土壤热参数及其影响因素测试分析     

金宗川  王雪晴  乌效鸣  彭赟 《岩土力学》2022,43(5):1335-1340

热性质是岩土体基本的物理性质之一,用以评价热量在其中的保持、传导和分布状况,以导热系数、比热容和热扩散系数最为常见,这些参数也是地热能管理与开发、工程冷冻开挖、寒区工程设计与施工的重要参数。已有研究表明,土壤热参数与土质、来源、含水率、密度等因素有关。通过广东湛江某工地粉质黏土和黏土的热参数测试结果分析发现：随含水率的增大,粉质黏土导热系数和热扩散系数的变化趋势是先增加至最大值,然后减小,而比热容基本呈线性增大。干密度对粉质黏土导热系数的影响与含水率大小有关,当含水率不超过20.0%时,其随干密度的增加而增大,而当含水率超过27.5%后,其随干密度的增加有减小趋势;当含水率在24.5%（液限）左右时,基本没有规律可循。干密度对粉质黏土热扩散系数影响规律不明显。黏土的导热系数和比热容都随含水率和干密度的增加而增大;热扩散系数随含水率的升高整体表现为非线性增加至稳定,在低含水率下干密度的影响不明显,在较高含水率下随干密度的增加热扩散系数先增大后减小。较大颗粒的存在导致粉质黏土的导热性较黏土复杂。  相似文献   

基于核磁共振的不同含水率黄土古土壤冻融循环试验研究     

叶万军  强艳红  景宏君  邹愈 《工程地质学报》2022,30(1):144-153

为明确不同含水率古土壤在冻融循环作用下其微观结构特性及古土壤损伤机制,采用核磁共振扫描仪对不同含水率冻融循环后的古土壤试样进行测试,研究冻融循环和含水率共同作用对古土壤微观结构的影响及土体内部损伤变化。结果表明:冻融循环下不同含水率使土体内部产生不同程度的损伤,损伤程度为含水率大的土体大于含水率小的土体。随着冻融循环次数增加,T₂谱曲线信号幅度增加,孔隙结构改变,大孔隙、最大孔隙含量增加,中孔隙含量减小; 同时含水率较大的土体孔隙体积增大幅度大于含水率较小的土体,说明在季节冻土区建设工程中含水率越大土体越易发生破坏,因此在工程中应注意防排水问题。依据损伤力学原理,得出土体颗粒连续性与孔隙率关系,进而得出有效应力与孔隙率关系; 根据核磁扫描结果,建立孔隙率与冻融循环次数关系,最终推导出古土壤有效应力与冻融循环次数关系表达式。研究成果为季节冻土区古土壤地层建设工程提供理论指导。  相似文献   

孔隙环境特征对高岭土超声波波速影响机理研究          下载免费PDF全文

金李皓琳  张敏  苑成旺  王占 《水文地质工程地质》2023,(5):89-95

高岭土是工程中常见的黏性土体,其微观结构对孔隙环境的变化十分敏感。目前针对高岭土孔隙环境特征与声波波速关系的研究还有待深入。基于超声波测试理论,采用RSM-SY6超声波检测仪,研究了不同孔隙环境条件下,高岭土超声波波速的变化规律,并从黏土颗粒的排列方式及其与孔隙溶液的相互作用等微观角度,分析了孔隙环境特征对高岭土超声波波速的影响机理,为超声波检测技术在土体中的应用提供了一定的理论依据。结果表明：（1）孔隙比越大,高岭土超声波波速越低;（2）随着含水率的增加,高岭土超声波波速先小幅度降低,后大幅度升高;（3）孔隙溶液酸碱度对高岭土超声波波速的影响与边缘等电pH值有关,当孔隙溶液p H值等于边缘等电pH值时,超声波波速最大;（4）盐分的加入使高岭土超声波波速降低,当盐溶液浓度在0～0.5 mol/L时,波速下降最快。相同阴离子条件下,高价阳离子对超声波波速的降低作用更明显。研究结果可为黏性土体声学特性研究提供参考,同时也为超声波检测技术在土体中的应用提供了一定的理论依据。  相似文献   

