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关键词： 土力学   冻融循环   粉质黏土   扫描电镜   压汞法   单轴抗压强度   微观孔隙  

摘要： 冻融作用会影响土体的强度特性,以青藏铁路沿线粉质黏土为研究对象,对经历不同冻融次数的土样进行单轴抗压强度试验、扫描电子显微镜(SEM)试验和压汞(MIP)试验,通过数字图像处理技术对土样的微结构图像进行定量分析来揭示冻融循环对土体强度影响的微观机制。结果表明:随冻融循环次数的增加,土体的单轴抗压强度呈指数型降低趋势,并在冻融30次后逐渐趋于稳定;冻融作用中土体的面孔隙度、各类孔隙所占比例和孔隙分形维数都经历了波动调整期和动态稳定期2个阶段,其中面孔隙度的变化和单轴抗压强度之间呈负相关关系;冻融循环改变土体的孔隙分布,孔隙大小及孔隙密度都呈增大趋势;冻融作用过程中,土体产生贯穿的孔隙和裂隙使土颗粒骨架与颗粒特征发生改变,导致土骨架的结构性转移,受力体系发生改变,从而改变土体强度。SEM试验和MIP试验相互对比、补充,使土体微观孔隙结构研究更加准确有效。

关键词： 高等土力学   启发式教学   地基承载力  

摘要： 本文针对高等土力学课程的特点和我国在硕士研究生培养过程中存在的问题,提出了高等土力学启发式教学模式,以地基承载力教学为实例,介绍了高等土力学启发式教学的基本流程和基本步骤。我们以河北科技大学土木工程专业2011级土木工程专业硕士研究生为对象,采用启发式教学模式进行实践,结果表明利用该方法教学能加深学生对课程理论的理解,增强学生的学习兴趣,培养学生解决岩土工程问题的思路,锻炼他们的表达和写作能力。

关键词： 土力学   温控装置   动力特性   动阻尼比   动弹性模量  

摘要： 为研究温度对土动力特性的影响,设计内外联合加热的温控装置,研制温控动三轴试验系统。该系统能实现10℃;00℃范围内试样温度的精确控制,并可线性调节、分级加温。最后,以宁波饱和淤泥质软黏土为例,初步开展不同温度下土的动力特性试验,验证其有效性和可靠性,试验结果表明:在不同温度下,试样的滞回圈形状及发展与常规动三轴试验结果一致;随着温度的升高,软黏土的塑性累积应变、动阻尼比和动孔压减小,动弹性模量增大,且各增量值均随温度上升而减小,反映了软黏土的热硬化特征;累积塑性应变与温度归一化结果呈指数关系。

关键词： 土力学   非线性固结   孔压梯度   变形特性   渗透特性  

摘要： 土的固结变形具有明显的非线性特性和时间效应。含水层系统抽水时，常常导致土体在孔压梯度作用下发生固结变形，而常规固结试验无法模拟土体在孔压梯度作用下的应力状态，以至试验结果不能真实反映实际土体的变形规律。因此，开展孔压梯度作用下土体非线性固结特性的试验研究，有助于掌握土的压缩性和渗透性随固结压力和孔压梯度的非线性变化规律，为深化理论研究提供科学依据。　　鉴于常规压缩试验的局限性，采用GDS高级固结仪试验系统，以粘土、重塑砂土、重塑粘土、重塑混合土为研究对象，通过控制试样上下表面孔隙水压力实现对试样的孔压梯度作用，设计并开展了孔压梯度作用下土的固结试验，研究了孔压梯度作用下土体的非线性变形特性和渗透特性。主要研究成果如下:　　1.孔压梯度作用下土的渗透系数小于常规固结试验得到的渗透系数;重塑粘土的渗透系数随孔压梯度的增加而减小，而重塑砂土的渗透系数随孔压梯度的增加而增大;孔压梯度对渗透系数的影响随固结压力的增大而逐渐减小。　　2.孔隙比和渗透系数随有效应力增大而减小，孔隙比与渗透系数间呈现非线性关系，并在半对数坐标系呈现近似线性关系。　　3.依据试验得到的压缩指数Cc和渗透指数Ck，得到了重塑粘土、重塑砂土的Cc/Ck＜1，重塑混合土的Cc/Ck＞1等结论。通过引入α系数描述了土的非线性固结特性，试验结果表明:重塑粘土和重塑砂土α＞0，则固结系数随压力的增加而增大，而重塑混合土α＜0，则固结系数随压力的增加而减小。

关键词： 土力学   水工材料   分散性土   改性剂   抗拉强度   分散机制  

摘要： 采用针孔试验、碎块试验和单轴拉伸试验,研究分散性土改性剂对土的分散性和抗拉强度的影响。分散性土改性剂由氯化铝、三氯乙酸和聚丙烯酰胺等材料组成,其中氯化铝和三氯乙酸可改善化学性分散性土,而聚丙烯酰胺可改善物理性分散性土。试验表明:随着改性剂含量的增加,土的分散性降低,抗拉强度提高。对于化学性分散性土,氯化铝质量分数≥0.3%时,土样由分散性土转变为非分散性土;随着氯化铝含量的增加,抗拉强度增加幅度逐渐变缓;三氯乙酸质量分数≥0.9%时,土样由分散性土转变为非分散性土;在三氯乙酸质量分数为0.9%时,土体抗拉强度达到最大值。对于物理性分散性土,聚丙烯酰胺质量分数≥0.2%时,土样由分散性土转变为非分散性土。研究表明:分散性土改性剂不仅可有效改善土的分散性,而且土的抗拉强度可提高30%~70%;分散性土改性剂的作用机制主要在于通过改性剂与土体发生一系列物理化学反应,氯化铝通过降低土体的碱性和增加土体中高价阳离子的含量而达到改性化学性分散性土的目的;三氯乙酸通过降低土体的碱性而减少化学性分散性土的分散特性;聚丙烯酰胺掺入土体可促进团粒结构的形成,提高物理性分散性土的抗冲蚀性。此外,随着含水率的增加和压实度的降低,土的抗拉强度降低。

