不同级配组成对泥沙流变特性影响实验研究

针对江苏沿海条子泥区域泥沙,运用控制剪切速率实验方法,通过改变样品中的粉沙质量占比,系统探究了泥沙的级配对其剪切应力和黏度的影响规律,并使用剪切速率扫描法和间接法分别计算泥沙样品静态和动态屈服应力。结果表明:所有组次泥沙样品均表现出两次明显的屈服行为,其流变特性以两个屈服行为为界,划分为3个阶段;泥沙样品中粉沙含量对其流变特性起着关键性作用,粉沙含量增大,样品剪切应力和黏度均发生相应减小,其中粉沙含量在35%~55%区间内变化梯度较大,此区间可能存在泥沙粒间主导作用力的转变;最后依托剪切速率扫描法测得的实验数据分析,得到了不同粉沙含量下泥沙的静态屈服应力和动态屈服应力的经验公式。

膨胀珍珠岩调控固化淤泥物理-力学性能的方法

疏浚淤泥含水率高导致干化和固化成本过高。充分利用膨胀珍珠岩(expanded perlite,简称EP)的多孔吸水性,局部分离淤泥中的自由水,使其变为不均匀分布,营造泥-水分离的固化环境。试验发现,掺入EP可以有效提高固化淤泥的无侧限抗压强度(unconfined compressive strength,简称UCS),但其掺入方式影响固化强度的增长速率和孔隙分布特征。焖料方式最有利于提升固化效果,即把EP先掺入到淤泥中,混合24 h后再加水泥固化;养护28 d时,焖料试样的强度是直接固化试样(EP掺入后直接加水泥固化)强度的1.56倍,是仅掺入水泥固化试样强度的2.15倍,说明EP营造的局部泥-水分离环境可有效提高固化淤泥的强度。同时,水化热试验结果表明,EP促进了水泥水化作用。EP-淤泥固化土的孔隙分布曲线和表观形貌照片显示,虽然掺入EP引入了气孔,但也为水化产物提供了生长空间,使得淤泥和EP界面形成嵌入式胶结,共同构成固化土骨架。EP调控淤泥含水率属于物理方法,方便快捷,并且EP是高硅轻骨料,与淤泥相容性好,兼具环境友好性。

砂-粉混合料的分数阶塑性本构模型

砂-粉混合料是自然界和岩土工程中常见的非均质土,密实程度、应力水平和细粒含量等因素对其颗粒接触状态和力学性能具有显著影响。为了能够较为全面地描述砂-粉混合料在细粒含量阈值内的复杂力学特性(FC<FCthre),基于分数阶微积分理论确定了能够统一描述相关联和非相关联的塑性流动法则,并采用等效骨架孔隙比的概念,将等效骨架状态参数嵌入剪胀方程和塑性模量中,进而建立了考虑细粒含量和状态相关的分数阶塑性本构模型。模型预测结果与试验数据对比分析表明,所建立的分数阶塑性模型能够有效反映砂-粉混合料在排水剪切条件下的应变软化(应变硬化)和剪胀(剪缩)等特性。同时,不排水条件下的关键特征,如流动和非流动行为也可以得到合理地描述。

全固废基固化剂对高含水率淤泥土性能的影响研究

为实现对地下工程及海洋工程中的高含水淤泥土的资源化利用,并协同利用大宗固体废弃物,本研究采用活化煤矸石、粉煤灰、矿粉和激发剂等大宗固废制备固化剂,研究了固化剂组成及比例对固化剂工作性和力学性能的影响规律,确定了最优配比为30%活化煤矸石、20%粉煤灰、50%矿粉与激发剂。采用最优配比制备的固化剂可有效固化高含水率(100%)的淤泥,当固化剂掺量从10%提升至15%时,固化土的强度提升幅度最大(28d无侧限抗压强度达1.58MPa),固化后淤泥具有良好的工作性、力学性能和抗渗透性能。

