基于孔隙分形特征的水泥基毛细吸力预测模型

为深入理解水泥基毛细吸力与含水量的关系,采用分形几何学方法和毛细管理论提出了考虑孔隙分形特征的水泥基毛细吸力预测模型。该模型通过建立分形模型参数与试样配合比的拟合关系,实现了不同配合比水泥基毛细吸力的快速预测。基于相对湿度法开展了水泥基孔径分布测量验证试验,结果表明:不同配合比(水、灰、砂)水泥基试样孔隙均具有明显分形特性,可用Menger海绵体分形模型较好描述;毛细吸力模型预测结果与验证试验测试结果的偏差主要集中在±20%以内,模型可以较为准确地预测水泥基毛细吸力与含水量的关系。

降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡稳定性与变形分析

降雨引起的滑坡问题一直是工程界所面临的难题,也是工程界研究的热点问题。国内外学者针对降雨引起的滑坡问题展开了多方面的研究,框架预应力锚杆作为一种新型支挡结构,对降雨引起的滑坡问题有很好的治理效果。因此本文在前人研究基础上,针对降雨入渗引起的边坡基质吸力、位移、稳定性问题进行了研究。结合实际工程,通过数值模拟软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,首先对降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡的基质吸力、位移和稳定性进行分析,然后分别考虑降雨时间、降雨强度和地下水位对边坡加固前后基质吸力、边坡位移和稳定性的影响情况。结果表明:(1)基质吸力在降雨前随坡高呈线性增加,降雨后基质吸力迅速降低,边坡最大位移值发生在边坡坡脚附近区域;(2)边坡基质吸力随降雨时间增大而减小,边坡表面基质吸力下降得更快;(3)降雨强度越大,基质吸力下降得越快,边坡位移也随之增大,边坡安全系数降低;(4)地下水位越高,边坡基质吸力下降得越快,边坡位移增加越快,边坡安全系数越小。

不同干密度下黄土孔隙分形特征及其对基质吸力的影响

基于分形几何学方法建立了土体孔径分布的描述,并结合Young-Laplace理论提出了考虑孔隙分形特征的非饱和土基质吸力模型。针对陕西地区的黄土收集了不同干密度的土水特征曲线并分析了干密度对孔隙分布特征及基质吸力的影响。结果表明:黄土孔隙具有明显分形特性,可采用Menger海绵体分形模型良好描述。模型孔隙特征参数分析发现随着干密度增大,分形维数D近似线性增大,而最大孔径L呈幂函数减小;通过函数拟合,进一步建立黄土孔径分布与干密度的特征关系,进而实现了对不同干密度下的黄土基质吸力快速预测。

桶形基础发展概况

介绍了一种目前应用于近海工程建筑物的新型基础──桶形基础以及它的由来和发展，阐述了桶形基础在土中的工作原理，总结了目前桶形基础在试验、理论研究和设计方面的现状，同时还介绍了桶形基础的施工方法，指出了桶形基础的应用前景。

非饱和土的渗透系数

非饱和土的渗透系数是分析水分和物质迁移的重要参数,直接测量非饱和土渗透系数的代价较高,且直接测量的精度较差,因此间接估算非饱和土渗透系数成为很好的选择。分形理论适合用来描述多孔介质的结构和透水性。本文建立了土体孔隙分布的分形模型,导出用分维和进气值表示的水分特征曲线和渗透系数的理论表达式。与实验结果的比较表明,用分形模型计算得到的水分特征曲线和渗透系数与试验结果一致。

气力滚筒式排种器种子吸附边界模型及验证

为了探索气力滚筒式播种机对不同规格小粒蔬菜种子吸附性能的影响,该文对种子在吸种孔外部气流场中处于临界运动时与吸种孔的位置关系进行了理论分析。通过分析吸种孔外部气流场的气体的流动状态以及种子在气流场中的绕流阻力与其到吸种孔距离的关系,并对种子在气流场中运动临界状态进行受力分析,从而推导出种子吸附边界的数学模型。分析吸附边界大小对种子吸附性能的影响,以菜心种子、芥兰种子、辣椒种子为试验对象,排种器真空度在1 k Pa^12 k Pa变化,吸种孔半径为0.25 mm,导种板为无振动和振幅为0.4 mm。试验结果与模型分析结果一致:种子吸附的前提条件是种子持续不断的进入吸附边界内,种子的吸附性能与种子边界的大小和种子形状和大小有关;对于小粒蔬菜种子,扁平种子的单粒率低于球形种子,球形种子的直径越小,越难获得高的单粒率。对于小粒扁平种子和直径较小的小粒球形种子,合理的供种方法和增大排种器真空度使吸种孔不空种,再清除吸种孔上的多余种子,是实现排种器精密播种的一种途径。研究结果为气力滚筒式播种机的精密播种研究提供参考。

