一种现场测定地基固结系数与渗透系数的方法

地基固结系数及渗透系数是地基计算及设计中的关键参数。本文利用IFCOBAT系统测试地基原位水平固结系数和渗透系数,采用考虑塑性区内外孔压系数不同的圆柱形孔洞扩张理论和一维径向固结方程模拟滤头周围的初始超静孔隙水压力分布及其消散过程,在渗透系数分析中,同时考虑了针头对流经水的阻力和滤头及容器内水柱的影响。现场测试结果与薄壁土样的室内试验结果的比较分析表明,现场测定的固结系数和渗透系数与室内试验结果接近。另外,还讨论了两种测试结果之间差别的原因及其合理性。

节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式

利用UDEC软件,建立岩石节理剪胀导致岩体渗透特性改变的离散元数值模型,探讨节理剪胀效应对岩体等效渗透系数的影响。数值研究表明,在节理法向闭合和节理剪胀两种机制的共同作用下,随偏应力系数的增加,岩体等效渗透系数遵循先减小后增加的变化规律。当偏应力系数较小时,节理法向闭合机制占主导因素,导致等效渗透系数随偏应力系数的增大而减小;当偏应力系数较大时,节理剪胀机制占主导因素,导致等效渗透系数呈数量级增加。在岩体等效渗透系数的流固耦合方程中必须体现节理剪胀因素。提出的裂隙岩体等效渗透系数经验公式考虑了节理法向闭合和节理剪胀对等效渗透系数的贡献,且物理意义明确;最后参考J.ZHANG的实验研究成果验证了经验公式的合理性。

冻融条件下重塑黄土渗透规律试验分析

【目的】研究冻融作用对重塑黄土渗透特性的影响,为季节冻土区黄土边坡、道路及堤坝等工程的设计和施工提供参考。【方法】以Q3黄土为研究对象,在封闭系统下进行快速冻融循环试验,每个循环为-20℃冻结12h,20℃融化12h,冻融循环次数分别为0,2,4,5,10,14,17和20。将干密度为1.7g/cm^3、含水率为18.0%的重塑黄土样制成长×宽×高为1cm×1cm×2cm的长条形样品,然后置于高低温试验箱进行冻融循环处理;将冻融后的样品风干后进行扫描电镜观察,并定量分析重塑黄土的骨架颗粒形态、连接方式、孔隙形态及孔隙面积比等微观结构特征。同时制作含水率分别为15.0%,18.0%,21.0%,28.0%及饱和含水率的土样,分5层压制成干密度分别为1.4,1.5,1.6和1.7g/cm^3的黄土三轴样,然后置于高低温试验箱进行冻融循环试验;最后在围压分别为100,200,300和400kPa条件下进行三轴黄土渗透试验,分析围压、含水率、干密度和冻融循环次数对黄土渗透特性的影响。【结果】冻融作用对土体表面结构破坏严重,有横向和纵向裂缝。冻融过程中,重塑黄土土体微观结构发生了明显变化,集团粒数量明显减少,土粒胶结性变差;随着冻融循环次数的增加,土样的孔隙面积比呈指数增大趋势,冻融循环20次后孔隙面积比由0.76增加到0.79。渗透系数随围压的增大表现出指数衰减特征,且围压为400kPa时渗透系数差异较小;随着干密度和初始含水率的增加,渗透系数表现出抛物线变化特征,且干密度和含水率分别为1.6g/cm^3和21.0%左右时,渗透系数较大;渗透系数随冻融循环次数增加表现出指数增大特征,冻融循环20次后渗透系数增加1~2个量级。【结论】经历冻融循环后,重塑黄土土体的结构强度遭受一定程度破坏,渗透性增强,冻融循环20次后黄土土体渗透特性趋于稳定;冻融过程中产生的裂缝是诱发黄土土体渗透性增强的主要原因;冻融过程中重塑黄土渗透特性与土的初始状态、冻融循环次数及围压密切相关。

考虑有效孔隙比影响的饱和黏性土中注浆渗透机理

考虑强结合水膜对黏性土渗透特性的影响,依据土体物理特征参数建立有效孔隙比计算公式;修正经典的Kozeny-Carman渗透系数的经验公式,得到适用于黏性土的渗透系数经验计算公式;在此基础上,推导黏性土层中黏度时变性浆液注浆柱面和球面渗透扩散半径和渗透压力的计算公式.通过算例,验证了提出的黏性土渗透系数经验公式的正确性,并对比分析了不同注浆压力、注浆时间条件下是否采用有效孔隙比、是否考虑浆液黏度时变性对浆液扩散半径的影响.计算结果表明:采用天然孔隙比的扩散半径是采用有效孔隙比的扩散半径的约1.5倍,且两者的差距随注浆压力的增大、注浆时间的延长而增大;黏性土的渗透特性必须考虑强结合水膜的影响.

