灌注桩套管高频振动贯入砂土中孔压性状分析

随着全套管振动取土灌注桩施工工艺的发展,灌注桩在工程中的应用越来越广泛,但是关于灌注桩套管高频振动贯入机理,特别是套管贯入引起的超孔隙水压力的研究还不全面。在全面介绍了套管高频振动贯入有限元分析模型的建立过程后,对套管高频振动贯入引起的超孔隙水压力分布规律、变化趋势进行了详细研究。同时,采用正交试验与数值模拟相结合的正交有限元法评价了各因素对孔压性状的影响程度。研究结果表明：套管振动贯入过程中,超孔隙水压力随距套管端部垂直距离、水平距离的增大而减小,且超孔隙水压力幅值随时间逐渐增大,随振动频率增大而减小;套管振动贯入结束后,超孔隙水压力随时间大致呈指数型衰退,且主要沿套管内侧路径消散;影响孔压性状的主要因素为贯入深度和渗透系数。研究结果对套管高频振动贯入砂土中孔压性状分析具有理论和实际意义。     

静压桩荷载传递机制的室内模型试验研究

采用尼龙棒作为模型桩,首次在桩身刻槽封装微型FBG应变传感器和微型孔隙水压力传感器,对模型桩贯入过程中轴力和孔隙水压力的发展变化进行测试,研究黏性土中的静压桩荷载传递机制。试验结果表明:尼龙棒作为模型桩是可行的,贯入过程中,微型FBG应变传感器和微型孔压传感器性能稳定,能精确测出沉桩过程中桩身轴力变化和桩土界面处孔隙水压力的变化;在黏性土中,超孔隙水压力影响沉桩阻力和桩身轴力变化,土中产生的超孔隙水压力呈线性增长,达到最大值后,开始缓慢消散;桩在贯入初期,桩端处FBG传感器未出现波长变化,直至贯入有效桩长的1/14~1/8后,才出现轴力变化。试验结果可为桩基础的设计、施工与检测提供借鉴与参考。     

用孔压静力触探试验估算软土渗透系数

本文首次提出了利用孔隙水压力—静力触探探头进行现场渗透试验。探头停止贯入后超孔隙水压力的消散相当于一次原位固结渗透试验。考虑超孔隙水的渗滤特征和体液质点的运动状态,并根据达西(Darcy)定律,可导出利用孔压静探探头实测消散资料估算软土渗透系数值的式子。文中对这一估算式进行了讨论,并按照这一方法作了实测计算。     

尾矿粉砂动孔隙水压力特性试验研究

通过对赣南地区某尾矿库的尾矿粉砂进行GDS动三轴试验,探讨了相对密实度、围压、固结比对尾矿粉砂孔隙水压力特性的影响。试验结果表明:饱和尾矿粉砂动孔压比随相对密实度和围压的增加而减缓,相对密实度和围压越大,饱和尾矿粉砂振动液化需要的振次越多,其抗液化能力越强;固结比对尾矿粉砂孔压比影响显著,液化孔压比随固结比的增大而减小。分析试验结果发现:尾矿粉砂孔压增长特性可用双曲线模型进行拟合且拟合效果较好,具有较好的工程实践意义。     

应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程

采用自制的可控声震法煤层气渗流实验系统,研究了不加声场和加声场作用下煤样的渗透特性,研究得出：在不加声场作用下,当矿压、孔隙压力、温度一定时,在煤样应力应变曲线的初始压密阶段和弹性阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而减小。在应变硬化阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而增大,临近试件破坏时,渗透率骤增;在不加声场作用下,当轴向应力、孔隙压力、温度一定时,煤样渗透率随有效矿压的增大而减小,且呈负指数关系;在声场作用下,当轴向应力、矿压、孔隙压力、温度一定时,声场作用能提高煤样的渗透率,且渗透率随作用时间的增长而增大。在实验研究成果的基础上,建立了应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程     

