两种气体作用下非饱和江边吹填砂三轴试验研究

为了研究非饱合土体中充入空气或CO_(2)气体所导致的土样不同物理力学性质,以长江边的吹填细砂为对象,通过改变细砂的含水率,往土样通入空气和CO_(2),采用固结不排水三轴试验分析了两种不同气体作用下细砂的应力-应变曲线及抗剪强度指标。研究结果表明:两种气体在低围压下使得细砂的应力-应变曲线表现为应变软化型,高围压下曲线为硬化型。围压作用下充CO_(2)细砂具有低孔隙率和高密实度特征,导致充CO_(2)细砂的抗剪强度大于充空气的细砂。在高围压下,细砂颗粒联系更加紧密,更多依靠颗粒骨架传递应力,使得两种气体作用下细砂抗剪强度的差别变小。细砂含水率从4%增至12%时,充CO_(2)细砂的黏聚力是充空气细砂黏聚力的2.62~4.37倍,据此可在工程建设中对有机质含量高的非饱合细砂充入CO_(2)气体,以起到加固土体的效果。

预留土堤对深基坑力学性状的影响分析

预留土堤在基坑支护中应用广泛,但在设计计算时往往以经验为准,存在一定的盲目性和不确定性。依托在建工程,采用FLAC3D建立了数值分析模型,通过改变预留土堤的高度和宽度,研究了基坑支护桩水平位移、基坑周边地表沉降、桩身弯矩、安全系数以及潜在滑动面的变化规律,最后提出了经济合理的预留土堤设计参数。结果表明:基坑支护桩的最大位移发生在桩顶,基坑周边地表沉降呈“凹槽形”分布,最大沉降量距离基坑边缘2~3 m;桩身弯矩沿桩长呈“鼓肚形”变化规律,峰值点在距离桩底8~12 m处;桩前预留土堤的设计宽度不应大于8 m,否则对于减小支护桩位移和弯矩、基坑周边地表沉降益处不大,而且会占用基坑有限的施工作业面;桩前预留土堤的高度不应大于5 m,否则其稳定性将难以保证。

细砂及粉煤灰基泡沫轻质土应力与应变特性试验研究

为了探究细砂及粉煤灰基泡沫轻质土(FLS)的应力与应变特性,文章以水泥、粉煤灰、细砂、水和泡沫为原材料制备试样,进行了无侧限抗压强度试验。试验结果表明,FLS的应力与应变曲线呈软化型,其轴向应力随应变的增加先增加后减少。当湿密度、水胶比和细砂含量分别为600 kg/m3、0.60和20%时,FLS的28 d无侧限抗压强度为0.84 MPa。FLS的无侧限抗压强度与细砂含量呈负线性相关。提出的复合正弦-指数模型(CSE)可以有效地表征FLS的应力与应变特性,可为FLS的工程设计及理论分析提供依据。

基于固化剂稳定细砂土的路用性能研究

为研究土体中掺入土壤固化剂后的加固效果,评价土壤固化剂稳定细砂土的路用性能,文章在确定混合料最佳配合比的基础上,通过无侧限抗压强度试验、劈裂试验、抗压回弹模量试验以及干缩试验对比评价了固化剂稳定细砂土与传统石灰水泥稳定细砂土的路用性能;通过有限元软件ABAQUS建立路基模型进行沉降分析,验证现场监测结果,以评价固化剂稳定细砂土实际应用效果。研究表明:固化剂稳定细砂土的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量及干缩性能均优于石灰水泥稳定细砂土,有限元分析也验证了固化剂稳定细砂土具有较好的工程实用价值。研究成果可为实际工程提供一定参考。

基于固化剂稳定细砂土的配合比设计及现场监测研究

为了研究土体中掺入土壤固化剂的加固效果,文章依托实际项目设计不同掺量固化剂配合比试验,通过无侧限抗压强度试验确定最佳配合比,并结合现场沉降监测数据分析固化剂稳定细砂土实际应用效果。研究表明:最佳配合比为固化剂含量0.03%,水泥含量6%;通过现场沉降监测,验证了固化剂稳定细砂土实际应用的合理性。固化剂稳定细砂土具有较好的实用工程价值,研究成果可为指导实际工程提供一定参考。

