基于化学反应动力学方程的一维膨胀时程模型

基于膨胀土的微观膨胀机理,利用二级化学反应动力学方程推导出膨胀土的两种膨胀时程模型:双曲线模型和Logistic模型。前者为两参数模型,其参数物理意义明确;后者为三参数模型,尚有物理意义不明确的参数。通过室内一维膨胀率试验研究了初始含水率和干密度对膨胀时程曲线的影响规律,并对两个模型进行比较。结果表明:①双曲线模型与Logistic模型均能准确地描述膨胀时程曲线;②双曲线模型还可进一步用于预测不同初始含水率和干密度下的膨胀时程曲线;③预测曲线与试验数据具有较好的一致性,且参数的校正过程简单,便于工程应用。推导的膨胀时程模型对于描述膨胀土浸水饱和过程中的体变演化规律具有重要的理论意义。

膨胀土膨胀时程特性试验及特征曲线参数确定

膨胀土膨胀时程曲线通常采用含双参数α,β的负指数表达式,但在使用最小二乘法拟合时其模型参数存在较大误差。为此,本文进行了一系列一维有荷与无荷膨胀试验,利用物理学中半衰期的概念,分析有荷与无荷膨胀时程曲线的特征和参数含义,并给出参数确定方法,与最小二乘法进行对比,结果表明:参数α控制最终膨胀率,而参数β则控制时程曲线增长至半衰期的速率;在有荷膨胀时,膨胀时程曲线较明显地分为初始膨胀、主膨胀和次膨胀三个阶段,本文方法与最小二乘法的拟合效果相差不大;但在无荷膨胀时,膨胀时程曲线的初始增速非常快,而次膨胀时期较长,最小二乘法不能捕捉到这一特征,半衰期拟合方法效果更好。

不同压实度荆门弱膨胀土的一维膨胀-压缩特性

为探讨压实膨胀土的体变行为,以荆门弱膨胀土为研究对象,借助高压固结仪对6种制样压实度下的膨胀土试样进行了一维无荷载膨胀和含一次卸载-再加载循环的压缩试验。基于膨胀试验结果,构建了膨胀时程方程,通过参数分析,明确了方程参数的物理意义,并建议了膨胀时程曲线3阶段的划分方法。基于压缩试验结果,探讨了固结屈服应力、压缩指数Cc、回弹指数Cs、膨胀力与制样压实度、土体结构性、膨胀势、孔隙比的相关关系。试验结果及其分析表明,膨胀土体积变化是膨胀势与外部荷载、湿度变化的耦合作用结果,且具有强烈的水-力路径依赖性。

初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响

为研究初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响,选取湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程中的膨胀土,对其进行了不同风化砂掺量、不同初始含水率状态下的无荷膨胀率试验,分析了风化砂掺量和初始含水率对膨胀土无荷膨胀率、膨胀时程以及最终吸水量的影响。结果表明,掺风化砂对于抑制膨胀土的无荷膨胀率效果较好,且初始含水率越低,无荷膨胀率对风化砂的掺量越敏感;在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀率随着初始含水率的增大而逐渐减小,当初始含水率超过最佳含水率而继续增加时,无荷膨胀率的降幅不明显;在同一风化砂掺量下,初始含水率越低,急速膨胀阶段的膨胀速度越快,膨胀稳定时的膨胀量越大;在同一初始含水率下,风化砂掺量越大,急速膨胀阶段的膨胀速度也越快,而膨胀稳定时的膨胀量越小;土样膨胀稳定时的终止吸水量与初始含水率密切相关,在同一风化砂掺量下,终止吸水量与初始含水率呈指数函数关系。

KCl溶液对膨胀土膨胀特性影响试验研究

通过自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率试验对比分析了KCl溶液对合肥地区膨胀土膨胀特性的影响。试验结果表明:不同浓度的KCl溶液均可以降低土样的膨胀率;自由膨胀率试验中,浓度为7%的KCl溶液的抑制膨胀作用最强,溶液浓度提高至10%后,膨胀率又略有增大;无荷膨胀率试验中,KCl溶液改变了土样的膨胀时程特征,缩短了膨胀稳定的时间;有荷膨胀率试验中,初始含水率与上部荷载是影响膨胀率的重要因素,膨胀率随溶液浓度的增大而降低,有荷膨胀率与上部荷载的对数成线性关系。根据试验现象,分析了K^+抑制膨胀土膨胀的机理。

重塑膨胀土三向膨胀变形试验研究

以广西宁明灰白重塑膨胀土为研究对象，运用自制“膨胀土三向胀缩测试仪”开展了不同初始含水率和三向压力的膨胀试验，研究了初始含水率和三向压力对胀限、三向膨胀率的影响规律。试验表明，三向等压时，竖向的膨胀率始终大于水平向膨胀率，比值为1.21～1.27，该比值与初始含水率、三向压力无关；三向膨胀时程均可以分为快速膨胀、缓慢膨胀和趋于稳定3个阶段；胀限与三向压力的对数线性相关，与初始含水率无关；相等初始含水率和干密度条件下，三向膨胀率均与三向压力的对数线性相关。

K^+对膨胀土膨胀率的影响

本文通过膨胀土的膨胀率实验分析了合肥膨胀土的膨胀特性随时间的变化,并对比分析了 K^+浓度对 膨胀土膨胀特性的影响。实验结果表明不同浓度的 K^+溶液均可以降低膨胀土的膨胀率;自由膨胀率试验中, 当溶液浓度为 3 mol/L 时,自由膨胀率最小,抑制效应最强,当大于 3 mol/L 时,自由膨胀率又有所增加。无 荷膨胀率试验中,由于 K^+的存在抑制了膨胀土的膨胀潜势,缩短了膨胀土的膨胀时间。在有荷膨胀率实验中, 膨胀率与竖向荷载呈现负相关关系,并且当竖向荷载一定时 K^+浓度的增加,有荷膨胀率逐渐减小,且浓度越 大抑制效果越好,并且当外部荷载达到一定时土样出现湿陷现象,最后根据试验现象分析了 K^+抑制膨胀土膨 胀的机理。该试验对于更好的认识膨胀土的膨胀特性提供了一个有效参考。

一种新型爆炸膨胀环实验装置

传统爆炸膨胀环实验装置采用两端点起爆,爆轰波对碰后加载驱动器的方式,出现试样环加载后侧向翻转、实验重复性差等问题。本文改进传统爆炸膨胀环实验装置中的起爆方式,研制了一种新型爆炸膨胀环实验装置。新起爆方式采用轴心爆炸丝同步线起爆,在驱动器内形成理想的柱面冲击波,有效避免了试样环受冲击后发生侧向翻转,实现了金属试样环的稳定拉伸加载,实验效率得到大幅提高。

重塑膨胀性泥页岩三向膨胀力特性研究

利用岩土三向膨胀仪对准格尔重塑膨胀性泥页岩样进行三向膨胀力试验和微变形膨胀力试验。结果表明：1）膨胀力时程曲线分为三个阶段,不同干密度时膨胀力在三个阶段所占比例不同,干密度越大,膨胀历时越长,两者大致呈指数关系。2）达到膨胀力的50%、80%、95%所用时间与膨胀力百分比成指数关系。3）侧向变形会引起竖向膨胀力减小,但当侧向变形小于一定值时,竖向膨胀力不会减小。

On the Collision Local Time of Fractional Brownian Motions

In this paper, the existence and smoothness of the collision local time are proved for two independent fractional Brownian motions, through L^2 convergence and Chaos expansion. Furthermore, the regularity of the collision local time process is studied.