黏质粉土冻胀过程中水分重分布和密度变化规律

为了探究黏质粉土冻胀过程中水分重分布和密度变化规律,通过4个不同顶板温度条件下黏质粉土的单向冻结试验,采用切层法和计算机断层扫描(CT)对试样冻结前后的分层含水率数据和分层密度数据进行了分析。结果表明:试样冻胀是由水分迁移和初始土样中的水分重分布后在已冻区和冻结缘区域发生相变后体积膨胀所控制的;试样冻胀后已冻区密度减小,未冻区密度增大,与含水率的变化规律相反。整体试样的宏观冻胀包含了已冻区的冻胀作用和未冻区的固结作用。

水源中断后混凝土中的水分迁移重分布

通过中子成像试验,对混凝土材料的水分侵入及水源中断后内部水分的重分布过程进行了研究。结果表明,应用中子成像能够对非透明混凝土材料内部的水分迁移进行直观的成像追踪和观测;水分能够在短时间内迅速侵入并充满混凝土的裂缝区,随后继续沿裂缝两侧向基体内部侵入,成为水分侵入的内部水源;混凝土外部水源中断后,已侵入的水分在两个方向上进行迁移重分布,一方面水分在非饱和基体的毛细吸附作用下继续向材料深处缓慢侵入,同时混凝土裂缝区域的水分开始向外部扩散而失去,整体水分曲线向外扩展,但含量降低。

季冻地区路基中的水分迁移机理及处理措施

在季节性冻土地区,冬季土体冻结,路基产生冻胀;春季冻土融化,路基产生翻浆、冒泥,对公路造成危害。而水分迁移又是产生冻胀的直接因素,所以研究冻土中的水分迁移机理及处理措施很有实际意义。

人工冻结作用下原状软黏土冻融特性试验

近年来人工冻结法在地铁联络通道施工等地下工程加固中得到广泛应用,土体经过冻融后物理力学性质和工程性质将发生改变。通过不同冷端温度冻结条件下封闭系统原状土单向冻融试验,研究软黏土冻胀融沉特性。结合冻融过程温度场监测,获得温度、冻结锋面的发展规律,对冻融后的试样分层进行含水率、孔隙率及干密度的测定,得到软黏土冻融后水分重分布及体积变化特征。试验结果表明:封闭系统4种不同冷端温度冻结土样的融沉系数均大于冻胀率,冻结完成时沿试样不同高度处温度梯度呈线性分布。冻结过程冻结锋面发展与时间呈指数关系,冻结完成时间与冻结冷端温度呈指数关系。冻融后沿试样高度方向水分重分布,试样上部含水率减小,中下部增大,且冻结冷端温度越低,变化越明显。结合沿土样高度不同位置处含水率、孔隙比和干密度的变化,揭示了冻融过程随水分迁移过程负孔压的存在对土样有固结作用。

高铁路基水泥粉煤灰填料冻融特性研究

为了研究高铁路基改良粗颗粒填料的冻融特性,采用粗粒土单向冻融试验装置开展高铁路基改良填料单向冻融试验。研究改良填料在冻融过程中受改良剂种类和改良剂掺量等因素影响,其内部温度、水分迁移、水分重分布和冻胀变形的变化规律,分析采用水泥和水泥粉煤灰改良后的粗颗粒填料的冻胀机理。试验结果表明:在单向冻结过程中,通过填料内部冻结深度变化可将填料冻结过程分为快速冻结、缓慢冻结和稳定冻结3个阶段,填料内部不同深度处的温度变化滞后于顶板温度变化;粉煤灰的掺入对水泥改良填料内部温度变化过程影响较小,但会减小填料的冻结深度;外部环境形成的温度梯度是填料内部水分迁移的驱动因素,2类填料冻结过程中内部水分向冻结锋面产生迁移,3次冻融循环后,冻结锋面所处深度含水率最高,距离冻结锋面越远,水分迁移作用越弱,体积含水率波动范围越小;水泥粉煤灰填料的毛细作用会导致填料持水能力增强,致使水泥粉煤灰填料在冻融过程中水分重分布现象较弱;2类改良后的填料均属于不冻胀类材料,其最大冻胀率均未出现在第1次冻结过程中,粉煤灰颗粒的存在会增大填料的冻胀敏感性,导致水泥粉煤灰填料的冻胀变形量高于水泥改良填料,且粉煤灰掺量越大,填料冻胀变形量越大。

人工冻结红黏土冻融特性试验研究

为探究江西地区典型红黏土层人工冻结条件下冻胀融沉变形、温度场和水分场变化规律,该文采用封闭系统单向冻融试验,对不同冻结冷端温度条件下重塑红黏土试样开展研究,获得冻胀率、融沉系数、冻结温度场和水分场变化规律。试验结果表明,(1)试样在单向冻融过程中,冻胀、融沉位移变化可分为7个阶段;冻胀率、融沉系数随冻结冷端温度的降低逐渐减小,且融沉系数大于冻胀率;冻结冷端温度越低,冻结完成时间越短,且冻结完成时间与冷端温度呈指数相关。(2)土样冻结过程中,试样冷端温度越低,冻结锋面高度越高,冻结锋面高度与冻结时间呈指数关系。(3)试样在封闭系统单向冻融后水分场发生重分布,试样近冷端位置土体含水率略有增大,靠暖端位置含水率减小,冻结冷端温度越高,水分迁移量越大,冷端温度为-5℃时比为-15℃时含水率增加了4.97%。

单向冻结条件下根河黏土水热特征试验研究

为研究内蒙古东北根河地区地基土体的水热特征,对根河饱和黏土在-5℃、-10℃和-15℃三种环境负温下开展了单向冻结试验,得到试样在不同深度处的温度分布规律和变化过程及冻结前后试样中的水分变化规律。结果表明:单向冻结过程中土体的平均降温速率随深度的增加线性减小,且环境温度越高降温速率越慢;冻结过程中过冷现象的出现与降温速率相关,降温速率越低出现过冷阶段的几率越大;土体自由水冻结阶段的持续时间主要受各层土样的降温速率和含水率的影响,随深度的增加而减小,-5℃环境温度下其持续时间在深度20mm、40mm、60mm处分别约为12min、8min、4min,-10℃环境温度下分别约为8min、4min、2min,在-15℃环境温度环境下也有类似变化,但持续时间均在1min以内,变化幅度不明显;单向冻结后试样中的水分发生重分布,且环境温度对含水率的数值变化影响显著,降温速率越低,冻结前后不同深度处的土层含水率变化越明显,-5℃环境温度下冻结前后含水率沿深度方向平均变化值达到0.240(%/cm)、依次大于-10℃环境温度下的0.070(%/cm)与-15℃环境温度下0.015(%/cm)。

Concept Design of a New Deep Draft Platform

The authors analyzed requirements for a new deepwater platform, from conceptual design to hydrodynamic analysis.The design incorporated Deep Draft Multi-Spar (DDMS) that allowed easy fabrication, reduced costs, and provided favorable motion performance.It also provided a dry tree system and other benefits.The conceptual design process included dimension estimation, general arrangements, weight estimation, weight distribution, stability analysis, etc.A high order boundary element method based on potential theory and the modified Morison equation was used to predict the hydrodynamic and viscous effects of this new concept platform.The response amplitude operators (RAOs) were acquired and compared with those of a typical Truss Spar.The response of the platform to the JONSWAP spectra of 3 different extreme ocean conditions was analyzed to evaluate the seakeeping ability of the new concept.The results revealed favorable motion performance due to all the degrees of freedom available.