饱和粘土非线性渗流规律与径向固结

以多孔介质等效渗流概念得出粘土平均孔隙微尺度数量级范围在0.01μm至0.1μm,与测试结果一致.实验结果表明饱和粘土微尺度孔隙渗流为非线性流.理论推导表明固液界面作用与渗透率平方根或孔隙半径成反比,固液界面相互作用是导致饱和粘土非线性渗流的重要原因.提出了精确描述饱和粘土微尺度孔隙非线性渗流基本规律的数学模型,其参数量纲明确,物理意义清楚.建立了饱和粘土非线性渗流新定律,统一描述了从较低到较高水力梯度全过程渗流曲线特征,达西定律是其特例.基于新定律,建立了饱和粘土非线性渗流定流量径向固结数学模型.以粘性边界层思想与稳态依序替换法及积分方程法,导出了粘土非线性渗流平均质量守恒方程及活动边界运动方程,给出了饱和粘土非线性渗流超孔隙水压力分布公式与平均固结度计算公式,获得了粘土层压力分布规律和平均固结度随时间变化规律.结果表明:饱和粘土非线性渗流使活动边界运动速度减小.研究结果为粘土地质工程与岩土工程应用提供了新的科学依据.达西渗流径向固结计算是新的非线性渗流固结计算的特例.

饱和粘土中静压桩沉桩机理及挤土效应研究综述

在分析饱和粘土中静压桩的贯入机理的基础上，对静压桩沉桩分析的圆孔扩张理论、应变路径法、有限元分析、滑移线理论和模型槽试验等五种方法逐一进行评述，并提出在传统的平面圆孔扩张理论基础上加以改进，采用准静态空间轴对称方程组对静压桩贯入过程进行模拟，从而得出土体位移、应力、初始超孔压的空间解析解，同时采用有限元分析。

饱和粘土中静压桩挤土效应的离心模型试验研究

通过静压桩在不同粘土中贯入的离心模型试验，对桩体贯入饱和粘土时的土体位移和初始超孔压的空间分布情况进行了研究．研究结果表明土体径向位移在水平方向具有对数递减的规律，而在竖向２／３ 桩长范围内呈线形增加分布，约在２／３ 桩长处增加到最大值，在其下范围内逐渐减小、直至桩尖以下约５ ～１０ 桩半径处衰减为零；试验结果同时表明，大部分桩长范围内，初始超孔压具有随计算点至桩轴水平距离的加大而呈对数减小、随深度的加大而增加的分布规律，同时得出了初始超孔压的大致影响范围，试验结果显示了对该课题进行空间分析的必要性．

冲击荷载下饱和粘土孔压特性初探

冲击荷载作用下,孔压的增长与消散规律是研究动力固结法加固饱和粘土地基的基础与理论支持,就此问题进行了冲击荷载作用下饱和粘土孔压增长与消散规律的一维模型试验。试验中考虑了不同击数N和不同冲击能WH的影响,试验的结论新颖,对其进行了初步探讨。

自重应力作用下饱和粘土的固结变形特性

本文通过离心试验,研究了饱和粘土在考虑土体自重应力作用下的固结变形特性。试验结果表明,离心试验与常规试验相比,两者压缩特性一致,而固结特性差别较大。离心试验求得的固结速率比太沙基固结理论推算的结果要快,而与有限线性应变固结理论推算的结果相一致。从理论和实验两方面说明,常规固结试验中忽略了主体的自重应力水平,用测定的固结系数推算实际较厚软粘土层的固结变形特性,将会过慢的估计固结完成的时间。此外,离心试验比常规试验的固结历时大大缩短,用离心技术可提高固结试验效率。

饱和粘土在循环荷载作用下的孔压预测

通过对饱和粘土循环试验成果的回归分析，建议了用两种模型分别描述ＮＣ粘土和ＯＣ粘土的循环加载孔压变化规律，并研究了在非等幅循环情况下（如波浪、风荷等不规则荷载）所建议模型的应用方法，本文所提供的模型比文献［１］所建议的“动孔压系数法”更符合粘土孔压的增长规律。

