长春地区非饱和粉质黏土的土-水特征试验研究

土-水特征曲线(SWCC)是反映非饱和土工程特性的重要表现形式。为研究长春地区非饱和土的土-水特征曲线变化,以长春地区广泛分布的粉质黏土作为研究对象,采用GEO-Experts压力板仪和GDS非饱和土三轴仪对不同初始含水率的土体进行土-水特征曲线的测量分析。结果表明:不同设备所测得的结果基本一致,土体的进气值均在基质吸力25 kPa左右时达到。土体的体积含水率均随基质吸力的增加而减小,土-水特征曲线均在基质吸力为125 kPa时出现明显拐点。同一含水率土样,GEO-Experts压力板仪的排水体积比GDS非饱和土三轴仪多,压力板仪所对应的体积含水率相对较低。

长春市某建筑场地地质勘察及剪切波速特征研究

以吉林省长春市某拟建项目为研究对象,基于相关技术规范,采用钻探取样、剪切波速试验等方法进行工程地质勘察。查明场地范围内地层岩性分布和水文地质条件,确定地基承载力特征值,判定土层渗透系数、场地土的类型和液化程度等;利用4种常见函数模型,针对不同土体甄选出精度较高的拟合函数,为场地周边区域建设剪切波速的验证和预测提供参考;根据场地工程地质条件,结合拟建筑物的特性,提出基础设计及施工方案建议。

温度对季冻区粉质黏土强度及变形特性的影响

为研究温度变化对天然状态及饱和状态下粉质黏土强度以及变形的影响,以典型季冻区广泛分布的粉质黏土为研究对象,通过全球数字系统(global digital system,GDS)非饱和土三轴测试系统对天然状态下非饱和土以及GDS温控式静/动三轴测试系统对饱和粉质黏土,在不同温度条件下进行三轴试验。对试验结果进行研究分析可得:非饱和以及饱和粉质黏土的应力-应变曲线均呈现出应变硬化的特性。非饱和粉质黏土的黏聚力随温度降低表现出不断增加的趋势,而内摩擦角随温度降低逐渐减小,但整体变化趋势较小。饱和土的黏聚力与非饱和土变化趋势相同,随温度的降低其黏聚力逐渐增加,但相同温度时其黏聚力小于非饱和土,其内摩擦角则呈先减小后增加的转变趋势。无竖向压力作用时,相同围压条件下,非饱和与饱和粉质黏土轴向变形量随温度降低而增加,相同温度条件下,两者的轴向变形量随围压的增加会有所减小。试验成果可为季冻区粉质黏土地层工程的设计施工提供理论依据。

管桩竖向裂缝发生机理及防治措施综述

管桩因承载力高、稳定性强等优点得到了广泛应用,而在各领域服役过程中出现了竖向裂缝问题。为充分阐明管桩竖向裂缝产生的原因,并基于裂缝产生机理提供有效防治措施,提高管桩在不同环境下的使用寿命,解决由管桩开裂产生的各种工程问题。通过总结分析现有研究成果,对不同使用领域的管桩竖向裂缝的产生机理、裂缝危害、裂缝防治措施及裂缝检测技术进行综述,为管桩工程裂缝处理提供参考。

基于PFC3D的粉质黏土三轴压缩破坏过程分析

为从细观角度探究粉质黏土在三轴试验加载过程中变形破坏演变过程,文中通过PFC(Particle Flow Code)3D软件模拟三轴剪切试验过程,从颗粒位移场、强接触组构变化、强接触力分布规律、配位数、黏结断裂等方面对粉质黏土变形破坏的细观演变过程进行分析研究。研究结果表明,试样剪切带随轴向应变增大而变窄,10%轴向应变时试样中部颗粒位移值最大;试验后期配位数相较于前期逐渐均匀化;黏结断裂随轴向应变的增大而呈线性增大,不完美黏结也随之增大,且试验初期没有发生黏结断裂;强接触力分布函数在试验中期显著增大而后期逐渐减小,且服从对数正态分布。研究成果以期为土体研究提供方法与参考。