关键词： 土力学   高温黏土   孔隙特征   分形   渗透率   力学性质  

摘要： 为研究温度作用后黏土孔隙与力学参数变化规律,以不同温度作用后黏土为研究对象,主要采用压汞法、单轴压缩试验,着重分析其孔隙度、渗透率、体积分维数、单轴抗压强度、普氏系数变化规律。得到以下结论:试样中孔隙开放孔较多,孔隙连通性较好,孔隙主要以5001000 nm为主;试验温度范围内,大孔总体积随温度的升高而增大,为100℃650℃,微孔总体积随温度的升高而增大,650℃以后,随温度的升高而减小;100℃700℃范围孔隙度随温度的升高而增大,700℃以后有所减小;采用Menger海绵体模型和热力学模型得到的体积分维数随温度的升高整体减小,而采用热力学方法得到的孔隙分维值更能表征试样孔隙特征;100℃700℃范围渗透率随着温度升高而增大,700℃以后有所减小;100℃400℃范围单轴抗压强度和普氏系数基本维持不变,400℃700℃范围,两者随温度的升高快速增大,700℃以后,两者随温度的升高而减小,这与试样内部矿物的转变密切相关。

关键词： 土力学   科学性   多媒体  

摘要： 笔者在制作课件的过程中将多年从事土力学教育工作的一些经验运用于其中，尤其是针对这些年在教学中遇到的关于学生对土力学科学性质疑的问题，笔者作了一定的思考并在此次制作多媒体课件的制作时进行了实践以及尝试，本文论述了笔者遇到的问题和思考出的应对方法以及制作该土力学多媒体课件是的一些体会和建议，希望能够对土力学的教学工作有所助益。

关键词： 土力学   黄土   强夯   加速度   位移   冲击  

摘要： 为研究夯锤对地基的冲击机制,探索表征夯锤冲击效能的方法,在黄土地基上开展392 N×2.5 m以及700 N×1.4 m两组相同能级的强夯模型试验,以模型夯锤为研究对象,得到2组夯锤冲击黄土地基时的加速度时程曲线,并通过数值积分获得速度曲线及冲击行程的位移时程曲线。通过对比后发现,在相同击数下,低落距重锤的加速度峰值虽均比高落距轻锤的小,但重锤的冲击力峰值增加幅度却比轻锤的大;将夯锤冲击行程分为无效行程、夯沉量及地基反弹3个部分,定义夯沉量与夯锤冲击行程的位移计算值之比为夯沉比,得到夯沉比曲线及其表达式,从而用夯沉比来表征夯锤冲击效能。同时认为还可以根据一定标准,利用夯沉比及其曲线确定最优强夯击数,从而为优化强夯设计提供参考。

关键词： 土力学   饱和黏土   结合水膜   有效孔隙比   渗透系数经验公式  

摘要： 粗粒土的渗透系数可由与渗透性能相关且较易量测的常规参数估算,研究黏性土的类似经验公式具有重要的理论意义。首先考虑结合水膜对黏性土渗透特性的影响,定义黏性土的无效孔隙比和有效孔隙比的概念,利用黏性土的稠度界限指标液限、渗流的起始水力坡降和双电层参数3种方法,推导无效孔隙比和有效孔隙比的计算公式,然后对常用的粗粒土渗透系数经验公式进行修正,得出适用于黏性土的渗透系数经验公式。最后选取泾阳黄土、南海软黏土和科威特盐渍土的相关物理参数,分别代入粗粒土和黏性土的渗透系数经验公式中,得到渗透系数的计算值,将其与室内试验的实测值进行对比,验证黏性土渗透系数经验公式的合理性。在比较分析渗透系数经验公式及3种有效孔隙比计算方法的优缺点后,推荐采用稠度指标法修正的柯森–卡门和斯托克斯经验公式作为黏性土渗透系数的计算公式。

关键词： 土力学   泥水盾构   泥浆配比   均匀试验   滤水量   致密程度  

摘要： 泥水盾构在高渗透性砂性土层施工中泥浆的成膜质量会影响工程的安全与进度,设计室内试验研究泥浆相对密度对滤水量的影响,采用均匀设计法对不同制浆材料在砂性土层中的填充效果进行实测与回归分析。结果表明,泥浆的相对密度反应了单位体积内所能提供的用于孔隙填充的颗粒数量,是影响滤水量以及填充致密程度的首要因素;泥膜的形成质量受到制浆材料的影响,在中粗砂地层中,孔隙可以由膨润土和黏土颗粒共同填充,而对砾砂地层中孔隙较大的区域,黏土的填充效果已不再显著,主要依靠膨润土水化后形成的胶结颗粒集合进行填充;中、粗砂与含砾中、粗砂地层中宜采用的泥浆相对密度为1.20~1.25,制浆材料宜选取膨润土、黏土共同配制的新浆与原浆混合浆液。结合南京地铁某越江隧道,实际施工过程中泥浆相对密度控制在1.20~1.25,且每制备1 m3新浆,膨润土加入量为3~5 kg,施工反馈表明对应的掘进区间出浆相对密度稳定,研究成果可为现场泥浆的配置与管理提供一定参考。