适应软土地基的港口铁路路基方案优化

利用软土吹填造陆形成的港区,地基基底承载力通常较差,对铁路路基的设计要求较高。结合港口铁路货运虽然重载、但是多为尽端线路,或装卸线居多,运行速度较低等特点,以黄骅港某铁路路基工程为例,结合目前软土地基上路基设计基本方案,提出改进的路基设计方案。通过技术经济分析,优化改进适应港口软土地基、技术上满足承载力要求,经济上更合理的铁路路基结构形式,并在工程中应用。

涤纶织物分散荧光黄染色及易去污整理

为了改善荧光黄染色涤纶织物的易去污性,以色度坐标和亮度因子β为指标,优化染色工艺和易去污整理工艺。结果表明,荧光黄10G对涤纶织物最佳染色工艺条件为:染料质量分数1.0%(omf),染浴pH为5,染色温度130℃,染色时间40 min;最佳易去污整理工艺为:整理剂质量浓度40 g/L,焙烘温度150℃,焙烘时间60 s。整理后的涤纶织物经10次洗涤后易去污性仍达4级,经30次洗涤后其荧光性能仍可满足相关标准要求,且耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均达到4级以上。

新型土工织物处治膨胀土水分迁移试验研究

膨胀土是一种亲水性较强的特殊土,遇水易发生胀缩变形,导致修建在膨胀土地区的路基常产生路面开裂、沉降、翻浆等病害。新型土工织物是一种具有排水与加筋功能的新型土工材料,除像传统排水结构一样能排“明水”外,其毛细织物沟槽产生的毛细力还能排毛细水,在非饱和环境下排水效率高。为研究新型土工织物对膨胀土水分迁移的影响规律,通过在膨胀土中设置一层土工织物,开展毛细水上升、降雨入渗条件下素土(素土样)、新型土工织物排水(排水样)及不排水(阻隔样)3种工况的一维土柱对比试验,探索新型土工织物对膨胀土的含水率(体积、质量)、膨胀率及不排水强度的影响规律。研究结果表明:膨胀土与新型土工织物形成的阻隔系统使得更多的水分集聚在土工织物周围,产生了类似“锅盖”的效应;在膨胀土中铺设新型土工织物,能延缓水分迁移速率和抑制胀缩变形,膨胀土的不排水抗剪强度发生了显著变化;阻隔样中新型土工织物将水分吸附、阻滞在其周围不能排出,易造成病害,排水样中试样内外湿度差产生的吸力差将“抽吸”到新型土工织物毛细沟槽中的水分横向导出;为充分发挥新型土工织物在非饱和环境下的排水效率,需将其延伸至土样外。研究成果可为膨胀土路基设计、施工及病害处治提供参考。

微结构依赖的界面土分数阶本构模型

【目的】建立考虑微结构影响的界面土本构模型并对其进行验证。【方法】模型中引入考虑颗粒定向排列和颗粒破碎影响的微结构标量,该标量影响了剪胀状态线与临界状态线之间的距离。采用土体分数阶塑性本构方法,建立微结构依赖分数阶本构模型。采用带误差控制的欧拉-柯西算法,在Matlab中编写所建立的模型,并验证在三维和二维、不同边界条件、不同微结构边界值情况下,模型数值模拟与实际试验数据的应力变形规律的匹配性。【结果】建立了含有10个模型参数的界面土分数阶本构模型,该模型可以准确地描述在三维常法向应力/刚度条件下界面土的三维剪切行为。微结构标量向其边界值演化,在不同微结构边界值条件下,模拟预测值均高于实测值,但预测值的应力位移变化趋势均与试验数据的一致。【结论】所建模型可以较好地模拟界面土硬化、软化、剪胀和剪缩等力学行为,且模型参数均可通过试验获得。本研究可为考虑微结构影响的土与结构物接触面本构理论研究提供参考。

砂土各向异性和不排水剪切特性研究

在不同应力路径下,进行三轴和扭剪不排水剪切试验,揭示砂土力学行为与应力路径和各向异性的关系,并对砂土的细观结构和各向异性进行量化.研究结果表明,砂土的力学特性受材料各向异性和应力各向异性耦合影响.砂土各向异性的量化研究和力学试验结果为后续本构模型发展提供了依据.