不同区域粉土累积塑性应变预测模型

机场道基在长期服役过程中,不同区域粉土的累积塑性应变发展有显著差异。目前研究中鲜有考虑粉土区域性差异影响,尚未有预测模型能够对不同区域机场的道基粉土进行统一量化和预测。为确定影响粉土累积塑性应变的关键指标,有针对性地预测各区域粉土塑性应变,保证道基的长期服役性能,从华北地区3个不同机场取现场道基粉土,开展了不同区域和不同黏粒含量下粉土的动三轴试验,以揭示了不同条件下粉土累积塑性应变发展规律;通过SPSS灰色关联分析探究了不同区域粉土的矿物成分、颗粒级配、液塑限、最优含水率和最大干密度等指标与其循环荷载下最终累积应变的相关性,确定了黏粒含量为关键评价指标;基于试验结果建立了最终累积塑性应变预测模型。结果表明:不同区域粉土的颗粒级配、液塑限和最大干密度均有显著差异;循环荷载下累积塑性应变也差异显著,且受动应力影响;通过灰色关联分析,确定了以黏粒含量作为评价各地粉土最终累积塑性应变的量化指标;基于不同黏粒含量的动三轴试验结果,建立了考虑区域差异和动应力幅值的最终累积塑性应变预测模型。该预测模型能较好适用于不同区域机场道基粉土,基于当地粉土黏粒含量情况,较为准确地预测其长期服役过程中的累积塑限应变。

福州地区饱和淤泥不固结不排水强度特性研究

为了解福州地区典型饱和淤泥的强度特性,进行三轴不固结不排水试验,并绘制应力圆曲线,获得抗剪强度指标C_(u)、φ_(u)值。为减少饱和度对强度指标的影响,依据勾股定理,对抗剪强度值进行修正,并分析饱和淤泥抗剪强度参数与含水率、孔隙比的相关关系,采用数理统计方法,总结含水率、孔隙比等对强度的影响。试验结果表明:饱和淤泥不固结不排水强度指标C_(u)、φ_(u)整体上是随着含水率、孔隙比的增大而呈减小趋势。

掺黏粒改良粉土的土水特征试验研究

以河南开封金明大道北延道路路基工程低液限粉土为研究对象,通过滤纸法测定不同黏粒含量、压实度的粉土土水特征曲线,研究其基质吸力变化规律;采用扫描电镜试验从微观结构演化角度分析其影响机制。结果表明:加州承载比CBR值随黏粒含量与压实度的增加均单调增大;不同压实度下掺黏粒改良粉土的饱和含水率均随黏粒含量的增加呈先增大后减小趋势;任一黏粒含量下,土水特征曲线具有明显的阶段性特征,黏粒含量为15.5%、20.5%、26.5%的土水特征曲线存在基质吸力保持相对恒定的平台期;黏粒含量的增加使得重塑土样的微观结构逐渐紧密,粉黏粒间的接触方式由线或面的接触逐渐转变为胶结及包裹镶嵌作用。根据规范要求,掺黏粒改良粉土可应用于公路路基填筑。

振动作用下土钉-粉土界面受力特性模拟试验研究

为研究近接施工产生的振动作用对基坑土钉支护体系土钉受力的不利影响。针对振动作用对土钉与土体界面受力特性的影响问题,开展土钉拉拔界面剪切模拟试验,研究不同土体含水率和上覆压力下,振动作用对钉-土界面剪应力和界面剪切强度的影响规律。振动作用下,钉-土界面剪应力呈现非线性衰减趋势,剪应力越大,衰减量越大;振动初期,界面剪应力降幅较大,随着振动时间增加,界面剪应力降低趋势逐渐收敛;在土体含水率和振动时间相同时,上覆荷载越大,钉-土界面剪应力越大;上覆荷载和振动时间相同时,含水率越大,钉-土界面剪应力越小。振动作用引起土体及钉-土界面扰动损伤,界面摩擦角和黏聚力衰减,界面剪切强度显著降低;较大的上覆荷载使钉土间相互作用加强,有助于降低振动作用的影响;在振动作用下,土体含水率对钉-土界面剪切受力的影响较静力条件下更为显著。研究结果为振动作用下土钉承载力量化计算及土钉类基坑支护安全分析与控制提供支撑。

湖相淤泥排水速率及残余含水率的影响因素分析

为模拟实际工程中不同土体组成及工况对湖相淤泥排水固结的影响,开展了真空预压法、真空预压联合电渗法的室内试验,获取了在充分排水情况下土体的排水量、含水率等参数的时程变化规律。讨论了淤泥中不同掺砂比、不同真空度、以及不同电压等因素对湖湘淤泥排水结果的影响并进行回归分析。结果表明:提高真空度、掺砂比、电压均可在不同程度上提高湖相吹填淤泥的前期排水速率,降低后期试样的残余含水率;真空预压试验中,残余含水率与掺砂比在大范围变化区间内存在显著的线性关系;联合处理试验中,残余含水率在不同掺砂比情况下,与电压存在显著的线性关系,且在不同电压下,与掺砂比之间满足一次傅里叶函数关系;本文的研究成果,在较小参数变化区间范围内与其他学者的研究结果较为符合。