万福煤矿不同含水率砂岩蠕变力学特性试验研究     

孙晓明  姜铭  王新波  臧金诚  高祥  缪澄宇 《岩土力学》2023,(3):624-636

为研究深部巷道围岩在地下水作用下的长期蠕变力学特性,采用自主研制的深部软岩五联流变试验系统,开展不同含水率(0%、0.8%、1.6%、2.4%、3.3%)下砂岩吸水软化单轴压缩试验及单轴蠕变试验。通过试验结果研究表明：砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和蠕变破坏应力与含水率呈指数下降关系,蠕变破坏应力与单轴抗压强度的比值在0.76～0.84之间;砂岩衰减蠕变阶段时间随着含水率的增加而减少,随应力水平的增加而增加。径向应变比轴向应变先进入稳态蠕变阶段,破坏应力下径向应变的加速蠕变阶段开始时间要先于轴向应变;基于稳态蠕变速率曲线确定了砂岩的长期强度,径向稳态蠕变速率确定的值略小于轴向,长期强度与含水率之间满足负指数关系;将蠕变试验中径向应变与轴向应变之比定义为μ_c,提出了基于μ_c值的岩石长期强度确定方法且μ_c值与含水率无关,对于本次砂岩样品可以认为μ_c值大于0.3时样品会在一定时间内发生加速蠕变破坏;随着含水率的增加,样品破坏形态由单斜面剪切破坏逐渐演变至X状共轭斜面剪切破坏。研究结果为地下水作用下巷道长期稳...  相似文献   

深海超软土动剪切模量与阻尼比特性研究     

王奕霖  李飒  段贵娟  李怀亮  赵福臣 《岩土力学》2023,(11):3261-3271

海底表层的结构物在使用中可能受到动荷载作用,为保证其的长期稳定性,有必要对海床表层的深海超软土动力学特性展开研究。使用Anton Paar MCR302流变仪,采用应变控制模式,对含水率高于液限的深海超软土进行动态剪切测试,研究动态流变参数、动剪切模量G和阻尼比λ的变化规律。结果表明,随着剪切应变的增大,深海超软土的变形由可恢复的弹性变形主导逐渐过渡为不可恢复的黏性变形主导。通过建立动态流变参数与动剪切模量G和阻尼比λ的关系,探讨了深海超软土的动力特性。根据深海超软土动剪切模量G的变化特征,提出了峰值参考应变的概念,建立了最大动剪模量Gmax与归一化含水率w/w_p(w为含水率,w_p为塑性含水率)的关系。结果还显示,相较于常规黏土,深海超软土的G/G_max-γ(γ为剪切应变)曲线衰减较快,且受塑性指数影响较小。深海超软土的阻尼比整体偏高,并随剪切应变的增大快速上升。根据试验结果,给出描述深海超软土G/G_max-γ、λ-γ曲线的数学模型。  相似文献   

土壤界限含水率标准物质研制     

赵秀峰  高孝礼  曹磊  曹景洋  路新成 《岩矿测试》2021,(4):583-592

界限含水率是细粒土定名分类、评价土的工程性质的重要依据,也是黏土矿勘查和工业利用的重要评价指标。不准确的界限含水率测试结果将可能导致严重的工程安全事故,造成人身和经济财产损失。标准物质是保障分析数据准确、可比和有效的重要手段,但当前国内外尚无土壤界限含水率标准物质,可见研制土壤界限含水率标准物质具有重要的现实意义。基于以上原因,本文严格按照《一级标准物质技术规范》(JJF 1006—1994)和《标准物质定值的通用原则及统计学原理》(JJF 1343—2012)等规范和标准,研制了5个土壤界限含水率标准物质(GBW07969、GBW07970、GBW07971、GBW07972、GBW07973)。候选物样品分别采自安徽淮北、山西大同及江苏南京等地,经人工粗碎、烘干、灭菌等加工处理后,采用大型球磨机将候选物样品细碎至粒径小于0.25mm。混匀、分装后每个候选物随机抽取25瓶进行均匀性检验,F_(实测值)均小于临界值F_(0.05)(24,25)=1.96,相对标准偏差(RSD)介于1.16%～2.67%之间,表明均匀性良好。12个月的考察期内进行的5次长期稳定性检验和考虑两种极端环境温度(60℃、-20℃)的短期稳定性检验,均未发现统计学意义的明显变化,候选物样品稳定性良好。经9家实验室采用2种经典土壤界限含水率测试方法联合定值,10mm液限、塑限和塑性指数3个定值指标的标准值分别介于26.3%～39.9%、16.3%～22.2%、10.0%～17.7%之间,梯度系列显著,涵盖了粉质黏土和黏土两种黏性土类别。该系列标准物质可用于仪器设备校准、质量监控、能力验证等技术质量活动,为水工环地质勘查、岩土工程勘察、黏土矿勘查等工作对土壤界限含水率测试数据准确性的要求提供了保障。  相似文献   