粗粒土三轴试验数值模拟与试样颗粒初始架构初探

试样颗粒初始架构是粗粒土室内三轴试验中一个难以人为控制的因素。基于元胞自动机方法,结合粗粒土的室内三轴试验开发了能制备不同颗粒初始架构粗粒土试样的HHC-CA模型,该模型制备的粗粒土试样表征了粗粒土各粒组分布的不均匀性和随机性,再借助FLAC3D进行粗粒土三轴数值模拟试验,并探讨了试样剪切带内的砾石含量和试样砾石含量对内摩擦角的影响。数值模拟结果表明,同一粒径级配下,粗粒土的内摩擦角值与剪切带内的砾石含量呈增函数关系;试样砾石含量的增加可能会出现内摩擦角减小的现象,但同一粒径级配下的内摩擦角均值随试样砾石含量的增加而明显增大。

喀斯特地区不同岩土组构对岩溶碳通量的影响

我国南方喀斯特地区岩石裸露率高、土层浅薄且分布不均,这种特殊的岩土组构如何影响水文过程对于准确估算岩溶碳通量具有重要意义。水化学径流法是计算流域尺度岩溶碳通量的常用方法,其中流域面积和流量作为2个重要参数在喀斯特地区往往难以准确获取。在普定喀斯特生态系统观测研究站设计了一组岩土比(1∶1和4∶1)和一组土层厚度(5,20,100 cm)共计5种岩土组构的模拟试验场。通过一个完整水文年的流量和水化学监测,定量研究了岩石裸露率和土层厚度对水文过程以及岩溶碳通量的影响。研究结果表明,5个模拟试验场岩溶碳通量平均值为(17±3)gC/m^(2)/a,受渗漏量控制,雨季(5-10月)约占95%;岩石裸露率(2组岩土组构之间)对渗漏量的影响可达14%,且随着岩石裸露率增加,入渗系数也相应增加;土层厚度对渗漏量的影响仅在1%~2%之间。此外,对8个野外流域观测数据的分析发现,入渗系数与岩溶碳通量的相关性最为显著,说明入渗系数是喀斯特地区不同岩土组构地质背景影响和控制岩溶碳通量的主要因素,同时这种影响可能随降雨量变化而变化,即入渗系数并非常数。

中国紫色土的微结构研究——兼论在ST制土壤基层分类上的应用

紫色土在中国南方广泛分布 ,是一类宝贵的农业土壤资源。根据中国典型省区代表性紫色土的微结构研究结果 ,提出了 12种土壤微垒结类型及其鉴别指标 ,在此基础上研究和分析了中国紫色土主要分布区紫色土的微结构类型和特征。在按美国土壤系统分类制 (ST制 )对紫色土进行基层分类中 ,应用土壤微结构研究成果 ,有一定新意 ,且对丰富和提高土壤分类的内容和水平有一定价值 。

麻/丝非织造布农用地膜的研制和性能分析

塑料地膜在自然界难以降解,越来越多的塑料地膜残留物会给农业生产与生态环境带来危害。采用亚麻和蚕丝纤维的纺织下脚料制备麻/丝非织造布农用地膜,通过正交试验法对其工艺参数进行优化,并对地膜的农用性能进行了测试。结果表明:亚麻与丝的质量比为96∶4,面密度为35 g/m2,黏合剂质量分数为12%时,制成地膜的断裂强力为30 N,厚度为0.114 8 mm,回潮率为6.7%;红外分析显示麻/丝非织造布地膜可完全自然降解;地膜具有较好的保温性和保墒作用,且土壤的含氮量随地膜降解而提高。