饱和粘土一维固结系数的非线性研究

采用粘土的半对数压缩曲线、修改后的达西定律、挖孔隙比与渗透系数和塑性指数之间的关系式等,推导了饱和粘土在考虑几何非线性、起始水力坡降和渗透系数非常数情况下一维渗流固结系数的表达式。公式表明,固结系数是有效应力和孔隙比的函数,同时与土的初始孔隙比、压缩指数、塑性指数等有密切关系;固结系数随有效应力或孔隙比的变化而变化,其趋势由压缩指数和塑性指数之间的关系决定,对大多数粘土,固结系数随有效应力的增大而减小。上述结论与时间对数法和时间平方根法很好吻合。

饱和粘土本构关系的神经网络模型

基于不同应力路径下饱和粘土的三轴试验和反问题理论 ,提出了用改进BP神经网络和径向基函数(RBF)神经网络这两种方法来建立粘土的本构模型 .实例分析表明 ,两种模型对具体本构关系都能够很好逼近和预测 ,比较起来 ,径向基函数神经网络模型的稳定性好 ,且逼近速度快 .而改进BP神经网络稳定性好 ,但逼近速度过慢 .

饱和粘土三轴冻胀应力-应变关系试验研究

为探讨土体在冻结过程中的力学性能,对饱和粘土在不同约束条件下的冻胀应变与冻胀应力之间的关系进行了室内试验研究,并提出了一种三轴冻胀应力-应变关系.结果表明:三轴冻胀应力-应变关系呈对数曲线变化;测力环刚度、初始轴向压力及围压对冻胀应力和冻胀应变有显著影响.

饱和粘土中平均塑性体积应变对压密注浆的影响

针对工程上通常不考虑平均塑性体积应变Δ的影响或者简单取Δ为 0 .0 1的情况 ,分析了饱和粘土中平均塑性体积应变对压密注浆的影响范围、极限孔压、超孔隙水压力的影响并给出考虑其影响的计算公式。研究表明 :在工程中平均塑性体积应变的影响通常是应该考虑的 ,它是反映土体变形规律的重要参数 ,并提出了平均塑性体积应变的简化确定方法 ,操作简单 ,判断快捷 ,适合工程应用。当G/Cu≤ 4 0时 ,可以不考虑平均塑性体积应变的影响。

双电层对非饱和粘土渗透率的影响

为研究非饱和粘土中电荷对其渗透率的影响,首先阐述粘土双电层产生的机理,分析了双电层对粘土中极性液体流动产生电滞阻力的原因;然后利用物理化学中关于胶体动电性质的有关公式和达西定律,导出了受到电效应影响的水相渗透率公式,并结合已有的非饱和土渗透率公式,得到了考虑电效应影响的非饱和土的综合渗透率公式;最后以钠高岭土为例,分别计算出在温度为15℃、4种不同浓度的NaCl溶液考虑电效应影响的渗透率ke和不同饱和度下不考虑电效应的渗透率k*。计算结果表明:(1)在温度恒定的情况下,渗透液的浓度对ke影响很大,随着浓度的增大,ke近似线性减小;(2)渗透液的饱和度对k*影响显著,随着饱和度的减小,k*显著减小。因而,在溶液浓度较低和饱和度较低的情况下,非饱和土水的渗透应考虑电效应的影响;在饱和土中,电效应的影响很小,可以不予考虑。

循环荷载作用下饱和粘土中的有效应力原理的实验研究

有效应力原理是土力学中的经典理论,在土动力学中,有效应力原理的应用基本上是沿用土静力学中的方法,即通过建立合理的孔压模式,利用有效应力原理对土体的破坏进行分析。但是通过动三轴试验发现,在动三轴不固结不排水试验中,整个试验过程中孔压不发生变化,土体强度却发生了明显的衰减。这种现象利用有效应力原理无法得到合理的解释。针对这种现象,本文建议引入损伤变量D,作为反映土体结构变化的参数,对有效应力原理进行修正。经过修正后的有效应力原理反映了在循环荷载作用下,循环扰动造成的结构损伤对有效应力的影响,可以合理地解释动力作用下土体中孔压和有效应力相互转换,以及土体强度衰减的原因。