应力路径试验前后黄土孔隙变化及与力学特性的联系

应用压汞试验研究了不同应力路径试验前后原状和重塑黄土孔隙分布的变化,探讨了宏观力学特性与孔隙分布的联系。压汞测试结果表明:试验前两种土具有相近孔隙分布的双孔隙结构;两者w=15%试样等含水率试验后孔隙分布接近,两者饱和试样固结不排水试验后孔隙分布差异较大;应力作用主要对粒间孔隙分布产生影响;常规和减围压三轴等含水率试验后粒间孔隙体积分别减小和增大,相同固结压力下固结不排水减围压三轴试验后粒间孔隙体积比常规三轴试验后的大。原状黄土(w=15%)在低围压常规三轴试验后未出现剪切带,试样内不同部位孔隙分布未呈较大差异性。根据原状和重塑黄土相同应力路径试验后的孔隙分布差异,探讨了试样宏观力学特性的微观机理,研究结果表明胶结作用、基质吸力和粒间孔隙比对试样的强度和变形起主要作用。

前期降雨作用下边坡滑坡模型试验

为研究前期降雨对边坡稳定性的影响,基于云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡区实测降雨资料,通过自行研制模型试验装置,进行前期降雨作用下室内边坡滑坡模型试验,分析前期降雨作用下的边坡滑坡特性。研究表明:前期降雨作用是引起边坡滑坡的主要因素,由于前期降雨作用下雨水在边坡坡面进行了充分入渗,导致边坡土体强度减小,引起非饱和土中基质吸力丧失或减小,再次降雨极易引起边坡滑坡;前期降雨作用引起边坡滑坡类型为浅层牵引式滑坡。

地裂缝区黄土和充填土持水曲线的测试与计算

为评价地裂缝区域黄土和充填土持水性能差异及微观机理,实测了两者持水曲线,根据微观结构计算了持水曲线和进气值,根据孔隙分布分析了实测持水曲线的特征.研究结果表明,实测的黄土持水曲线在低吸力段位于充填土之上并在高吸力段接近重合,曲线均存在滞回性;基于孔隙分布计算得到的持水曲线与实测曲线形状相似,并能反映一定的滞后现象;实测和Schubert理论所得进气值分别接近于本文公式所得进气值的下限和上限,而由计算持水曲线间接所得进气值位于上、下限之间;黄土大孔隙体积较充填土多而微小孔隙分布相近是两者持水曲线产生差异的原因;双孔隙结构是导致持水曲线中间存在平缓段的微观原因.

广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能

通过对广西贵港红粘土重型击实样的室内试验研究,探讨了其力学特性、胀缩性能、孔径分布特征与含水量之间的关系。结果表明:干密度指标总体上能反映红粘土击实样的强度规律,但非饱和击实样强度峰值对应的含水量因基质吸力作用而偏小,饱和后土体由于吸水膨胀与基质吸力的消失,使得强度峰值对应含水量较饱和前明显增大,红粘土在最优含水量下压实,虽可获得很高的压实度,但饱和后的强度并非最大;红粘土击实样的胀缩性能主要由含水量决定,同时,受到干密度的影响;孔隙主要以孔径在0.01～0.05μm范围内的小孔隙为主,为进一步掌握红粘土的工程力学特性提供了帮助。

非饱和土力学实用化之路探索

非饱和土力学的研究水平目前还停留在学院式阶段,主要原因在于吸力量测的困难。为了促进非饱和土力学的实用化,在分析吸力的3种作用机制的基础上提出了几种吸力的替代方案,如饱和度、折减吸力和广义吸力。此外,孔隙气压力的计算也是一件麻烦事,为此提出了简化计算方法。最后探讨了非饱和土中表面裂缝的形成对边坡稳定和变形的影响。

非饱和黄土初始剪切模量与孔径分布试验研究

土的初始剪切模量G_0是地震、爆破响应中一个非常重要的土动力学参数,对预测地表沉降、土工建筑物周围土体变形等具有重要作用。黄土在中国及世界各地分布广泛,且现场常处于非饱和状态。对非饱和黄土的压实试样进行了吸力控制的共振柱试验以及压汞试验,研究非饱和黄土初始剪切模量G_0与孔径分布的关系。试验表明:干湿循环过程中,试样的G_0随吸力的增大而增大,再随吸力的减小而减小。主要原因是试样内孔隙密度最大的孔径大小随吸力的增大而减小,试样内大孔隙减少,小孔隙增多,导致毛细水所占比例增加,土颗粒接触更加紧密。同一吸力作用下,湿润段试样的小孔隙比例比干燥段大,故毛细水作用更显著,从而湿润段试样的G_0大于干燥段。

海洋平台打入式桩基抗拔承载力的时效性分析

采用ABAQUS软件对海洋平台打入式桩基的抗拔承载力的时效性进行了数值模拟分析。研究了海底土体的渗透系数对桩基的超孔隙水压力消散及桩基径向有效应力的增长规律,进行了桩基上拔的模拟分析,得到桩基抗拔承载力随时间增长规律,建立了上拔荷载—位移的关系,并考虑了上拔过程中桩底负压对抗拔承载力的影响。提出关于无量纲时间因数T和土压力系数K的抗拔承载力时效公式,并现场测试数据进行了验证。研究结果表明,渗透系数越大,超孔隙水压力消散越快,桩基的径向有效应力增加得越大,桩基的抗拔承载力增加得也越大。桩底负压虽然对桩基的抗拔承载力是有利的,但是其在桩基承载力中所占比例很小。