生物过滤系统中多级混合颗粒群渗流过程分析与完善

[目的]准确掌握过滤渗流场的变化规律,为更深刻理解生物过滤系统中流态的变化提供理论参考。[方法]利用颗粒群加压膨胀理论,基于对流固耦合效应和渗流特性进行研究。[结果]提出了生物过滤系统渗流过程的4阶段假设,并通过试验验证了变化规律。[结论]无论在清水和污水渗流过程中都出现的渗透系数由下降到上升再下降变化趋势,是由于颗粒群加压膨胀产生的原因。

岩体稳定分析中的渗流模型与各参数计算

应力与渗流耦合作用下岩体的变形和破坏特征,与岩体结构、岩体的力学性质、渗流场有关,结合边坡的稳定分析模型,研究合理分析计算岩体的力学参数、渗透系数张量的方法。利用岩体质量分类系统和塑性破坏准则估算裂隙岩体的力学参数,计算裂隙岩体的渗流系数,为岩体稳定分析奠定基础。

正交长迹线裂隙岩体REV存在性与裂隙平均间距探讨

裂隙岩体表征单元体的大小是岩体水力学特征的尺度效应的客观反映,表征单元体的性质也决定了岩体水力学参数选取的合理性和可靠性.在以理论推导和多元线性回归分析方法验证FractureToKarst软件可靠性的基础上,讨论了正交长迹线裂隙岩体表征单元体的存在性与裂隙平均间距之间的关系,以及表征单元体的合理尺寸,并利用统计学方法求解了表征单元体的渗透系数张量.

原状铁尾矿砂工程性质研究

细粒含量是影响尾矿砂的工程性质的重要因素,目前的研究成果均主要集中于特定粒径范围的细砂含量对砂土强度特征的影响,对原状尾矿砂的工程性质研究较少。为了研究原状尾矿砂的空间级配特征、孔隙比变化特征、渗透特性和力学性质,通过现场钻孔取样、筛分试验、常规物性试验、渗透试验、快剪试验和不排水三轴试验,确定了0.075mm以下细粒含量对上述性质的影响。研究表明:0.075mm以下细粒含量随钻孔深度与距子坝距离增加而升高,且和分维值之间具有较高的相关性;30%左右的0.075mm以下细粒含量是原状尾矿砂工程性质的分界点。当0.075mm以下细粒含量小于30%时,随着细粒含量的增加,孔隙比减小,黏聚力增大,内摩擦角减小,渗透系数快速减小;当0.075mm以下细粒含量大于30%时,随着细粒含量的增加,孔隙比增大,黏聚力减小,渗透系数缓慢减小。同时,随着细粒含量的增加,水平渗透系数与垂直渗透系数差值逐渐减小。0.075mm以下细粒含量的增加,是引起尾矿砂工程性质发生变化的主要原因,其临界值在0.075mm以下细粒含量30%左右。在尾矿坝建造过程中,控制0.075mm以下细粒含量在30%左右,有利于尾矿坝稳定。

冻融作用下伊犁原状黄土水力特性劣化规律与微观机制

新疆伊犁地区冻害严重,尤以滑坡灾害最显著,主要体现在冻融作用下原状黄土的水力特性劣化方面,然而其水力特性的劣化规律和微观机制目前并不明晰,因此本文开展了冻融前后伊犁原状黄土的水力试验和微观试验研究。结果表明:冻融作用使得黄土内部的胶结性和结构完整性遭受破坏,在原位有效应力施加于冻融后的原状黄土,后续加上水分浸泡后,黄土会产生更大变形,因而冻融后原状黄土的自重湿陷性系数增加和孔隙比减小。冻融作用会使得原状黄土内部产生大裂缝和大孔径,渗流过程中水分会从大裂缝和大孔隙流失,因而冻融后原状黄土的渗透系数增加。冻融循环中的冻胀作用使得原状黄土内部自由水变成冰体,产生膨胀作用,其会破坏原状黄土的胶结性和结构完整性,同时产生大裂缝和大孔径,最终造成原状黄土的剪切强度和黏聚力降低。反复的冻融使得土颗粒发生破坏、移位,形成较为复杂的接触形式,从而使得内摩擦角减小并不显著。