紫外诱变产脲酶菌株加固粉土的试验研究

为提高微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术的固化效果,采用紫外诱变技术对产脲酶菌株进行改良,筛选出优良菌株。随后结合先拌和菌液后滴注胶结液(尿素和氯化钙)的方式,运用改良后菌株来固化粉土。通过无侧限抗压强度试验、碳酸钙含量测定和微观试验分析,来对比诱变前后菌株固化粉土的效果。结果表明:紫外诱变技术可以有效改良产脲酶菌株的性能,使菌株的脲酶活性、矿化生成的碳酸钙含量得到提高;使用紫外诱变后菌株来固化粉土,可显著提高土体的无侧限抗压强度。该研究从源头来选育优良菌株,有效提高了MICP技术的固化效果。

电气化改造工程接触网基础冻结强度试验研究

研究目的:为保证格拉段电气化改造工程接触网基础的正常工作和长期稳定,需重点研究接触网基础与冻土的冻结强度及其影响因素。本文采用大型应力控制式剪切仪开展多种温度和含水率条件下冻结粉土与混凝土接触面的直剪试验研究。研究结论:(1)接触面剪切应力-位移曲线主要分为弹性变形、塑性变形和滑动破坏三个阶段;(2)接触面抗剪强度与法向应力呈正比,与冻结温度呈反比;(3)当试样含水率低于饱和含水率时,随着含水率的增大,接触面抗剪强度增大,超过饱和含水率时,接触面抗剪强度随含水率的增大略有减小;(4)温度越低,接触面内摩擦角越小,黏聚力越大,黏聚力对接触面冻结强度的作用越突显,接触面黏聚力随含水率的增大先增大后减小,内摩擦角随含水率的增大而减小;(5)本研究成果可为多年冻土区接触网基础的设计提供参考。

含砂量对砂-粉土混合物强度特性的影响试验研究

为研究砂粒对砂-粉土混合物强度特性的影响规律及作用机制,对不同含砂量的砂-粉土混合物进行三轴固结排水剪切试验和压汞试验。研究结果表明:随含砂量的增加,砂-粉土混合物的内摩擦角和峰值偏应力增大,黏聚力降低,含砂量≤30%时变化幅度最明显,其后较弱并趋于稳定;同时,峰值偏应力增幅随着围压的增加而增大。含砂量<15%时,砂-粉土混合物的强度由黏聚强度控制,随着含砂量增大,摩擦强度逐步超过黏聚强度对强度起主要作用。砂-粉土混合物的体积收缩致使土体更加密实,从而导致砂-粉土混合物内摩擦角和峰值偏应力的增加。

饱和砂-黏及砂-粉-黏混合土动孔压特性

含细粒砂土在吹填土中广泛分布,其在长期服役过程中可能经受波浪及车辆荷载的循环作用,掌握含细粒砂土动孔隙水压力的变化特性对于评价吹填土在循环荷载作用下的安全性及稳定性尤为重要。通过对饱和重塑砂-黏混合土及砂-粉-黏混合土开展室内固结不排水循环三轴试验,研究了不同黏粒含量、细粒含量、黏粉比和孔隙比下砂-黏混合土及砂-粉-黏混合土动孔压的发展特征。结合不同混合土内部颗粒赋存状态光学显微镜图像及颗粒赋存状态理论,揭示了黏粒含量、细粒含量、黏粉比和孔隙比对混合土动孔压发展的影响规律及影响机理。试验结果表明:对于砂骨架孔隙比与孔隙比恒定的砂-黏混合土来说,随着黏粒含量的增加,动孔压在振动后期的波动性增长趋势分别增强、减弱;对于砂-粉-黏混合土来说,随着细粒中粉粒含量增多(黏粒含量减少),FC=5%试样动孔压在振动后期的波动性增长趋势呈现非单调变化规律,不同孔隙比下FC=10%试样动孔压在振动后期的波动性增长趋势单调增强;提出了适用于砂-黏混合土以及砂-粉-黏混合土动孔压发展的Mod-Baziar模型,该模型不仅扩展了动孔压的预测范围,而且具有更高的预测精度,其可以更好反映动孔压的整体发展趋势以及孔压在振动后期的细节变化;当采用Mod-Baziar模型分别对不同孔隙比下的纯砂、砂-黏混合土以及砂-粉-黏混合土动孔压进行预测时,模型中各个参数的取值范围依次增大。初步分析认为上述试验结果是由不同颗粒间复杂的黏结、摩擦及填充作用所致。