长春市某越冬深基坑桩锚支护结构受力变形监测与数值模拟对比分析

为研究季节性冻土区基坑越冬过程中基坑支护结构受力与变形变化规律,利用Midas GTS NX对长春市某深基坑的桩锚支护结构的周边地表沉降、支护桩水平位移及锚索轴力进行数值模拟,并基于实际监测数据与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:数值模拟及监测均表现出冻胀作用会使基坑周围地表沉降变小且越冬结束后会出现融沉现象;基坑支护桩桩身水平位移最大处约在距离桩顶2/5处且大于冻结前的位移;各层锚索轴力值均大于基坑冻结前;冻融作用会对基坑变形产生不可恢复的影响。

开放系统下非饱和季冻土分凝冻胀防治措施

随着西部大开发和振兴东北等重大区域性战略的实施,季冻土区土体的冻胀防治问题逐渐引起人们的关注。实际工程中冻胀主要发生在受季节性温度影响的非饱和土中,其防治措施的选择成为亟待解决的问题。分析总结了土体冻胀产生的原因与处理措施,从土体改良、控制温度、控制水分、改变基础形式等方向出发,简要评价了每种冻胀防治措施的利弊,指出将不同的方法择优组合应用是目前主要的研究方向。

季冻区粉质黏土分凝冻胀特性试验研究

以长春季节性冻土区粉质黏土为研究对象,利用单向冻结试验仪,通过改变试验装置顶部控温顶板温度,模拟土体实际所处温度环境,从试样表观冷生构造、内部结晶状态、试样竖向位移及内部含水率变化方面,进行冻胀机理分析。结果显示:试样内部纵剖面出现明显的连续冰结晶体,横剖面出现不规则状冰晶体,土体发生分凝冻胀;试样表观冷生构造为网状,且表面存在一定连续性的竖向裂缝;试样竖向位移随温度降低逐渐增大,-5~-15℃温度变化范围内,变化趋势最明显,-15~-25℃试样竖向冻胀位移继续增加,增加趋势减缓。试验结束后,试样内部含水率发生明显变化,顶部位置含水率变化由水分迁移引起,下方含水率变化由毛细作用力和渗透吸力造成。

季冻区非饱和粉质黏土的土-水特征曲线及冻结特征曲线分析研究

土-水特征曲线及冻结特征曲线对于非饱和季冻土强度变化规律的研究具有重要意义,通过GEO-Experts压力板仪对长春地区粉质黏土进行土水特征试验,试验数据通过VG模型和GD模型进行拟合,得到该模型的土-水特征拟合曲线及相应参数,选择最优模型进行冻结特征曲线拟合。结果表明:修正的VG模型可模拟土体在全吸力范围下的土-水特征曲线,得到土体在不同温度时所对应的未冻水体积含水率,VG模型模拟效果强于GD模型;未冻水的体积含水率在-6~0℃时迅速下降,同时对应的体积含冰量迅速增长;当温度低于-6℃后未冻水的体积含水率下降速率逐渐减缓,降至-20℃后仍然会有部分未冻水存在。成果可为探讨粉质黏土抗剪强度参数与体积含冰量的关系提供参考。

温度及饱和度对粉质黏土变形特性的影响

为研究温度及饱和度对粉质黏土变形特性的影响,利用GDS非饱土三轴测试系统和GDS温控式静/动三轴测试系统对天然含水率下的非饱和土及饱和土进行三轴试验,研究不同温度对其变形参数影响并对比分析。结果表明在不同温度条件下,两种不同饱和度的粉质黏土均表现为应变硬化的特性。两种饱和度的粉质黏土在相同围压下轴向变形量均随温度降低而增加,且饱和土的变形量大于非饱和土。两种饱和度的粉质黏土在相同围压下弹性模量均随温度降低而增加,且在0~-2℃区间变化最剧烈。研究可为季冻区粉质黏土地基中的工程设计及施工提供理论参考。

砂土状态相关本构模型在ABAQUS中的数值实现方法

土体的剪胀、应变硬化和应变软化等应力-应变特性与土体当前所处的状态相关,状态参数ψ(当前孔隙比e与临界孔隙比ecs的差值)被广泛用于表征不同状态下砂土的力学行为[1]。随后,不同学者相继提出了状态孔隙比参数Ie=e/ecs和Is=(e0-e)/(e0-ecs)、状态压力参数Ip=p′/pcs,以及状态孔隙比-压力参数Iep=ep′/ecspcs[2]。考虑到这一特性,可将状态参数引入广义塑性力学或边界面塑性力学中,建立一系列适用于砂土的状态相关塑性本构模型。