不同育苗基质对黑豆出苗率的影响研究

研究不同育苗基质对黑豆出苗率的影响,为黑豆种子繁殖培育基质的选择提供参考。在广东省清远市佛冈县石角镇龙塘村私人菜园,以营养土、水稻土和细沙为基质原料,采用穴播的方式,按照随机区分3组进行重复试验设计方法,布置育苗基质对黑豆种子出苗率影响的田间实验。实验结果表明,不同基质间的出苗率以及种子生物特性表现都具备一定的差异性。其中,细沙实验组的发芽率为79.8%;营养土的发芽率为78.4%;水稻土的发芽率为72.9%。细沙的质地疏松和透气性能良好,是黑豆出苗率较高的重要原因。

粉细砂地层浅埋暗挖施工优化及控制措施

粉细砂地层的浅埋暗挖施工,一直是地铁施工的重点研究领域。由于粉细砂地层自稳性差,暗挖施工极易产生坍塌事故,因此保持开挖土体稳定、控制地面沉降成为粉细砂地层浅埋暗挖施工中最重要的课题。结合粉细砂地层浅埋暗挖工程实例,总结施工优化控制措施,为类似地层的暗挖施工提供一定参考。

动力排水固结法加固浦东机场促淤地基试验研究

基于浦东国际机场快件处理中心促淤场地的加固处理实践,介绍采用动力排水固结法处理促淤饱和软粘土地基的工艺对吹填粉细砂上试夯区的试验研究,结果表明采取低能量“少击多遍”的强夯施工工艺,并辅以竖向塑料排水板的方法来加固处理饱和促淤软粘土是可行的,促淤地基的力学性能和变形性能显著提高,并实现了用吹填粉细砂代替中粗砂作为强夯垫层,大大降低了工程成本。通过对大面积强夯施工处理效果的检测表明,动力排水固结法加固处理促淤地基效果明显。

轨道交通振动下南京片状细砂的有效应力路径及破坏模式

以南京片状结构细砂为研究对象,采用英国WFI动静多功能三轴仪,研究了饱和南京片状结构细砂在列车振动荷载作用下静偏应力水平、循环应力比对其动力特性的影响;把振动孔压的发展与应力路径相联系,分析了循环荷载作用下不同阶段南京片状结构细砂所处的初始压密状态、压缩状态和膨胀状态的发生和发展过程;同时,根据静偏应力与循环偏应力的大小,视有无偏应力反向,南京片状结构细砂的破坏模式可分为循环活动性和塑性应变累积破坏,并对其循环活动性的机制进行了初步探讨。

循环荷载作用下南京片状细砂的不排水动力性态

以南京片状细砂为研究对象,采用英国WFI动静多功能三轴仪,研究饱和南京片状细砂在循环荷载作用下静偏应力水平、循环应力水平对其不排水动力特性的影响。把振动孔压的发展与应力路径相联系,分析了循环荷载作用下不同阶段南京片状细砂所处的初始压密状态、压缩状态和膨胀状态的发生和发展过程;根据静偏应力与循环偏应力的大小,视有无偏应力反向,将南京片状细砂的破坏模式可分为循环活动性和塑性应变累积破坏;同时,针对振动孔压上升使得南京片状细砂出现动剪切模量软化现象,研究了每一次循环过程中滞回曲线的卸载段及再加载段的割线动剪切模量Gsec和最大割线模量Gmax的变化规律,发现Gsec和Gsec/Gmax与循环应变εs之间的关系可用指数函数描述。

大管棚配合水平旋喷桩支护在细砂-卵砾石土互层隧道中的应用

依托在建国道317线岗托隧道工程,结合细砂-卵砾石土互层围岩的特点,对双层小导管支护、大管棚支护、水平旋喷支护、大管棚配合水平旋喷支护4种支护方案进行了分析,比选出大管棚配合水平旋喷支护为较优方案,并对其支护效果进行了现场测试。结果表明:施工中拱顶处卵砾石土层断裂,细砂下漏导致隧道发生漏砂、坍塌、冒顶等事故,施工中应加强对地表处理、掌子面反压回填等4个关键工序的控制。经现场测试,大管棚配合水平旋喷形成的壳支护能够承受上方土体和交通荷载,并能有效阻止漏砂。

风化细砂改良膨胀土胀缩特性室内试验研究

针对目前膨胀土化学改良方法存在的缺陷,提出了一种采用风化细砂对膨胀土胀缩特性进行物理改良的方法.通过在膨胀土中掺入不同比例的风化细砂,并进行膨胀试验和收缩试验,研究不同掺砂比例对膨胀土的膨胀和收缩指标的影响.通过对不同比例掺砂膨胀土的胀缩特性数据分析发现,随着掺砂比例的增加,膨胀和收缩指标减小.当掺入风化细砂的比例达到10%时,对胀缩指标影响最显著,且胀缩总率为0.67%,自由膨胀率为31%,达到路基填料的标准.综合经济性和实用性考虑,最佳掺风化砂比例为10%.

