饱和黏性土试样底部孔压时间滞后机理探讨

采用一维固结仪进行饱和黏性土固结试验时,测量的试样底部孔压普遍存在“时间滞后”现象,荷载施加后,孔压随固结时间先增大至最大值,然后开始消散。以往研究发现,测压管式孔压计的刚度不足,导致孔压计腔体体积在施加荷载后发生变化,从而得出孔压滞后可以归结于孔压测量系统刚度的结论。基于已有理论,分析了不同孔压测试系统刚度对孔压滞后性状的影响,发现隔膜式孔压测量系统刚度足够大,固结试验中施加荷载所引起的孔压计腔体体积变形可以忽略不计,测量系统刚度不是隔膜式测量系统孔压滞后的主要影响因素。对比分析三轴固结试验和一维固结试验不同边界排水条件诱发不同的孔压滞后性状,发现一维固结试验中施加荷载时,试样顶部处于自由排水条件,外加荷载引起的水力梯度均匀地分布于试样之前试样顶部便产生排水固结是诱发底部孔压时间滞后的关键因素。基于一维固结试验数据,分析了孔压滞后时间与土体试样固结参数的关系,可以得出:底部孔压峰值滞后时间随着试样渗透系数的减小和压缩指数的增大而增大;渗透系数的影响比压缩指数更为显著。

黏土中的孔压测试试验及其传递滞后机理

饱和黏土中的孔压传递过程是进行岩土工程问题机理分析的基础,其在传递过程中是否有滞后及所涉影响因素一直备受关注。对此,设计了一套测试装置,对经固结的饱和黏土施加水压进行孔压传递测试,并在此基础上开展数值仿真分析。试验发现饱和黏土中的孔压传递存在明显滞后现象,且固结压力越大,滞后时间越长;建立的数值仿真模型模拟了孔压传递过程,分析发现孔隙水压缩系数和土体渗透系数是孔压传递滞后的主要影响因素。进一步运用数值仿真手段对这2种影响因素进行参数分析,结果表明:孔压传递滞后时长总体随孔隙水压缩系数的增大或土体渗透系数的减小而增长,尤其在孔隙水压缩系数>10^(-5) kPa^(-1)、土体渗透系数<10^(-8) m/s的情况下,滞后时长的变幅剧烈。

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组储层介-宏孔孔隙结构特征及控制因素

吉木萨尔芦草沟组页岩油资源潜力巨大,为探究其储层介-宏孔孔隙结构特征及控制因素,以研究区芦草沟组钻井岩心为对象,利用X射线衍射、铸体薄片、扫描电镜、孔渗测试、高压压汞、氮气吸附、分形理论、相关性分析等方法,对其储层特征、孔隙结构及控制因素进行了讨论。研究发现:1)研究区芦草沟组储层是一套以长英质碳酸盐岩(A岩)、长英质黏土岩(B岩)、灰/云质细粒长英沉积岩(C岩)、混积岩(D岩)为主的低孔-特低孔、特低渗储层,主要孔隙类型为溶孔,此外还发育有剩余粒间孔、晶间孔、微裂缝;2)研究区芦草沟组储层孔隙分布复杂,孔径分布曲线呈现多峰形,介孔提供了大部分孔容和比表面积;高压压汞计算的宏孔分形维数均值和氮气吸附计算的介孔分形维数均值分别为:2.864 7、2.507 5,介孔孔隙结构复杂程度相对较低;3)有机质丰度有利于A岩、B岩和C岩宏孔孔隙结构的发育,会导致C岩介孔和D岩孔容、比表面积减小;有机质演化程度对A岩介孔、B岩和C岩介孔起到建设作用,对C岩宏孔、D岩介-宏孔有破坏做用;4)脆性矿物含量越高C岩介孔和D岩孔容比表面积越大,而A岩、B岩宏孔、C岩宏孔孔容、比表面积减小;黏土矿物对A岩介孔、C岩介孔及D岩的孔隙系统发育起到建设作用,对B岩宏孔和C岩宏孔有破坏作用。孔隙结构的发育主要受有机质(有机质丰度、有机质演化程度)和矿物组份(脆性矿物含量、黏土矿物含量)的影响,不同岩性、不同尺度的孔隙发育影响因素各有差异。

透水模板布几何参数对透排水性能的影响

为研究透水模板布(controlled permeability formwork liner,CPEL)透排水性能的影响因素,采用吸力平板仪、厚度测试仪等测试了不同压力下3种不同规格透水模板布的孔隙、厚度等几何参数.分析了孔隙累积分布曲线、孔隙率、压力及厚度的相互关系;结合CPFL水平和垂直渗透系数,深入探讨了CPFL孔隙分布、厚度和压力对透水模板布透排水性能的影响.并对交通运输部JT/T736—2009《混凝土工程用透水模板布》标准中厚度压缩比等指标提出了具体修改建议.研究表明:3种CPFL孔隙率和厚度均在32 kPa压力左右时趋于某一稳定值;CPFL透排水性能的内外部因素耦合作用明显.