应力敏感性差异对天然裂缝储层直井产能的影响

为了研究天然裂缝发育的低渗透油藏的产能特征,基于平面径向流理论,建立了考虑基质、天然裂缝的应力敏感性差异的天然裂缝储层产能预测模型,推导出考虑基质、天然裂缝应力敏感差异的天然裂缝储层产能方程。以低渗透油田基础数据为例,运用推导出的产能方程计算分析裂缝参数、基质应力敏感系数、裂缝应力敏感系数对产能的影响。结果表明,随着基质应力敏感系数增加,油井产能降低;裂缝宽度较小时,裂缝应力敏感对油井产能影响显著。因此,在天然裂缝发育的低渗透油藏,提高裂缝长度,勾通更多的微裂缝,对增产有利。

透水砖研究现状及其影响性能因素

透水砖是用矿山尾矿和废渣制备出的一种路面砖,因在众多领域得到应用,透水砖的研究成为世界各国的热点。本文阐述了透水砖的概念、国内外发展现状、透水砖的制备工艺流程、透水砖的分类、特点和影响其性能的因素。

水灰比及砂率对聚合物混凝土性能的影响研究

随着国内城市化建设进程的不断加快,超高层建筑建设数量越来越多。传统混凝土无法满足高质量建筑工程的建设需求,聚合物混凝土等高性能混凝土开始成为研究者关注的重点。鉴于此,开展了水灰比及砂率对聚合物混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度以及渗透系数的影响。结果表明:聚合物混凝土力学强度与水灰比呈先正相关后负相关的趋势;聚合物混凝土力学性能并不是与砂率呈现持续的正相关关系,而是砂率增加到一定程度后,其力学性能开始出现下降的趋势;聚合物混凝土的渗水系数与水灰比呈先负相关后正相关的规律,聚合物混凝土渗水系数与砂率呈现先负相关后正相关关系;整体上,当水灰比为0.3、砂率为0.4时,聚合物混凝土的力学性能及抗渗性能达到最优。

黄土湿陷对渗透系数影响的试验研究

针对湿陷性黄土地区工程建设中常常遇到"渗透-湿陷-渗透"这一反复发生的复杂过程所带来的一系列工程问题,开展了黄土湿陷后渗透性试验研究。基于室内湿陷渗透试验,结合扫描电子显微镜(SEM)和图像处理软件(IPP)分析等手段,通过试验对比研究了黄土湿陷前后土体的渗透系数、微结构、孔隙大小分布、孔隙形状及连通性的变化,以揭示黄土湿陷对其渗透性的影响规律及其微观机理。结果表明:渗透过程和湿陷过程相互影响,黄土的多孔结构是影响渗透性及湿陷性的主要内因;湿陷后黄土较原状黄土的渗透性明显变差,原状黄土多孔结构遭到破坏,颗粒接触方式有所变化,使得颗粒排列变密实,且孔隙连通性降低,从而导致渗透系数明显下降(为原状黄土的25%~33%);土的结构和构造、可溶盐的溶解和土中胶结物的溃散、土中孔隙的大小与数量以及连通性变化是黄土湿陷对渗透性影响的重要因素,多因素共同作用使得湿陷后土体渗透系数降低;试验结果可为湿陷性黄土地区的工程设计与施工提供可借鉴的基础理论依据。

工程降水引起地基固结沉降三维数值分析

为保证施工现场条件的干燥性,必须采取措施降低地下水水位,但是降水后会引起土体的固结沉降,对地面早已存在的建筑物构成潜在的威胁.工程降水施工诱发地基沉降是一个三维空间流固耦合问题,借助三维有限差分数值模拟软件FLAC3D建立地层降水过程中渗流场与应力场耦合模型,以金普线地铁隧道8标降水工程为例进行数值模拟,探究土体在饱和状态下改变地层渗透系数达到渗流稳定时的沉降和地下水分布特征.