土质对盾构隧道下穿道路沉降影响的分析

为研究不同土质条件对盾构隧道下穿既有道路沉降的影响,文中基于长春市城市轨道交通2号线盾构隧道穿越的实际地层,运用Midas GTS NX软件,分析不同土质条件下盾构隧道的施工对道路沉降的影响。结果表明在盾构隧道掘进过程中,道路路面横向沉降曲线呈现凹槽形状,其中最大沉降值位于隧道中心线正上方;盾构隧道开挖过程中,距隧道中心线2.5D范围内的路面受影响较大;盾构隧道上覆土层土质条件改变对路面沉降的影响较弱,而穿越土层土质条件发生改变对地表沉降影响较大。相对于粉质黏土,隧道在强风化泥岩中进行盾构开挖对地面沉降影响较小。研究成果可为盾构隧道施工对既有路面沉降的监测防治等提供参考与指导。

挤密砂桩加固软弱地基数值模拟分析

为研究挤密砂桩对深厚软弱地基的加固效果,以西南地区的深厚软塑粉质黏土地基为研究对象,利用MIDAS GTS软件,从固结沉降、超孔隙水压力、桩土应力比等角度对挤密砂桩加固原深厚软塑粉质黏土地基的加固效果开展数值模拟研究。结果显示挤密砂桩既可起到承受上部负荷的作用,对原有软弱地基的排水固结也具有一定的加速效果。已加固的地基完成排水固结后,沉降表现明显,从中心部位开始,沉降区域逐渐收缩到路基两侧,形成U形收缩趋势。孔隙水压力左右两侧呈对称分布。挤密砂桩加固区的土体应力明显高于附近未加固处理的土体,加固区总沉降量明显,可通过砂桩计算土体沉降量。静置365d后,地基的固结沉降工作基本完成,此时对行车基本没有影响。研究成果以期为挤密砂桩加固软弱地基的设计及施工提供理论参考与指导。

微生物加固钙质砂试样的声发射能量统计特性

微生物加固是一种环境友好型土壤加固技术,具有提高强度、降低渗透率、控制液化等优点,也可以用于修复重金属污染物、防治矿井粉尘,大量学者对其进行了研究[1]。在中国南海地区,大量岛礁建设工程中主要地基材料均为钙质砂,由于复杂的工程环境,钙质砂地基存在沉降变形量过大、不均匀沉降和液化等问题,威胁到工程建设安全,有学者提出可以使用微生物加固技术对岛礁钙质砂地基进行加固以解决工程问题[2]。

基于折减法分析剪胀角对边坡稳定性的影响

为探究剪胀角对边坡稳定性的影响,基于非关联流动法则并引入等效参数,利用AbaqusCAE有限元软件采用强度折减法对不同剪胀角条件下土质边坡的稳定性进行数值模拟分析研究.结果表明,采用等效参数分析剪胀角是可行的.剪胀角的存在能在一定程度上提高边坡稳定性,当剪胀角介于0°~25°时,剪胀角越大边坡越稳定.用强度折减法分析边坡稳定性时,剪胀角随着强度的折减具有先增大后减小的规律.考虑剪胀角折减的安全系数在理论上更能反映边坡的真实安全状况,为研究剪胀角在边坡稳定性分析中的影响提供了一种新思路.

武汉市大气PM_(2.5)中有机酸的季节变化及其来源解析

经过预处理的样品用BSTFA／TMCS衍生化试剂衍生后，采用GC—MS技术对武汉市一年四季3个不同类型采样点中大气气溶胶中有机酸进行定量分析。共测定武汉市大气PM2.5中22种饱和脂肪酸（C11～C32）、油酸（C181）、亚油酸（C182）和8种二元羧酸（di-C2-di—C9）。3个采样点四季脂肪酸均呈现出明显的碳偶数优势，其中最丰富的物种均为棕榈酸（年均值ID：85．86ng／m3，DT：56．43ng／m3，BG：52．39ng／m3）和硬脂酸（年均值ID：57．05ng／m3，DT：32．68ng／m3，BG：37．37ng／m3）。同时通过c18l与cl∞的比值用来判断武汉市不同季节、不同类型污染源气溶胶的老化程度。二元羧酸中最丰富的物种为草酸（年均值ID：254．62ng／m3，DT：367．38ng／m3，BG：235．19ng／m。），其次为丁二酸（年均值ID：214．70ng／m3，DT：312．44ng／m3，BG：168．46ng／m3）、丙二酸（年均值ID：103．45ng／m3，DT：70．56ng／m3，BG：44．48ng／m3），二元羧酸总浓度呈现出明显的季节变化，表现为夏季〉春季〉秋季〉冬季。通过di—C2与di—C3之比之来判断二次源对不同类型采样点气溶胶的贡献程度。主成分分析法结果显示化石燃料燃烧、机动车排放及光化学氧化、生物质燃烧、肉类烹饪是武汉市大气气溶胶中有机酸的主要来源。