土体塑性各向异性的微宏观机理分析

基于微观土力学理论框架推导了宏观应力解析,将各向异性的微观机理归结为微观接触力各向异性和微观组构各向异性的两方面因素。应用基于微观理论的应力解析构建了土体各向异性强度准则,并结合既有的微、宏观试验及理论成果,研究加载条件对硬化定律的影响机理,进而揭示了变形非共轴性的微观理论基础。研究表明,着眼于微观理论机理,强度各向异性和塑性变形各向异性本质上都是微观组构各向异性的宏观表现。其中,强度各向异性起源于土体微观组构的固有各向异性,而塑性诱发各向异性依赖于塑性硬化过程中微观组构各向异性的演化规律。在比例加载条件下土体表现为等向硬化和共轴塑性,而非比例加载条件下表现为等向-运动硬化和塑性非共轴性。

土的基本力学特性及其弹塑性描述

Cam-clay模型是在等向加载试验基础上建立起来的且能够描述正常固结土在常规三轴试验条件下应力-应变关系的最简单弹塑性模型,是建立各种土的弹塑性本构模型的基础。文中分别按加载方式的不同和土组构的不同,对描述与应力状态、应力历史、应力路径、持荷时间等因素有关的加载方式下土应力应变特性的弹塑性本构模型进行了归纳。对反映不同组构所形成的结构性、各向异性和颗粒破碎等特性的弹塑性本构模型进行了综述,并着重介绍了描述应力状态的三维化方法、反映应力历史影响的超固结土模型和模拟渐近状态路径的渐近状态模型等典型研究成果。

粗粒土细观组构分析的影响因素研究

基于离散元方法,采用PFC2D模拟分析了土样在双轴等向压缩和双轴剪切两种不同加载方式下的细观组构及接触演化规律.通过采取不同的颗粒级配、不同的试样尺寸、不同的制样方法和不同的加载方式等数值模拟条件,从试样颗粒的接触力网络、平均接触数、组构偏量和应力应变关系变化等方面研究各种条件变化对粗粒土结构及细观组构演化规律的影响.研究表明:试样的颗粒级配和制样方法对粗粒土的细观组构和各向异性组构分析有一定的影响;试样的几何尺寸对组构各向异性分析的影响较小,但是试样尺寸大小对研究土样的应力—应变关系会有影响;加载方式是土样诱发各向异性和导致土样力学行为差异性的根本原因.

多功能基共改性聚甲基三氟丙基硅氧烷织物整理剂的合成及应用

利用丙烯酸十八醇酯、端烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙基缩水甘油醚与聚甲基(3,3,3-三氟丙基)/甲基含氢硅氧烷的硅氢加成反应,制备了一种新型十八酯基/聚醚/环氧基共改性聚甲基三氟丙基硅氧烷(PFSEAS),并考察其在棉纤维织物上的应用效果.用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)及场发射扫描电镜(FESEM)表征其结构及研究其在棉纤维表面的成膜性.结果发现:PFSEAS能在纤维表面形成一层光滑且具有良好疏水性的膜,整理后的棉织物与水的静态接触角最高可达129.2°,易去污等级达5级.PFSEAS整理对棉织物的白度影响不大,并可使其柔软度增加。

非饱和土等效固结变形特性与一维固结变形分析方法

非饱和土的固结变形特性及分析方法一直是土力学的研究热点。由于非饱和土是一种三相的多孔松散介质,三相之间不仅具有力学效应复杂多变的收缩膜,而且还存在气、固与固、液之间的电化学作用和物理作用以及它们物理性态变化的影响,因此,仅依据吸力特征量来反映固、液、气及收缩膜之间的联系对于认识非饱和土力学特性存在很大困难。从非饱和土客观存在的固结变形变化以及固结变形稳定时固、液、气共同构成的等效骨架承担压缩应力出发,提出将复杂多变的非饱和土固、液、气三相及收缩膜和各相的物理化学表观作用等效为骨架相和流体相,通过压缩、固结试验揭示了非饱和土固结过程的等效骨架相应力和等效流体相压力的变化规律、瞬时压缩变形特性,以及等效固结系数,将复杂的非饱和土固结问题简化为两相耦合作用问题,建立了一种实用的非饱和土一维等效固结分析方法。

