅度达17.6%,表层沉降量明显增大,加固后土体十字板剪切强度最大提高69.0%。该研究为改进真空预压法的技术发展提供了理论依据。

不同水化学环境条件下吹填土的自重固结特性

为了研究不同水化学环境对吹填土的自重沉降的影响,采用室内量筒试验测量不同水化学环境下吹填土的沉降量和沉降速率,并利用滴定试验测定沉降结束后上清液离子含量的变化,探究不同水化学环境对吹填土自重固结的影响规律及微观机制。研究结果表明:碱性(pH=10)环境和酸性(pH=2)环境均能在固结沉降前期有效提高吹填土的沉降速率,然而最终沉降量会随着pH值的增大而逐渐减小;随着Ca^(2+)含量的增加,在酸性和中性环境下,吹填土的沉降量和沉降速率逐渐增大;在碱性环境下,吹填土的沉降量和沉降速率呈现出先增加后降低并趋于稳定的变化趋势。研究结果对于实现吹填土的快速沉降处理具有指导意义。