级配特性对砂土渗透系数影响试验研究

为深入分析级配特性对砂土渗透性的影响规律,采用常水头试验方法,研究了砂土不均匀系数、曲率系数、平均粒径和孔隙比对渗透系数的影响.采用正交试验方法对各影响因素进行了显著性分析,通过控制变量法进一步研究了各因素与渗透系数的关系.研究结果表明:渗透系数随曲率系数增大而增大,随不均匀系数的增大而减小,当不均匀系数增大到一定值(如本文中不均匀系数为11)时,渗透系数趋于稳定;渗透系数与平均粒径的变化关系接近线性正相关,在平均粒径不断增大的情况下,其渗透系数的变化幅度可达2个数量级.

长江口外近海表层沉积物粒度的级配特性及其意义

依据采自长江口外近海的22个表层沉积物样品的粒度分析资料，运用多元统计分析以及粒级对比等方法对沉积物的级配特性及意义进行了研究。结果表明研究区沉积物粒度数据中〉6Ф，4-6Ф，〈4Ф粒级分别具有不同的特征，因子得分区分别对应长江口泥质区、浙闽沿岸泥质区和粉砂-砂质区。从长江口向南至闽浙泥质带，表层沉积物中值粒径从6．9m变为7．2m，逐渐变细，符合沉积物“机械分异”规律，并呈连续分布，中间并无明显的间断。通过对粒度分布曲线的对比研究认为：〉5Ф（〈32μm）粒级沉积物主要是现代陆源沉积物，其中〉6Ф（〈16μm）粒级相对含量与离物源区距离有很好的相关关系，可能是示踪长江入海沉积物的良好粒级区间；〈4Ф（〉63μm）粒级沉积物在河口区以外的近海主要来源于陆架残留沉积的改造和再搬运。

级配缩尺对堆石压缩特性影响试验研究

选用两项工程筑坝堆石材料,将原级配堆石料按不同的缩尺方法和不同最大控制粒径进行缩尺,并对同种堆石材料选取相同的相对密度控制指标,研究了缩尺后堆石材料压缩特性的变化规律和级配特征对压缩特性影响规律。结果表明:缩尺后堆石材料的压缩模量随缩尺后最大粒径和各特征粒径的增大而减小,粒径增大约3倍,压缩模量减小幅度可达约1/2,随原级配最大粒径的增加,缩尺后材料的控制粒径对压缩模量的影响更为显著;缩尺后材料级配的不均匀系数越大,压缩模量越小,曲率系数越大,压缩模量越高,采用等量替代法缩尺获得的堆石材料压缩模量随粒径增大的减小幅度大于采用相似级配法后的值。对于不同的堆石材料,由于母岩岩性以及材料原级配等方面存在差异,研究成果有待更多验证。

不同级配粗颗粒材料动力特性试验研究

级配是粗颗粒材料最基本特征,根据大量试验结果和长期积累的试验经验,总结出了试验级配缩制的具体原则,并基于粗颗粒材料中小于等于5 mm粒径含量变化,分析了级配优劣对其充填关系的影响,级配越优,粗颗粒材料的充填关系越好,粗颗粒材料能达到较大的干密度,反之则越差,粗颗粒材料也难以获得较大的干密度。级配的优劣对堆石料动力特性的影响在低围压状态下并不明显,随着围压的升高,级配优的堆石料动力特性指标明显变优;砂砾料由于颗粒浑圆度较好,级配的优劣对其动力特性的影响逐渐减弱。针对上述级配对粗颗粒材料动力特性的影响规律,对于高土石坝来说有必要采用级配优的粗颗粒材料作为坝体的填筑料,通过其在高应力条件下力学性能的优势来控制坝体整体变形和提高其抗震性能。