结构性土的微观破损机理研究

在前人研究的基础上,针对凸多面体相互接触的性质,推导了三维状态下的微观接触力和宏观应力的关系,并应用于结构性土的研究中。对结构性土,采用以土颗粒之间的胶结和组构为基本研究对象的研究方法,在二元介质理论框架内推导出结构性土破损规律及迭代公式,提出3种破损方式(剪碎、压碎、混合型),同时推导了宏观的柔度张量;对各向同性的结构性土,在球应力加载条件下的破损规律以及变形规律进行了研究,得到了解析解,简单分析的结果与实际相符。

土—土工织物界面摩擦特性试验研究

在DJS剪力仪上,利用常州产有纺土工织物分别对砂土(干砂)和黏土(2种不同含水量的黏土)进行了剪切试验,确定土—土工织物接触面的合理参数与性质.结果表明,界面抗剪强度与界面法向应力成线性关系,其大小与土的种类及含水量有关;界面剪应力τ与剪位移ΔL为非线性关系,可用双曲线来拟合.

织物洗涤沾污性能的研究

分析了洗涤过程中纤维沾污织物的机理,并进行了实验测试研究.测试结果表明,织物表面毛羽状态、洗涤剂浓度、漂洗转速和其他衣物上因摩擦而掉入洗涤液中的纤维数量均影响衣物洗涤沾污性能.

织物三防整理工艺

选用Tri-proof A、Tri-proof B、BAYGARD GA-2和有机氟拒水拒油防污剂913等四种整理剂,对纯棉和纯涤纶织物进行三防整理,探讨了整理剂用量、焙烘温度对织物整理效果的影响,确定了每种整理剂的最佳用量和焙烘温度。结果表明,采用最佳整理工艺,整理后织物的色光变化不大。

湖相软粘土力学特性的试验研究

为研究结构性对软粘土力学特性的影响,对江苏宝应湖相沉积软粘土原状样与不同重塑样进行一系列的压缩、剪切试验研究。根据单向压缩试验得到的压缩曲线,得到不同土体的压缩指数Cc、回弹指数Cs,并确认了结构性对土体变形特性的影响。根据三轴剪切试验结果,比较原状样和不同重塑样的应力-应变-孔压曲线,确认了结构性和孔隙比对土体的强度特性具体有重要影响,并从孔隙比角度合理的解释了为什么高围压下原状样强度反而小于重塑样的强度。最后,提出简单量化土体组构的参数参考孔隙比e*10,将试验结果用参考孔隙比e*10归一化整理后,发现原状样和不同重塑样的Cc-e*10、ef/e*10-log pf,ef/e*10-log qf曲线基本一致。据推断出原状样在结构屈服应力后,结构中的胶结已基本破坏,原状样和重塑样的变形、强度差异主要是由于组构的差异引起的,且土的组构参数可用参考孔隙比e*10表示。

宏细观结合的砂土各向异性破坏准则

采用宏细观结合的方法,建立一个砂土的各向异性破坏准则。该方法将细观定义的组构张量和加载应力张量结合形成一个组合张量,用组合张量的2个不变量定义一个新的各向异性状态变量,将该状态变量引入到宏观方程中可建立各向异性破坏准则。考虑组构和应力状态的关系,建立的各向异性强度准则可以描述主应力轴旋转和固定时,细观各向异性参量对砂土破坏强度的影响,而且该准则的参数有清晰的物理意义。采用多组试验数据进行验证,结果表明,在整个三维条件下,该准则能较好地反映细观参量对砂土的各向异性强度和峰值内摩擦角的影响,初步验证该方法描述各向异性的合理性和有效性。