基于叶尖定时单参数法的叶片共振倍频数辨识

针对传统基于叶尖定时的单参数法无法实现叶片共振倍频数测量的缺点,分析了该方法无法实现叶片共振倍频数辨识的原因,在此基础上,研究了一种利用多只传感器的叶尖定时数据实现叶片共振倍频数测量的方法.通过分析振动相位信息实现叶片共振倍频数辨识,并对传感器安装角度进行了优化.所提算法在叶尖定时测量系统定时精度较高时,采用2只传感器即可实现转动叶片共振倍频数测量;在定时精度较低的情况下,采用3只传感器可实现叶片振动倍频数准确辨识.利用叶尖定时系统对实际高速转子叶片进行叶尖定时测量实验,并利用所提算法对叶片共振倍频数进行辨识,实验结果证明了理论分析的正确性与所提方法的有效性.

基于工业自适应的多通道数据采集设备分析

此设备由STM32主控、电压处理电路、电流处理电路、外部FLASH电路以及显示模块组成。该设备使用STM32作为主控,可以实现8个通道的12位电压数据采样和4个通道的电流数据采样,ADC采样周期可以达到10μs以内。电压采集范围为-40~40V,电流采集范围为4~20mA。采集的数据准确且稳定,可以通过显示屏幕进行查看,并且此设备为外部FLASH移植了FatFs文件系统,可以很方便地通过电脑查看数据。

地基自重应力对机场土基剪切波速的影响建模

基于剪切波速的压实度测量计算的现有模型中未考虑到地基自重应力对剪切波速的影响,导致深层土基检测结果存在较大误差。针对该问题设计了机场土基剪切波速-地基自重应力测试装置,开展了变应力条件下98%压实度粉质黏土的剪切波速测试。试验采用退载法消除土样变形对试验的影响,建立了机场土基剪切波速与地基自重应力的相关性模型,并对比分析模型计算理论值与实测值,精度为97.4%,验证了模型的有效性。试验结果表明:在土体压实度为98%的条件下,地基自重应力从0 kPa增长至250 kPa,剪切波速增长了287.49 m/s,两者呈良好的对数函数关系,土基剪切波速随应力增长呈由快速增长至缓慢增长的趋势。在土体压实度和最佳含水率相同条件下,土基剪切波速随地基深度的加深而增大。

武汉秋冬季大气PM_(2.5)中多环芳烃的分布特征及来源

采集了2011—2012年武汉市工业区、交通区和植物园的3个功能区的秋冬2季大气PM2.5样品,采用超声提取预处理和GC/MS分析检测了PM2.5中27种PAHs,探讨了其时空分布特征,然后运用主成分分析/多元线性回归法解析了PAHs的来源。结果表明：PAHs的质量浓度范围为24.705-112.490 ng.m-3,PAHs的质量浓度分布呈现出工业区〉交通区〉植物园的规律;冬季PAHs质量浓度高于秋季等特征。不同环数PAHs质量浓度呈现出规律变化为：5环〉4环〉2-3环〉6-7环,4环、5环的PAH含量比例高表明机动车尾气和煤燃烧排放是主要排放源。不同功能区化合物的比值指示来源略有不同,但总体指明了武汉主要污染源来自燃煤和机动车尾气的排放。源解析结果显示,工业区的污染源主要来自于燃煤,其贡献率为55%,其次为汽油燃烧、柴油燃烧、焦炉和轻质油燃烧。在交通区中,车辆尾气排放（34%）和天然气燃烧（25%）的贡献较大,其次是烹饪、燃煤及木材燃烧。植物园对照区的主要污染源分别是木材燃烧、燃煤、天然气燃烧、车辆排放和烹饪,其中木材燃烧（46%）的贡献最大。