基于ABAQUS对降雨条件下非饱和土坡稳定性的研究

文章以非饱和土力学理论为基础,结合降雨入渗过程,采用ABAQUS软件中流固耦合模型对降雨条件下土坡稳定性进行了数值模拟。模拟结果表明:降雨前后边坡中孔隙水压力有较大变化,孔隙水压力的变化会直接影响土的基质吸力,基质吸力的下降致使边坡极易失稳;土坡的水平位移、竖直位移、总位移在降雨过程中也有较大变化;另外,在降雨过程中出现了逐渐扩大并趋于稳定的塑性应变区。

常含水率下非饱和高庙子膨润土加砂混合物的水力-力学性质

对非饱和高庙子膨润土与砂混合物击实样进行常含水率下的不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验,研究非饱和高庙子膨润土与砂混合物的水力-力学特性,拟模拟深层地质处置工程中缓冲/回填材料在不排水状态下受力时的性状。试验研究表明:在不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验中,固结应力和剪应力的增大引起非饱和土试样孔隙比减小,饱和度增大,吸力减小;在不排水剪切试验中,应力-应变曲线呈外凸的形状,试样发生体积收缩和侧向膨胀变形,净围压对试样的初始刚度、不排水剪切强度和变形有较大的影响。

失水过程孔隙结构、孔隙比、含水率变化规律

当土体总应力状态保持不变时,基质吸力的提高是导致孔隙水排出、土样收缩、孔隙结构改变的主要原因。对于特定吸力下的土样,其微观孔隙结构决定了土壤孔隙比;而土壤孔隙结构,土壤基质吸力共同决定了土壤的含水率。假定在失水过程中,当孔隙水尚未排出时,其土壤孔隙孔径不会收缩,孔隙体积保持不变。可通过吸力建立起变化的土壤孔隙体积曲线和土-水特征曲线、土壤收缩曲线之间的对应关系:(1)累计孔隙体积曲线的包络线即为实际发生的土水特征曲线;(2)基于累计孔隙体积曲线,能够有效确定土样收缩曲线的上下限范围。

绞吸式挖泥船产量有关问题的探讨

首先分析了疏浚工程中原位土的孔隙率对计量产量的影响,给出了原位土孔隙率与密度、密度与体积浓度的关系,结合具体算例,分析了原位土的粒径与当量排距对泥泵产量与运行状况的影响,归纳了输送典型土质的运行特性。结果表明,原位土的孔隙率与密度对计量产量影响巨大,分析与结论可定性了解泥泵运行特性,并供相关疏浚作业参考。

广吸力范围内压实红黏土的强度特性

为了研究广吸力范围内红黏土的强度特性,采用经压力板法饱和,对盐溶液蒸汽平衡法吸力平衡后的非饱和桂林红黏土样进行一系列常含水率直剪试验。高吸力时土–水特征曲线不受土体密度的影响,故等含水率试验可以认为是等吸力试验。试验结果表明,随着平衡吸力的增加,非饱和红黏土的抗剪强度与黏聚力均先增大后减小,吸力为7 MPa左右时出现抗剪强度的最大值;当吸力超过7 MPa后内摩擦角基本保持不变,说明高吸力阶段吸力增大引起的强度变化是由黏聚力的变化引起的;吸力超过70 MPa后随着吸力的增加,强度变化较小。最后结合压汞试验的结果,从孔隙大小分布的角度解释了红黏土在广吸力范围内的强度特性。

多孔建筑材料冻融现象研究中孔隙水冻结点的确定方法

为了定量地研究发生在多孔材料中的冻融现象，必须首先确定贮存在多孔材料中的液态水的冻结点。与自由水不同，含湿多孔材料中孔隙水的冻结点是温度和液态水含量的函数。通过理论分析，提出了一种利用吸力势曲线或孔隙分布率曲线确定孔隙水冻结点的方法。这一方法已被应用到计算多孔材料冻融过程的模拟计算程序之中。大量的计算结果证明，该方法是有效的。作为该方法的应用，文中给出了一个模拟加气混凝土屋顶中结冰过程的计算实例。

膨胀土土水特征曲线的研究

对不同地区膨胀土的原状样和重塑样进行了脱湿土水特征曲线试验,并采用VG模型对试验数据进行拟合。结合VG模型拟合的参数,着重分析了矿物成分和孔隙结构对膨胀土土水特征曲线的影响。结果表明:在同一初始干密度下,膨胀土含蒙脱石亲水性矿物越多,脱水速率越慢,持水性能越强;同一土质的重塑样,初始干密度越大,则其进气值越大,脱水速率越慢;在初始干密度相同的条件下,原状样的土水特征曲线与重塑样的不同,其脱水速率较缓慢,残余含水量较高,表现出较强的持水性能。