等双轴拉应变对无纺土工织物孔径变化的影响

无纺土工织物作为一种反滤材料,在工程中常受土体作用产生平面双轴拉应变,导致织物孔径变化。基于无纺织物空间网络孔径模型,改进Rawal公式中织物孔径结构总层数的算法,并提出等双轴拉伸下织物孔径分布曲线的解析解。利用自主研发的双轴拉伸仪,将两种针刺无纺织物等双轴拉伸至应变为3%、5%、10%,采用应变控制下的干筛法,进行织物孔径分布曲线测试。将解析解与试验结果进行对比分析,解析解孔径值偏大,所得解析曲线与测试曲线对于较薄织物吻合更好。研究结果表明,随着双轴拉应变的增加,无纺织物孔径增大,其特征孔径O95、O50、O30都近似与拉伸应变呈线性变化关系。     

黄土对Cr(III)的吸附特性及机理研究

铬是一种重金属痕量元素,人体通过食物链摄入过量的铬会在人体内富集,随之产生中毒反应。研究Cr(III)的浓度、反应时间、反应温度、pH值等因素对Cr(III)在黄土上吸附特性的影响,结果表明黄土对Cr(III)的吸附非常迅速,并且吸附量非常大,等温吸附模型Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)模型都能很好地解释Cr(III)在黄土上的吸附过程。热动力学分析表明,吸附是一个自发的过程,升温可促进吸附作用的进行。随着温度的不断升高,Cr(III)的吸附量逐渐增大。溶液的pH值是影响Cr(III)吸附效果的一个重要因素,当pH>6时,Cr(III)几乎完全被去除。利用X光衍射图谱和红外光谱分析,探讨黄土与Cr(III)的结合机制,黄土中的高岭土、石英等黏土矿物以及有机质成分对吸附过程起重要作用。     

砂井地基等效平面问题研究

建立并解析了考虑井阻效应、径竖向组合渗流以及土体水平位移的砂墙平面固结等应变模型。以综合考虑各种因素的Tang Xiao-wu均质砂井地基固结理论为前提,根据砂井地基任意深度处平均超静孔压不变的条件,给出了砂井单元向砂墙单元转换的等效公式,使得复杂的砂井空间问题转化为简单的平面问题。采用此种方法,只需调整地基渗透系数,极大地减少了有限元网格中的砂井单元数,降低了计算规模。通过算例,比较了平面应变模型与PDSS（平面应变-空间渗流）情况下的数值解,验证了等效变换公式的有效性和可靠性。     

土破坏新准则的推导与验证

基于SMP准则和Lade强度准则,推导出新的无黏性土强度准则表达式,它较好地反映了单个主应力对滑动面的交叉影响,而不是仅局限于中主应力的影响。通过与真三轴试验数据的对比,发现该新准则在π平面上与试验数据较为吻合,优于上述两个传统的强度理论。     

吸附离子对粉质粘土及改良土特性的影响

利用疏浚土有机质含量高、吸附能力强和低渗透性等特点,探讨将其作为填埋场黏土衬垫改性材料的可能性。针对粘土垫层所关心渗透性及强度两个基本问题,比较了粉质黏土、改良土（粉质黏土添加疏浚土）吸附离子前后的变化。吸附K+、Cu2+后粉质黏土、改良土的渗透系数随着土中离子含量的增加而增大,但对改良土渗透系数的影响要小于粉质黏土;吸附离子后,粉质黏土摩擦角增幅不大,黏聚力有较大增长,而改良土的黏聚力增长较少,摩擦角增长较快。总体而言,添加一定量的疏浚土能改善吸附离子对黏土垫层的影响。采用SEM电镜试验拍摄了离子吸附前后土体微观结构的变化,并从扩散双电层理论出发,解释了吸附离子对粉质黏土及改良土的影响。     

开孔管桩复合地基排水固结解析解

现有复合地基的竖向增强体往往无法兼具排水能力与竖向刚度。基于该工程现状,提出一种桩身开孔、能够达到排水效果的新型预制管桩,并针对其开展地基固结分析。假设孔洞流体满足管流条件以及管桩内往孔压连续,并考虑褥垫层的协调作用,推导出排水桩等应变固结解析解。基于该解析解,首先对砂井、碎石桩、不排水桩以及排水桩在相同外径尺寸情况下的排水固结能力进行了对比,结果显示开孔排水桩具有最好的排水固结能力。接着分析了桩身模量、褥垫层模量以及井径比的影响。最后分析了桩身性质（桩身开孔和桩体弹性模量）的影响,计算结果表明,排水能力和模量是影响固结性能的两个主要因素,且排水能力最为重要。但在排水能力相同的情况下,桩身模量越大,则固结越快。     

开孔管桩动孔压消散特性的理论研究

可液化地基在遇到地震作用或任何其他突变应力条件下,土体会迅速丧失强度和刚度,发生液化,从而失去承载能力。传统的抗液化措施主要集中在地基处理层面,而开孔管桩则兼具抗液化性能和承载能力。在假设开孔管桩孔洞内液体流动满足Poiseuille方程且等应变假设成立的前提下,结合开孔管桩复合地基的应力集中现象,推导出地基在时变荷载作用下的径竖向组合孔压解析解。考虑到循环荷载作用下的孔压积累现象,进一步利用孔压发展的经验模型改进该解析解。在此解析解的基础上,分析、对比开孔管桩、碎石桩、不排水桩以及天然地基的孔压发展情况,得出开孔管桩具有最好的孔压消散能力。桩-土模量比、井径比等因素对孔压的发展都有重要的影响,桩-土模量比越大、井径比越小,孔压消散速率越快。桩本身开孔系数对孔压发展的影响不明显。荷载频率只影响初始孔压峰值,并不影响孔压振荡衰减的速率。     

阴离子表面活性剂对黄土力学特性的影响

土体污染问题日趋严重,土体中污染物的环境效应已成为当前的研究热点问题之一,但对土体工程性质的影响关注不足。以黄土为对象,试验研究了阴离子表面活性剂对黄土力学性能的影响。阴离子表面活性剂具有弱化作用,可导致黄土黏聚力的下降、压缩性提高、渗透性降低,但可降低黄土的湿陷性。结合土-水特征曲线和扫描电子显微镜观察,进一步解释了污染物对土体力学性能产生影响的作用机制。在工程实践中,既要防止阴离子表面活性剂对黄土力学特性的劣化,同时又要注重其降低黄土的湿陷性。     

车辆荷载作用下软土地基塑性变形的计算

对于低路堤公路,合理地预测车辆荷载引起的地基塑性累积变形对于低路堤公路的设计有着重要的意义。从机制上讲,可将地基的塑性应变分为塑性体积应变和塑性剪切应变。其中对于塑性体积应变,提出采用不排水条件下的残余孔压模型与一维固结理论相耦合进行计算;对于塑性剪切应变,考虑了塑性体积应变引起的土体硬化,提出了修正的塑性剪切应变计算模型。然后基于所提模型,对萧山黏土的不排水与排水条件下的动三轴试验进行模拟,初步验证了所提模型的有效性。对于实际工程问题,首先运用数值的方法求得车辆荷载在地基中引起的附加应力,然后运用所提模型计算各土层的塑性应变,再结合分层总和的方法求得地基的累积塑性变形。以日本佐贺机场1号测点为例,说明了模型在工程边值问题中的有效性。