非饱和黏土孔隙压力计算与实验研究

根据有效应力理论 ,以弹性理论和混合物理论为基础导出非饱和黏土孔隙压力的一般公式 ,由此得出各向同性压缩和侧向约束压缩两种情况下的孔隙压力计算公式 .并对此两种情况进行试验证实。结果表明 ,导出的孔隙压力公式与Skempton公式构成一致 ,其中系数B的试验结果中显示毛细压力对孔隙压力有一定的影响。

基于库仑定律的CU总应力切线和割线强度指标数理意义释义和适用性研究

以土体抗剪强度规律在破坏面上归结为库仑定律,并同种各向同性土的三轴试验有效应力强度指标唯一存在为立论基础展开分析,通过建立不排水条件的库仑强度定律与三轴固结不排水剪切(CU)试验破坏时超静孔压的联系,对CU试验总应力强度指标线性存在的数学基础和物理意义进行了解析。结果表明:由排水和不排水条件下库仑强度规律的线性特征,可证明破坏面上与法向应力相关的孔压系数Df为常数;而CU总应力强度包线之所以线性存在是由于斯开普敦孔压系数Af能与Df、黏聚力及破坏时的偏应力建立起特定的数量关系,并明确提出了该关系的数学表达式。同时利用CU试验所得参数,求解了CU总应力割线强度指标R,cR的值。割线强度指标的确定为已定滑动面的工程问题提供更为合理和可操作的强度计算方法,而若选用切线强度指标,强度值可能会有10%以上的高估,带来极大的安全隐患。

决定饱和岩土材料变形的有效应力及孔压系数

决定饱和岩土材料变形的有效应力以及孔压系数B的表达式主要有2种不同的形式,为辨析其合理性,分析了不排水条件下,孔压增量和净围压增量作用下固相与骨架的体积压缩系数之间的关系,以及分别由孔压增量和净围压增量作用引起的液相、固相和骨架的体积增量,指出了和B的两种形式的表达式在推求过程中各自存在的问题,并通过不排水和排水条件下的变形等效关系,建立了新的有效应力和孔压系数B的表达式。

多维荷载对不同含水率混凝土渗透性的影响

为研究多维荷载对不同含水率混凝土渗透性影响,利用ZYS-1煤岩多功能三轴渗透仪进行不同试验条件下三轴渗透性试验,研究了轴压、围压、孔隙压上升过程中渗透系数的变化趋势,并分别得出渗透系数特征曲线。试验结果表明:混凝土的渗透系数与轴压、围压呈负指数的关系;混凝土渗透系数对围压的敏感性更高,在围压较低时混凝土的渗透系数随围压变化较快;在围压或轴压的作用下,混凝土的渗透系数趋于稳定时,混凝土的渗透系数随着其含水率的增加呈现递减趋势且对混凝土含水率的敏感度逐渐降低。上述研究成果对研究和提升混凝土的耐久性具有重要意义。

基于非线性渗流的大变形固结有限元分析

为了研究土体在非线性渗流下的固结效应,基于大变形固结理论,考虑非线性渗流(耦合非Darcy渗流与变渗透系数)作用,建立了二维固结控制方程与有限元方程。采用自编程序对某一黏性土体的固结过程进行了计算。通过大量变动参数的计算与分析,探讨了非Darcy渗流与渗透系数随固结变化的影响。计算结果表明:与Darcy渗流相比,非Darcy渗流下的沉降小,超孔压消散缓慢,具有延迟效应。其中,非Darcy渗流试验常数m影响较大,线性渗流起始水力梯度iL影响较小。渗透系数变化对固结的影响与非Darcy渗流相似,压缩指数与渗透系数指数比值αc的影响较大。在非Darcy渗流与渗透系数随固结变化的耦合作用下,沉降显著减小,超孔压消散趋于缓慢,延迟效应更为明显。

对饱和土孔隙压力系数的探讨

在三轴试验基础上提出采用归纳定义方法来确定孔隙压力关系方程,其结论与根据弹性力学理论推导的结论是一致的,并指出了弹性力学理论推导过程中存在的不严密之处和理论适应性问题·

高饱和度非饱和土一维固结解析解及其应用

高饱和度非饱和土存在于大坝(或路堤)高含水率的压实土。高饱和度非饱和土中气相主要以封闭气泡形式存于孔隙水中,并随水一起流动。假设高饱和度非饱和土为具有可压缩流体的两相土,考虑水气混合物的压缩性,建立高饱和度非饱和土排水固结方程,获得一维解析解。研究了高饱和度非饱和土的孔压系数、高饱和度非饱和土的排水固结特性及其与饱和土的区别,分析了初始饱和度和初始荷载对高饱和度非饱和土固结特性及其瞬时压缩沉降量的影响。

强夯法处理湿陷性黄土地基消除湿陷性深度的计算

概述了由湿陷性黄土地基的基本物理力学性质和研究现状。浅析了强夯法有效加固深度的定义和影响有效加固深度的计算方法,给今后使用强夯法处理湿陷性黄土地基的同类工程在初步设计和检验强夯法加固效果方面以参考和借鉴。

孔隙压力与水分综合作用的煤岩渗透率演化规律

为探究孔隙压力与水分变化引起的煤基质压缩体积变化及其对煤岩渗透率的影响规律,采用液氮吸附实验和压汞实验结合的方法计算煤基质压缩系数,并分析煤岩孔隙结构特征.开展不同含水率条件下孔隙压力升高的煤岩渗流实验,构建考虑水分和孔隙压力综合作用的渗透率模型,体现煤岩孔隙结构和瓦斯渗流的关联性.结果表明:煤基质压缩系数可使煤岩压缩体积变化量化,而且煤岩渗透率与孔隙压力呈指数函数关系.孔隙压力恒定时,渗透率随含水率的增大而减小.对比分析渗透率模型计算的压缩系数与孔隙结构实验计算值,说明孔隙结构对煤岩吸附及渗透特性有控制作用.