南京片状细砂不排水循环三轴试验的数值仿真

基于软件ABAQUS的二次开发平台,引入Byrne修正的Martin和Finn孔压应变模型,并与土体动力黏塑性记忆型嵌套面模型相结合,通过编制Fortran子程序,嵌入到软件ABAQUS中,实现了软件ABAQUS的有效应力算法,对南京片状细砂土的不排水循环三轴试验进行三维数值仿真。通过与循环三轴试验结果的比较,发现数值模拟结果基本上能再现南京片状细砂的不排水循环特性,如不排水循环三轴试验的动应力?应变关系、应变累积、应变软化等;且数值仿真结果较好地反映了试验结果的振动孔压发展特征。研究的意义在于理想三维数值模拟试验能够突破常规的室内土工试验能力及其局限性,这为今后饱和砂土不排水循环特性的宏、细观机理的进一步研究奠定了基础。

石灰改性红砂岩残积土工程性质试验研究

为研究石灰改性红砂岩残积土的工程性质并确定最佳掺量,以恩施地区红砂岩残积土为研究对象,制备不同石灰掺量的改良土试样,并进行击实、压缩、无侧限抗压试验。结果表明,随着石灰掺量的增大:改良土最优含水量逐渐增大,最大干密度逐渐减小;改良土压缩系数先减小后增大,压缩模量先增大后减小,对应的最优石灰掺量为7%;改良土无侧限抗压强度先提高后降低,对应的最优石灰掺量为9%。出现上述规律的主要原因是:石灰发生的水化、离子交换、碳酸化、结晶等作用,增强了砂土颗粒之间的黏结,提高了土的整体性,使石灰土压缩、强度特性得到改良。然而,过多的石灰会以自由灰的形式存在于土颗粒空隙之间,导致土体的压缩变形量增大,无侧限抗压强度降低。

扩大头锚索在饱和粉细砂层中的受力特性

对于特殊复杂的地质条件以及对变形要求较高的地下工程,扩大头预应力锚索有效利用扩大头前端土体抗力,提高锚索的承载能力和支护结构的抗变形能力,是一种较为理想的支护方式。扩大头锚索的理论研究与设计滞后于工程经验,基于弹性理论,通过研究扩大头前端土体受力状态与土压力的关系以及锚固土体接触面的应力状态,分析了土层变形过程中锚索的受力特性,建立了扩大头预应力锚索在土体变形过程中的力学模型,通过实例验证了公式的适用性,为研究与评估施工过程中扩大头锚索的整体受力情况提供了新的思路。

淤泥质土及粉细砂地层盾构施工地表沉降监测分析

淤泥质土和粉细砂为地铁隧道施工的主要不良地质土层。分析盾构掘进在该土层造成的地表沉降规律,这有利于采取合适的施工技术对策。以佛山地铁2号线花仙区间为实例,对淤泥质土及粉细砂地层盾构施工地表沉降监测数据进行了分析。结果表明:在淤泥质土层中,地表沉降主要发生在管片脱出盾尾和后期的固结沉降阶段;在粉细砂层中,地表沉降主要发生在盾构掘进和管片脱出盾尾阶段,且盾构施工对粉细砂层的影响大于对淤泥质土层的影响。

渗透侵蚀下砂性土细颗粒流失率预测方法

渗流过程中内部不稳定砂性土细颗粒易于流失而形成渗透侵蚀,将对土工建筑物或地基造成不良影响。细颗粒流失率是土体力学性能劣化及稳定性分析的关键参数,为了对渗透侵蚀下砂性土细颗粒的流失率进行预测,笔者讨论了判断土体是否会发生渗透侵蚀的内部稳定性评价准则;介绍了细颗粒起动临界坡降,并对应力折减系数进行修正,以考虑土颗粒受力的差异性;提出了“细颗粒起动概率”,对细颗粒起动与否进行量化;分析细颗粒在土体孔隙网络中的迁移过程,给出了细颗粒通过收缩的概率和渗透迁移距离;根据细颗粒起动和迁移规律给出了细颗粒侵蚀和沉积定律,基于质量守恒定律形成细颗粒流失率预测方法。采用预测方法进行流失率计算,计算结果和试验结果吻合较好,误差基本在15%以内。

