冻融循环对鄂尔多斯砒砂岩重塑土样力学性能影响

为了分析内蒙古南部鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩重塑土的力学性能,采用TSZ-6A全自动静三轴仪,在常温下进行不同冻融循环次数的三轴压缩试验,研究冻融对砒砂岩重塑土力学性能的影响.在不同冻融循环次数(0~7次)和不同围压(50~300 kPa)条件下,得到了砒砂岩抗剪强度、内摩擦角和黏聚力、弹性模量的变化规律.结果表明:在相同的冻融循环次数下,随着围压的增大,抗剪强度峰值呈线性增长.在相同的冻融循环次数下,砒砂岩黏聚力均随含水率增大而减小,内摩擦角随着含水率的增加呈现上下波动,因此冻融循环对抗剪强度的影响主要表现在对黏聚力的影响.在饱和含水率之前,弹性模量基本保持不变,含水率和冻融对其弹塑性的影响可以不考虑.达到饱和含水率后,偏应力-应变曲线不再存在直线段,砒砂岩弹性消失,全面进入塑性阶段.此研究可以为鄂尔多斯砒砂岩冻融侵蚀的破坏机理研究以及治理提供基础依据.     

红色砒砂岩水泥土干湿循环下力学性能试验研究

为有效利用砒砂岩资源,通过简单加工降低治理成本,达到利用价值,在红色砒砂岩中加入不同掺量的硅酸盐水泥制成砒砂岩水泥土,在不同龄期下进行干湿循环、无侧限抗压强度试验和超景深微观结构观测.结果表明:掺量仅为5%砒砂岩水泥土就可以有效改善砒砂岩遇水溃散的特性;干湿循环5次砒砂岩水泥土抗压强度达到最大,然后趋于平缓,可见干湿循环对无掺水泥砒砂岩有破坏作用,对砒砂岩水泥土却提供了有效养护;不论是早期还是后期强度,掺量为5%的抗压强度最低,然后逐渐增加,掺量20%及以上的强度几乎相等且最大,可见水泥最优掺量为20%;通过微观结构观察,龄期的增加,掺量小的砒砂岩水泥土表面凹凸起伏程度大,孔洞多,最优掺量为20%的砒砂岩水泥土结构整体性紧密,表面平整、孔洞少,密实性更好,且抗压强度可以满足砖和砌块的强度要求.     

EN—1对砒砂岩固化土抗剪强度特征的影响

通过直剪试验,对添加EN—1后不同EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率的砒砂岩固化土的凝聚力和内摩擦角进行了测定。结果表明：在试验设计的EN—1掺量、养护龄期、压实度和含水率处理条件下,添加EN—1后,随EN—1掺量的增大和养护龄期的延长,砒砂岩固化土的抗剪强度较素土有不同程度的增大,当EN—1掺量为0.20%和养护龄期为30d时,其抗剪强度最大。添加EN—1后,砒砂岩固化土的抗剪强度随压实度的增大和含水率的减小而增大。因此,在砒砂岩地区实际应用EN—1固土护坡时,为使EN—1固化土具有良好的抗剪强度并满足工程需要,建议EN—1掺量为0.20%,养护龄期在7~15d之间,压实度大于95%,含水率略低于最优含水率为宜。     

玄武岩纤维-砒砂岩水泥土力学特性试验研究

为了降低黄河流域泥沙治理成本,提高砒砂岩的利用价值,在砒砂岩中掺入适量水泥和纤维改善其力学性质及功能性.借助玄武岩纤维(BF)的加筋效应,配制玄武岩纤维掺量为0.2%,0.5%,0.7%的BF-砒砂岩水泥土试块,进行无侧限抗压强度和SEM扫描电镜试验.探究BF掺量、龄期对BF-砒砂岩水泥土强度影响以及BF-砒砂岩水泥土强度形成机理; 建立了玄武岩纤维参与下砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程.结果表明:纤维掺入有效提高了砒砂岩水泥土的强度,其强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺量为0.2%时达到峰值强度; BF-砒砂岩水泥土后期强度同比砒砂岩水泥土强度提高更明显; BF-砒砂岩水泥土的龄期与无侧限抗压强度表现为正相关,而与其强度增长速率表现为负相关; 水泥掺量10%、纤维掺量0.2%的砒砂岩水泥土在强度指标上完全可以替代水泥掺量15%的砒砂岩水泥土; 建立龄期28 d时,BF掺量0~0.7%的BF-砒砂岩水泥土应力-应变曲线方程,反映了各纤维掺量下应力-应变变化及破坏情况.     