振动作用下饱和细粒物料中的超孔隙水压力

设计了测定振动作用下饱和细粒物料中超孔隙水压力的实验装置, 通过试验获得了超孔隙水压力随时间变化的定量关系曲线, 提出了估算孔隙水压力变化的方法。     

考虑水分影响的煤岩渗透率模型及演化规律

在开采环境的不断变化过程中,煤岩通常处于气-水共存的状态。为了探究水分与煤岩渗透率之间的反应机制,利用等温吸附装置和含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,分别进行不同含水条件下的等温吸附试验和孔隙压力升高的渗流试验。基于水膜与孔裂隙表面的相互作用及水膜之间分离压的影响,并且考虑压缩变形及滑脱效应对煤岩渗流的贡献率,构建考虑水分影响的渗透率模型,进而分析不同含水条件下煤岩吸附与渗流变化规律。研究结果表明:① 在不同含水条件下,煤岩瓦斯吸附量随孔隙压力增大而增大,而随含水率增大,瓦斯吸附量呈减小趋势。同时,吸附变形随着煤岩的吸附作用而变化。② 煤岩中的水分易在孔裂隙表面形成吸附性水膜占据气体渗流的通道,并且气态和液态水分子会制约瓦斯流动,因而瓦斯流量随含水率增大而减小。当煤岩含水率恒定时,渗透率随孔隙压增大先减小后趋于平缓;恒定孔隙压力条件下,渗透率随含水率增大显著减小。③ 考虑压缩变形、吸附变形、水分和孔裂隙间水膜对裂隙宽度的影响,构建了考虑瓦斯和水分耦合作用的渗透率模型,而且煤岩渗透率计算值与实测数据基本保持一致,可以较好的表征含水煤岩的渗透率变化规律。     

干湿循环下云南红土型坝坡模型试验研究

本文以云南红土型大坝为研究对象,考虑库水位升降引起的干湿循环作用,采用室内概化模型试验方法,开展红土型大坝的模型试验,研究干湿循环作用下坝坡红土体的土压力、孔隙水压力以及颗粒组成等变化特性。试验结果表明:随干湿循环次数增大,坝坡高程较低处红土体的土压力呈先减小后稳定的趋势,高程较高处土压力呈先增大后稳定的趋势,孔隙水压力呈增大趋势;随坝坡高程增加,红土体的土压力减小,孔隙水压力减小;随库水位增大,增湿过程、脱湿过程中坝坡红土体的土压力呈减小趋势,孔隙水压力呈增大趋势;随增湿-脱湿变化,较低高程位置,增湿过程的土压力大于脱湿过程的土压力;较高高程位置,增湿过程的土压力小于脱湿过程的土压力,增湿过程孔隙水压力增大,脱湿过程孔隙水压力减小到初始值,具有可逆性;库水位升降的干湿循环过程中,红土坝坡呈现出坡顶开裂、上坡面细颗粒迁出、大块土体剥落、坡脚颗粒堆积的上凹下凸的坡面轮廓线变化特征。     

不同轴压条件下煤粒瓦斯吸附规律和机理研究

为了研究不同轴压条件下煤粒瓦斯吸附规律和机理,通过自行研制的可以控制温度、瓦斯压力和轴压的吸附实验系统,研究了3种不同变质程度煤样在不同温度、瓦斯压力和轴压条件下的瓦斯吸附规律,讨论了轴压对煤粒瓦斯吸附的影响机理。结果表明：在温度相同时,不同瓦斯压力下吸附量不随轴压的增大单调变化,在瓦斯压力较高时,吸附量随轴压的增大先减小后增大;在瓦斯压力较低时,吸附量随轴压的增大而减小,这是由于瓦斯压力和轴压共同改变了煤的孔隙结构,从而影响了煤的吸附特性;随着轴压的增大,煤的孔隙结构变化存在孔隙压缩、孔隙转变、孔隙压实3个阶段,对应3种吸附量变化阶段。     

尾矿坝地震反应分析及抗震措施研究

采用动力非线性有限元法, 分析了尾矿坝地震反应、超孔隙水压力的发展过程和变形特征, 研究了土工织物减小尾矿坝地震变形的效果。分析结果表明, 坝顶加速度峰值相对于输入加速度峰值放大1.4倍, 地震变形主要集中于下游坡。坝体中超孔隙水压力开始时段迅速增大, 随后趋向平稳。从坝坡表面往下, 超孔隙水压力比逐渐减小, 且上游坡的超孔隙水压力比大于下游坡的。下游坡子坝区铺设土工织物有效地减小了坝体地震变形。最后提出了一种尾矿坝综合抗震措施, 即在子坝区铺设土工织物, 初期坝外坡施加反压体, 初期坝坝基易液化土层被夯实, 计算结果说明综合抗震措施起到了较好的抗震效果, 可为尾矿坝抗震设计提供参考。