高含水率粉土路基填料工程力学性能改良试验研究

为有效改善高含水率粉土路基工程力学性质,同时节约工程造价,采用草木灰+石灰混掺方式对高含水率粉土进行了改良实验。结果表明:草木灰和石灰均对粉土具有降水作用,但石灰的效果优于草木灰,两者混掺时,草木灰可起到分散的作用,从而提升降水效果;当草木灰掺量为15%,石灰掺量为4%时,对高含水率粉土的改良效果最好,相比素粉土,粘聚力、内摩擦角和单轴抗压强度分别提升800%、19.4%和300%;固化改良之后的粉土在碾压2遍后,压实度>94%,可满足上、下路基的压实度要求,碾压5遍后,压实度>96%,可满足上、下路床的压实度要求。

河南难处理金矿泥砂分选工艺试验研究

将河南某金矿的不同给矿即氧化矿、硫化矿、半氧化矿按1:1:1的比例配成混合矿,混合矿通过0.2mm粒级开展泥砂分选试验获得精矿金品位199.27g/t、金回收率76.07%,尾矿金品位0.46g/t、金损失率23.93%,对比混合矿的现场工艺验证试验结果,混合矿泥砂分选试验获得精矿的金品位提高将近1.5倍,金回收率提高了7%~8%。

砂石含泥量对掺聚羧酸外加剂混凝土质量影响的研究

文中在明确黏土性能对掺聚羧酸外加剂吸附机理的基础上,分析了砂石含泥量对掺聚羧酸外加剂混凝土质量的影响,通过试验,对混凝土的搅拌、初级坍落度、抗压、抗折等方面试验进行了阐述。结果表明,当混凝土拌和物含泥量不断降低,掺入聚羧酸外加剂后,混凝土拌和效果提升,初始性能更加良好。混凝土含泥量低于6%,可保障混凝土抗压强度达到正常标准。

粉土颗粒分析试验影响因素分析

为了解决现行规范中对粉土颗粒分析试验误差产生的原因无明确规定的问题,从而提高颗粒分析试验的精度,更好地指导工程实践,采用控制变量法分别对比研究密度计种类,温度,分散剂种类、浓度等因素对粉土黏粒含量分析结果的影响。结果表明:实际测量温度校正值与理论温度校正值存在差距,需要在同一环境中增加空白温度校正;使用六偏磷酸钠作为分散剂比使用氨水作为分散剂的分散效果更好;不同密度计对环境的敏感度不同,在进行试验时,应根据环境条件合理选择密度计。

基于室内试验的黄泛区土质力学参数研究

鉴于黄泛区公路路基路面病害多发情况,依托某高速公路,按规程对现场路基填土采样分别进行了颗粒分析试验、界限含水率试验、承载比(CBR)试验和三轴压缩试验,确定了该类土的颗粒级配、界限含水率、CBR值、粘聚力和内摩擦角,并提出了该类土的压实建议,可为黄泛区公路路基的设计与施工提供参考。

浅析某渔港深厚淤泥抗剪强度指标随深度变化的规律

为了研究淤泥抗剪强度指标随深度的变化规律,文中以福鼎市龙安开发区东北侧海域淤泥为例,对所取试样进行了直接剪切、固结快剪及三轴剪切试验,同时在部分孔内进行原位十字板剪切试验,并对其数据进行回归统计规律分析。结果表明,随着深度的增加,该区域淤泥含水率呈下降趋势,黏聚力呈上升趋势,内摩擦角随深度变化不明显。

灌溉水泥沙量及粒径对微润管出流的影响

通过微润管浑水出流试验，研究了灌溉水泥沙量及粒径对微润管出流量的影响。结果表明，浑水条件下微润管流量持续下降．微润管初始流量随着泥沙量的增加而降低，于60h后2种泥沙量的微润管流量趋同。悬浮物粒径在0．037～O．074mm时，微润管易产生堵塞，在出流后期和泥沙量较低时更加明显。