冻融循环下红色砒砂岩水泥土力学性能试验研究

为实现砒砂岩作为一种自然资源的潜在利用价值,提高砒砂岩有效利用,将鄂尔多斯市准格尔旗的红色砒砂岩加入不同掺量水泥制成砒砂岩水泥土,进行不同围压、不同冻融循环次数条件下的不固结不排水三轴试验,得到了砒砂岩水泥土的各力学参数的变化规律,并通过超景深三维显微镜对砒砂岩水泥土的细观结构进行观测.结果表明:砒砂岩水泥土的应力-应变曲线呈应变软化趋势,随水泥掺量的增加其黏聚力和内摩擦角呈线性增长的趋势.砒砂岩水泥土的内摩擦角受冻融循环影响较小,而黏聚力受冻融循环影响较大.水泥掺量越多,砒砂岩水泥土的抗冻性越好,但其脆性特征越明显.对细观结构的观测进一步验证了冻融使得低掺量水泥的固化土细观结构发生较大改变,导致内部空隙增大,而水泥土随水泥掺量的增加其内部结构更加致密,从而提高了水泥土的抗冻性.     

考虑消落带土体强度弱化的库区涉水边坡稳定性研究

三峡库区涉水土质边坡在长期的库水位涨落条件下,消落带土体长期处于周期性的饱和-干燥-饱和过程,对边坡的稳定性不利。以某滑坡消落带土体为研究对象,以干湿循环作用过程模拟消落带土体环境,对完成干湿循环作用后的试样进行直剪试验,得到试样参数在水作用下的弱化程度,在此基础上采用Geo-slope软件对滑坡的稳定性进行分析。试验结果表明,土体的黏聚力c和摩擦角φ随着干湿循环作用次数n的增加均呈指数型降低趋势,拟合度达0.99以上;土体弱化程度随干湿循环作用次数n的增加非线性增大;周期性干湿循环作用主要通过水分的渗入与渗出造成土体强度的弱化。将滑坡岩土体分为自然条件影响区域、干湿循环作用区域及浸泡饱和区域,依据试验结果对干湿循环作用区域土体强度参数进行折减,并进行数值计算,结果表明,滑坡体安全系数F随着干湿循环作用次数n的增加呈指数型降低趋势,滑坡体由基本稳定状态向欠稳定状态发展,直至边坡失稳。     

砒砂岩重塑土强度和应力-应变曲线试验研究

以内蒙古鄂尔多斯市南部准格尔旗作为研究区域,以当地紫红色砒砂岩重塑土为研究对象,使用TSZ-6A全自动静三轴仪,在常温下进行不同冻融循环次数、不同围压下的三轴剪切试验来分析砒砂岩的变形情况.研究结果表明:在每个冻融循环次数的不同围压下,砒砂岩重塑土试样的应力-应变曲线都呈现出应变硬化的特性,并且从应力-应变曲线分布上,大致都经历了3个阶段:近似完全弹性阶段、应变硬化阶段、屈服阶段.为了定量地分析了不同冻融循环次数下砒砂岩的强度参数,引入强度参数劣化系数K_C和K_φ,通过劣化系数曲线拟合得出强度参数劣化趋势函数.通过比较不同冻融循环次数下,砒砂岩重塑土峰值强度与残余强度的大小关系,分析了砒砂岩重塑土的应力-应变曲线软、硬化特性,并引入系数K_q来更直观地分析砒砂岩的变形情况.     

砒砂岩重塑土力学特性及本构模型试验研究

为研究含水率和围压对砒砂岩重塑土力学特性的影响,采用TSZ-6A全自动静三轴仪进行三轴剪切试验.试验结果表明:随着围压的增大,土体抗剪强度逐渐变大;含水率越大,土体抗剪强度越小,并且两者都近似呈线性变化的趋势.以含水率、围压为影响因素,依据邓肯-张模型建立了砒砂岩重塑土的本构模型.应用该模型对不同含水率、围压下砒砂岩重塑土的应力-应变关系进行预测,预测结果与实测结果接近,表明以含水率、围压为参数建立的预测模型能较好地反映砒砂岩重塑土的本构关系.研究可为砒砂岩土在工程建设中的应用提供基础理论依据.     

冻融干湿循环条件下粒径及盐分对土壤粗颗粒风化速率的影响

【目的】探究冻融干湿循环条件下,土壤粒径及盐分对土壤粗颗粒风化速率的影响。【方法】以土壤粗颗粒（灰绿板岩）为研究对象,设置粒径（10、20、30mm）、盐分浓度（3、6、10g/L及蒸馏水作对照）两因素,开展冻融干湿循环随机试验,分析不同循环次数下土壤粗颗粒风化速率的变化规律。【结果】(1)在水盐溶液处理下土壤粗颗粒风化速率均比单纯水处理大,10g/L盐分处理下的土壤粗颗粒风化速率大于其他处理。在20～60次冻融干湿循环之间,10 mm土壤粗颗粒的风化速率随盐分浓度的增加而增大。(2)土壤粗颗粒风化速率随粒径的增大呈减小趋势,且10 mm的土壤粗颗粒风化速率大约是30 mm的2倍。(3)土壤粗颗粒风化速率随冻融干湿循环次数的增大而增大,A1B4(10 mm 10 g/L)组合下的土壤粗颗粒风化速率最大。【结论】在冻融干湿循环影响下,小粒径的土壤粗颗粒风化速率大于大粒径,且水盐作用对土壤粗颗粒风化速率的影响大于单纯水作用。     