镉、锌离子在非饱和粘土中迁移试验研究

针对南昌—莲塘地区由于工业污染及生活污水的排放造成浅层土体重金属离子含量远远超标的情况,以重金属离子迁移为研究对象,利用室内土柱试验对不同降雨量条件及在不同含水量条件下镉、锌离子在非饱和砂土中的迁移状况进行模拟,得到镉、锌离子在粘土中不同降雨量及不同时刻的迁移规律,对南昌地区重金属污染防治具有一定的参考意义。

非饱和粘土孔隙弹性压力理论

非饱和粘土因存在气体、液体和固体相, 使非饱和土孔隙压力问题变得复杂。一般来说,气体压缩性大,体积变化对土体变形的贡献起主要作用。在简单介绍现在常用的孔隙压力理论后,基于非饱和粘土孔隙压力平衡关系,由混合物理论导出Bishop公式系数X的表达式;以弹性理论为基础,由质量守恒导出非饱和粘土孔隙压力的一般公式,由此得出Skempton公式A,B系数的表达式;还将其各向同性压缩和侧向约束压缩两种情况作了试验证实。

饱和粘土中的三氯乙烯迁移特性

利用土柱模型以及吸附实验，分析不同ＮａＣｌ浓度情况下，三氯乙烯（ＴＣＥ）在蒙脱土和高岭土中的迁移特性．从实验中得到的等温吸附曲线表明，ＴＣＥ在蒙脱土中的吸附分配系数比在高岭土中的分配系数大３～８倍．由此可认为蒙脱上是一种可用于环境治理的天然材料．

饱和粘土渗透特性的试验研究

通过饱和粘土渗透特性的试验结果,分析其在结构扰动和有荷条件下渗透的变化规律。

K_0固结饱和粘土三轴压缩与拉伸循环强度之间的关系

针对有应力反向与无应力反向两种循环应力条件,进行了k0固结饱和粘土不排水循环三轴压缩与拉伸强度试验。为了分析三轴压缩与三轴拉伸循环强度之间关系,依据3个围压下三轴压缩循环强度试验结果,确定了与不同循环破坏次数对应的Mohr-Coulomb循环强度指标。据此预测k0固结土样三轴拉伸循环强度,预测结果小于实测结果,当循环破坏次数为2 000时,两者之间相对偏差为13%左右。因此,可以依据Mohr-Coulomb强度理论建立k0固结饱和粘土不排水三轴压缩与拉伸循环强度之间的关系。

挤土灌注桩穿越饱和粘土的设计与施工实例

饱和粘土受扰动易重塑 ,受挤压则产生膨胀 ,在饱和粘土地基中实施挤土桩 ,如果处理方法不恰当 ,就达不到预期的承载力。以昆明某高层钢筋混凝土框架 -剪力墙结构振动沉管灌注桩基础的设计与施工为例 ,阐述了挤土灌注桩穿越饱和粘土地基的成功尝试 ,取得了一些可靠的经验。

饱和粘土的一维热固结特性试验研究

考虑温度对饱和粘性土的力学特性的影响,通过室内试验,研究了饱和粘土在不同温度作用下的固结效应;分析了温度引起的孔隙水压力以及渗透性差异性.试验表明,温度对土颗粒的膨胀作用和孔隙比的收缩作用影响较小.高温作用下发生的热膨胀在一定程度上阻碍了变形的发生,50℃条件下压缩指数较10℃条件下有减小的趋势.随着温度的升高,固结屈服应力均随之减小.温度越高,水溶液的粘度越低,越容易被排出,其渗透系数越大,超静孔隙水压的消散越快,所以50℃时的超静孔隙水压较10℃时小.渗透系数随着孔隙比的升高而升高.粒径较大的试样的渗透系数大于粒径较小的试样的渗透系数.

压缩波在饱和粘土中传播机理数值模拟及分析

利用ABAQUS有限元数值计算软件,模拟压缩波在饱和粘土中的传播机理,研究压缩波在饱和粘土中的波动特性。研究表明:当荷载频率较低时,例如小于1 Hz时,P1波主导了粘土的动力响应,P2波对粘土动力响应影响较小。当荷载频率较大时,例如大于5 Hz时,P1和P2波分别在低渗透系数和高渗透系数范围内主导着粘土的动力响应。当渗透系数大于10-4m/s时,会出现P1波到P2波的转换。