玄武岩纤维加筋黄土承载比试验研究          下载免费PDF全文

李沛达  骆亚生  陈箐芮  汪国刚 《水文地质工程地质》2021,48(1):131-137

为研究纤维加筋黄土CBR值影响因素及纤维增强土体机理,以短切玄武岩纤维为筋材,通过改变土体含水率、纤维长度、纤维含量、击实次数、浸水时间等条件进行加州承载比试验,探究初始含水率、纤维参数及试验方法对加筋土局部抗剪强度的影响规律。结果表明:纤维加筋土CBR值随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,存在“施工最优含水率”且相比击实试验最优含水率高1%～3%左右;纤维加筋土CBR值高于黄土CBR值,确定纤维长度20 mm,纤维含量0.4%为最优配比;击实次数从30击增加到98击,黄土CBR值提高273%,纤维加入后CBR值提高327%,加筋作用使土体通过提高击实功来提升强度的效果更加显著;浸水对试样CBR值影响较大,浸水时间对试样CBR值影响较小,且纤维的加入使试样对浸水时间的敏感度进一步降低,加筋土浸水2 d后强度降低54%,浸水4 d后强度降低58%。  相似文献   

水-岩作用下粉砂质泥岩含水损伤本构模型          下载免费PDF全文

李安润  邓辉  王红娟  郑瀚  苟晓峰  潘远阳 《水文地质工程地质》2021,48(2):106-113

软岩遇水具有显著的劣化效应,以往研究主要集中于软岩的流变特性,对水-岩作用下软岩的含水损伤研究较少,但水-岩作用下软岩的含水损伤效应对工程建设的指导至关重要。因此,以滇中地区粉砂质泥岩为研究对象,对干燥状态、天然含水率和饱水条件下的粉砂质泥岩试样进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明:（1）不同含水率试样在初始加载阶段产生的应变量均远大于后期逐级加载阶段的应变增加量,且随着含水率的增加初始加载蠕变量逐渐增大;（2）随着含水率的提升,最终蠕变量逐渐增加,试样进入加速蠕变阶段的应力阈值逐渐降低,长期强度也显著降低。根据试验结果,基于损伤理论,引入一个非线性黏塑性体考虑含水情况对蠕变的影响,提出基于经典Burgers模型并具有水-岩作用劣化特征的含水损伤蠕变本构模型。通过1stopt软件辨识参数,并验证了模型的准确性和可适性。研究结果对于滇中红层软岩的含水损伤特性研究提供了一定的参考。  相似文献   

成层土体界面抗剪强度试验研究          下载免费PDF全文

许国辉  房虹汝  张春艳  胡光海  周勇华 《海岸工程》2015,34(1)

基于在自行设计的土体界面抗剪强度测定装置中进行的室内试验结果,对不同含水率、不同黏粒质量分数、不同剪切速率下成层土体的界面抗剪强度及界面摩擦力进行了研究。结果表明:在工况相同的条件下,当黏粒质量分数较低时,成层土体间的界面抗剪强度及界面摩擦力随着黏粒质量分数的增加而增大;当黏粒质量分数较高时,成层土体间的界面抗剪强度及界面摩擦力随着黏粒质量分数的增加而减小。成层土体间的界面抗剪强度及界面摩擦力随着含水率的增加而减小。当改变剪切速率时,成层土体间的界面抗剪强度随着剪切速率的增加而增大,但界面摩擦力几乎无变化,保持在一个稳定状态。  相似文献   

非饱和抗剪强度指标c、φ值与含水率w的关系   总被引：3，自引：0，他引：3  

李金玉  杨庆  孟长江 《岩土工程技术》2010,24(5):243-247

非饱和土力学已经确认了基质吸力与非饱和土的强度指标有关,而基质吸力与含水率有着密切的关系。通过理论和三轴剪切试验分析,探讨了非饱和残积土抗剪强度指标c、φ与含水率ω变化的一般规律;同时结合已经推出的土水特征曲线关系,探讨抗剪强度指标c、φ与基质吸力μ的变化的一般规律。结果表明:随着非饱和土含水率ω增加、基质吸力μ的减小,黏聚力c有减少的趋势,内摩擦角φ变化不大。通过线性回归分析,黏聚力与含水率成半对数线性关系,黏聚力与基质吸力成线性关系。现有的非饱和土实用公式精确性较差,非饱和土抗剪强度指标有待进一步的研究与完善。  相似文献