帕色河粉砂岩的三轴强度特性及微观结构研究

为了研究帕色河水库的坝基粉砂岩强度和微观结构特点,对不同粒级的砂岩开展三轴剪切试验和CT扫描试验,旨在获取不同粒级砂岩的强度特征和微结构特征。结果表明,不同粒级砂岩的三轴剪切试验结果有明显差异,细砂岩试样的强度最大,中粒砂岩次之,粗粒砂岩最小,即粉砂岩强度存在"粒度效应";相同粒级的砂岩抗剪强度与固结围压值存在较好的线性关系;由CT扫描试验获得砂岩孔隙的二维截面图像,对图像信息进行统计,发现孔隙度和平均孔隙半径随着颗粒粒径的增大而增加;砂岩强度存在"粒度效应"的原因是:随着砂岩颗粒粒径的减小,其内部的孔隙数量和尺寸均减小,粉砂岩的致密程度有所增加从而使得其强度特性相对提高。     

保水剂对红砂岩土壤持水特性的影响

为了探究红砂岩土壤中施用保水剂对其持水特性所造成的影响,在红砂岩土壤中按保水剂质量比为0,0.25‰,0.50‰,1.00‰,2.00‰施用保水剂的条件下,测定了不同比例保水剂措施下的土壤水分特征曲线、土壤入渗过程和土壤水分蒸发过程,并用二次曲线求得最佳施用量.研究结果表明,随着保水剂施用量增加,饱和含水量θ_s呈增大的趋势,而残余含水量θ_r、进气值相关参数α和开关系数n总体上呈现先增大后减小的趋势,保水剂主要增加土壤重力水.施用保水剂抑制了土壤的入渗性能,降低了水分垂直入渗率,延长了入渗持续时间,减缓了土壤水分蒸发速率.综合考虑保水效果和施用量,红砂岩土壤最佳保水剂施用量范围为0.5‰~1.0‰.     

库区红层泥岩水化特性及干湿循环作用下的渐进损伤研究

库岸边坡长期受到大气循环、水位调节等水流往复运动而带来的渗透侵蚀影响。特别是在我国西南红层区的水利工程中,水的长期浸入和干湿循环作用导致红层泥岩特性出现严重的劣化。以川西南红层区某水库为工程依托,通过室内试验和理论分析深入研究了红层区泥岩的水化特性及干湿循环作用下的渐进损伤破坏。结果表明:红层泥岩发生水岩作用后微观结构更加疏松,颗粒间黏结变弱。浸水初期变形显著,并且干湿循环进一步加剧了岩体膨胀变形。红层泥岩抗压强度和黏聚力分别同干湿循环次数呈线性降低和凹二次函数下降关系,内摩擦角在多次循环后有小幅上升。围压和干湿循环耦合效应对红层泥岩的渐进损伤积累产生严重不利影响,当循环超过3次时,多数工况下试样损伤变量值已超过60%,岩体强度大幅衰减。     

基于PFC的堆石体尺寸效应研究

采用PFC2D软件,对小浪底坝过渡料进行数值试验研究。通过对不同试样直径D对应的不同最大粒径的过渡料进行双轴试验,分析了试样尺寸对应力一应变一强度特性的影响,研究了室内试验存在的尺寸效应。结果表明,在相同围压下,随着试样尺寸及其对应的最大粒径的增大,初期弹性模量有所增加;同一试样,随着围压的增加,初期弹性模量有所增加,同时代表堆石体体变形能力的指标泊松比随之降低。     

不同工况下砂石过滤器对黄河水和再生水过滤性能影响

为了了解不同水源条件下砂石过滤器的过滤性能,选取黄河水及再生水2种典型滴灌水源,测试了3种粒径石英砂滤料,5种滤速条件下砂石过滤器颗粒物去除率和水头损失,重点对比了2种水源下砂石过滤器过滤性能的差异.研究发现:砂石过滤器对再生水的浊度去除效果优于黄河水,浊度去除率提高5.95%~65.30%.在黄河水条件下,砂石过滤器水头损失大于再生水,水头损失增加了34.90%~68.40%;随着运行时间的增加,砂石过滤器对再生水的浊度去除率缓慢上升,而对黄河水的浊度去除率呈先升后降趋势;随过滤流速增加,砂石过滤器对再生水的浊度去除率呈先增后减趋势,而对黄河水的浊度去除率随流速增加并未有明显变化;黄河水条件下砂石过滤器的过滤参数建议选择粒径1.00~1.70 mm,过滤流速0.012 m/s,再生水建议选择粒径1.70~2.35 mm,过滤流速0.015 m/s.结果为不同水质条件下过滤器的选择提供一定参考.