松散煤体中声波传播特性及主要路径实验研究

松散煤体高温点精准探测一直是煤堆和煤仓煤自燃火灾防控领域的主要难题,研究声波测温法探测松散煤体温度异常具有重要的实际意义。声波在松散煤体中传播路径的确定是声学测温技术在松散煤体中应用的前提与基础,为了探究声波在松散煤体中的传播特性和主要路径,以长焰煤、瘦煤、无烟煤为研究对象,考虑松散煤体的级配特性,采用声波飞渡时间测试系统,分别测试了声波在纯气体环境以及松散煤体饱和气体环境中的声波飞渡时间,计算了声波在3种气氛环境下不同煤样中飞渡时间的变化率。结果表明:伪随机信号的互相关结果较好,其互相关结果的伪峰与主峰之间相差较大,对主峰判定的干扰较小;声波的传播速度与气体摩尔质量呈反比,声波在氮气、空气及二氧化碳3种气体介质中传播时,在二氧化碳中传播速度最慢,在氮气与空气中的速度相近;相较于气体环境中的传播,声波在同一种气氛条件下松散煤体中的飞渡时间变长,但飞渡时间变化规律与纯气体环境中相同(飞渡时间由长到短依次为二氧化碳、空气、氮气),表明声波飞渡时间与煤的变质程度关系较小;对无烟煤煤样进行重新装样后测试发现,声波飞渡时间变短,但是在松散煤体饱和二氧化碳与饱和空气中的飞渡时间依旧相差较小;在3种气氛环境的不同煤样中,声波在氮气-空气气氛中飞渡时间变化率最小;在氮气-二氧化碳气氛中的变化率最大;不同环境中声波飞渡时间变化率的变化趋势相同,表明声波在松散煤体中传播时主要沿着松散煤体空隙进行传播。研究结果可为声波测温在松散煤体中应用提供一定的理论依据。

倒装式沥青路面级配碎石过渡层渗水特性分析

针对路面结构内部自由水易诱发路面出现唧浆、松散及冻融等病害,研究了倒装式沥青路面级配碎石过渡层的排水性能,测试了级配碎石试件渗水系数。采用重型击实法成型试件,采用路面渗水仪测试其渗水系数,分析了主要影响因素(如主要筛孔通过率、空隙率等)对级配碎石混合料渗水性能的影响,进而拟合了其渗水系数预估公式。研究表明:空隙率及4.75mm以下筛孔通过率对渗水系数的影响大于4.75mm以上筛孔通过率,过渡层级配碎石空隙率宜分布在13%~15%内;基于各因素对渗水系数影响程度的综合分析,采用关键因素(关键筛孔通过率和空隙率等)回归得出了渗水系数预估公式,该公式适用于0.075mm筛孔通过率在3%~14%范围内的级配碎石渗水系数预估,可为倒装式沥青路面过渡层级配碎石的设计、渗水系数现场测试提供指导。

振冲桩法碎石原料与实际成桩体抗剪强度差异试验研究

振冲桩法通过碎石等透水性材料对软弱地基进行置换挤密而形成复合地基,以往对该复合地基抗剪强度关注相对较少。由于碎石桩和桩周软土存在挤密和置换作用,碎石原料与振冲形成的实际桩体不论颗粒组成还是变形受力特性都存在差异,基于工程现场对成桩体的检测和取样,在室内开展土工试验,分析碎石原料与实际成桩体在物理力学参数方面的差异,试验表明:①实际成桩体中的细颗粒含量显著高于碎石原料,其主要来源于振冲施工过程中桩周软土的混(挤)入;②成桩体最大干密度高于碎石原料,与碎石原料级配不良及细颗粒混入有直接关系;③以现场实测压实度备样分别对碎石原料和两种桩间距成桩体开展大型三轴试验,成桩体整体强度较碎石原料降低约10%,考虑其在应力变形特性上的差异,若以5%应变对应偏应力求取强度参数,成桩体较碎石料强度减小超过20%,桩周土混入对桩体抗剪强度及应力变形特性均有较显著的劣化影响。结合初步研究结论,提出了复合地基强度设计参数的修正建议。

水泥就地冷再生在碎石土基层沥青路面改造中的应用

结合黄河贯孟堤堤顶道路PCI和RDI的检测评价结果,分析了进行维修养护的必要性和采用水泥就地冷再生技术进行路面基层施工的基本方案。分析了旧路铣刨料的级配特性,提出了通过增加一定比例的新集料来改善旧路铣刨料级配组成的方法,进行了水泥就地冷再生混合料的配合比设计。依托新乡市贯孟堤防汛路维修改造工程的试验段施工,总结了水泥就地冷再生基层的施工工艺和施工效果。同时对水泥就地冷再生基层的经济效益进行了分析,结果表明,与同等厚度新铺水泥石灰碎石灰土基层相比,可节约工程造价约40%,经济效益显著。

加蓬红土砾石特点及在公路建设中的应用

天然红土砾石在非洲地区广泛分布,是非洲公路工程建设中最为重要的筑路材料之一。长期以来由于对红土砾石的路用工程特性缺乏全面系统的研究,早期非洲修建的低等级道路出现了不同程度的工程病害。本文结合加蓬在建公路项目及早期研究成果,分析了红土砾石的级配特性以及细粒土含量对工程特性的关键性作用,提出了红土砾石的改良措施及应用条件,为今后非洲地区公路工程的援外项目提供参考。