列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究

列车振动荷载作用下松散砂土振密造成的早期路基沉降将对列车的正常运行产生很大的影响。本文以南京地区新近沉积片状细砂为研究对象,采用英国GDS空心圆柱扭剪仪模拟列车振动荷载的实际应力路径,并考虑排水条件、试样围压和加载幅值等因素,初步研究了2000列次(14000振次)列车振动荷载作用下南京新近沉积片状细砂的振动排水特性和竖向累积变形特性。实验结果表明,试样围压对南京片状细砂的竖向累积变形的影响较为明显,同时,当试验围压较小时,加载幅值对试样的竖向累积变形的影响更大。其次,排水条件主要对列车运营前期的路基累积变形产生明显的影响,对后期的累积变形的影响基本可以忽略。最后,根据试验结果,本文也初步给出了排水条件和不排水条件下南京片状细砂的竖向累积应变增长曲线的新预测公式及其参数取值。研究结论对列车振动荷载作用下新近沉积砂性土的动力学特性及其累积变形的计算方法等问题的研究具有很好的参考价值。

陕西省耕地土壤可蚀性因子

[目的]土壤可蚀性因子是计算土壤侵蚀的一个重要因子,对陕西省耕地土壤可蚀性因子展开研究,可为陕西地区的耕地土壤侵蚀计算及评价提供科学依据。[方法]以陕西省9个地区的耕地土壤实测数据为基础,利用通用土壤流失方程USLE(universal soil loss equation)、修订土壤流失方程RUSLE2(revised universal soil loss equation version 2)、侵蚀生产力影响模型EPIC(erosion productivity impact calculator)中可蚀性因子K值的计算公式以及几何平均粒径公式和几何平均粒径—有机质Dg-OM公式,计算不同耕地土壤质地条件下的土壤可蚀性因子。[结果]RUSLE2的极细砂粒转换公式在陕西黄土丘陵沟壑区平均低约14.53%,在陕南地区平均高约32.91%,使用修正公式后平均误差分别为7.81%和13.14%;对比分析K值的估算值与实测值,子洲县实测K值为0.002 69〔(t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)〕,Dg-OM模拟计算均值为0.0297〔(t·hm2·h)/(hm2·MJ·mm)〕;水蚀预报模型WEPP(water erosion prediction project)中的细沟间可蚀性(Ki)和细沟可蚀性(Kr),与USLE的K值相关系数分别为0.738 6和0.607 4。[结论]极细砂粒转换修正公式的计算误差小于RUSLE2模型;Dg-OM模型适合陕西黄土丘陵沟壑区及长武县、杨凌区和安康市典型耕地土壤;WEPP中Ki和Kr,当土壤砂粒含量小于30%,USLE的K值与WEPP的Ki和Kr值有强相关性。

东北典型薄层黑土区土壤可蚀性模型适用性分析

土壤可蚀性是土壤侵蚀预报和环境效应评价模型的重要参数。该文选取东北典型薄层黑土区宾州河流域为研究区,通过校验极细砂粒含量转换式,分析侵蚀—生产力影响模型(erosion productivity impact calculator,EPIC)、通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)和修正土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE2)3种模型K值估算方法间的差异,以探讨各估算方法在东北典型薄层黑土区的适用性。结果表明:与实测值相比,RUSLE2模型整体"低估"极细砂粒含量,平均低估22.5%;建立的薄层黑土区极细砂粒含量转换方程可使估算精度提高95%以上。RUSLE2模型K值估算方法适用于薄层黑土区。EPIC与USLE模型K值估算方法均"高估"薄层黑土区的土壤可蚀性,但通过建立的修正方程进行校正,仍可用于中国东北薄层黑土区K值估算。该研究可为薄层黑土区及相似地区的土壤侵蚀定量评价和土壤质量危险性评价提供必要的科学依据。