粗粒土强度和变形的级配影响试验研究

开展了不同细粒含量的无黏性和含黏粒粗粒土的共8组大型三轴排水剪切试验,研究了级配对粗粒土强度、变形、剪胀特性和颗粒破碎的影响。试验结果表明细颗粒含量的大小、是否含泥是粗粒土力学特性的重要影响因素;分析了无黏性粗粒土的颗粒破碎率随围压大小、级配的变化;研究了剪切峰值随围压、细颗粒含量的变化规律,讨论了不同围压、不同级配特征情况下粗粒土的剪胀特性。根据含黏粒粗颗粒土的试验结果,分析了含泥量对强度和变形特性的影响,并从机理上分析了细粒含量对无黏性和含黏粒粗粒土的力学特性影响的差异性。试验结果表明对于土石坝工程良好的坝体填筑料级配、严格控制小于0.075 mm颗粒含量,有利于提高坝体的稳定性和减小坝体沉降。     

基于双分形级配模型参数的粗粒土渗透系数计算公式

粗粒土在自然界中分布广泛且在工程中应用普遍。渗透性是粗粒土的重要性质,对于同种粗粒土,因颗粒级配与孔隙特征几乎决定其渗透性,原则上其渗透系数应该可基于颗粒级配和孔隙特征参量计算得到。采用基于分形理论建立的双分形级配模型对粗粒土的连续级配、间断级配进行定量描述,以确定该级配模型的适用性并获得级配模型参数。在此基础上,基于双分形级配模型参数和Kozeny-Carman公式构造出包含级配参量及孔隙率的渗透系数计算公式。在论述了计算公式中各项物理意义后,基于现有文献的实测数据验证该计算公式的有效性。结果表明,双分形级配模型能准确唯一地定量描述粗粒土的颗粒级配;建立的含颗粒级配参量和孔隙率的粗粒土渗透系数计算公式是合理的,该公式适用于计算连续和间断级配粗粒土的渗透系数。     

连续分布的粗粒土级配方程与压实性能

以Morgan等人提出的生长曲线为基础,提出了可反映粗粒土"S型"以及"上凸型"颗粒分布的2参数级配方程及参数取值范围;当形状参数a趋向无穷大时,则级配方程转化为分形分布公式。在此基础上,提出了采用相对密度试验手段确定最优压实性能级配的方法。建议级配方程对于长河坝、大石峡、两河口等高坝的填筑级配,具有很好的适用性。利用所得研究成果,对大石峡砂砾料进行室内相对密度试验,结果表明:①对于最大粒径60 mm的不同分布规律的粗粒土而言,随着级配参数的变化,其最大、最小干密度均存在极值点或拐点,且对应的临界P5值都在35%附近。②临界P5值对应粗粒土的极优压实性能级配;颗粒级配越接近分形分布,压实性能越好,临界P5值对应的分形分布级配,即为最优压实性能级配。接近分形分布的长河坝堆石料,较低的现场压实参数却获得了较高的填筑干密度,也佐证了这一结论的合理性。③利用临界分形维数的尺度无关性,可以方便地将室内最优压实性能级配的研究成果推广至现场不同最大粒径的工程级配。结论可用于粗粒土的级配设计以及压实性能评价。     

间断级配粗粒土压实特性试验研究

岩土工程中常遇到级配不连续的粗粒土,这类间断级配粗粒土的压实特性尚不清楚。通过开展室内压实试验,探究了影响间断级配粗粒土压实特性的主要因素。试验发现,间断级配与连续级配料相比,缺少d₃₀以下的粒径不利于压实,缺少中间粒径反而可能有利于压实。其干密度随基准级配分形维数D的增加而增大,并且D=2.5~2.7时压实性最好;随细料含量的增加先增后减,而最优细料含量与粗、细料单独堆积密度以及粗细颗粒堆积过程中的相互干扰程度有关。据此建立了间断级配粗粒土压实干密度的预测模型,通过少量压实试验即可得获得干密度与细料含量的关系曲线,从而得到最优细料含量和满足干密度要求的细料含量区间,可以较大程度上减少试验工作量。     

粘性粗粒土击实特性的试验研究

对击实功、含水率、级配三个对击实过程中影响级配改变的因素做了对比试验,同时对试验结果进行了分析。通过试验得出级配变化规律,为工程设计和现场施工碾压提供了准确、可靠的压实特性资料。     

连续级配土的级配方程及其适用性研究

提出了一个描述连续级配土的级配方程,研究了方程的基本性质、对不同土体级配曲线的反映能力,验证了方程对各种连续级配土的普适性。研究表明:该级配方程能够描述出双曲线形、反S形和近乎直线等三种典型的土体级配曲线,而且对于黏土、粉土、砂土和粗粒土等不同土料的级配都具有广泛的适用性。方程参数分析得知b主要决定级配曲线的形状,即双曲线形或反S形,而且,当m较小时,曲线很缓,近似于直线。参数m主要决定曲线的倾斜程度,且曲线主体部分的斜率与m成正相关。和Swamee提出的级配方程相比,本文的级配方程有明显的优越性和更宽广的适用性。对6座国内外土石坝人工爆破堆石料的级配研究表明,级配参数b和m大致在-0.28~0.64和0.45~0.75范围。     

粗粒土抗剪强度的缩尺效应规律试验研究

抗剪强度是评价土体稳定性的重要指标,研究缩尺效应对粗粒土抗剪强度的影响,对高土石坝工程土体强度估算有重要的理论意义和应用价值。根据前人的研究,颗粒最大粒径d_max和级配结构两部分变化是导致缩尺后试样存在缩尺效应的主要原因,其中级配结构可由级配面积S作为特征参数表示。通过改变试样的d_max和S,设计了24组不同级配试样,利用大型直剪仪对各组试样进行直剪试验,从而定量研究颗粒最大粒径和级配结构对粗粒土抗剪强度的影响规律。研究结果表明：粗粒土的抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角φ均表现出随着d_max增大而增大的规律,且c和φ均与d_max呈对数函数关系;黏聚力c和内摩擦角φ随着S的减小而增大,到达某一特定值后呈略微减小的趋势,并根据相应试验数据分别建立c和φ与S的关系式。最后,基于试验结果建立了考虑缩尺效应的粗粒土抗剪强度的预测模型,并用相关文献试验数据验证了该模型对不同类型粗粒土的适用性。     

粗粒土料的防渗特性

将砾质土料、碎石土料、岩石风化料、人工掺合料等粗料赤作为大型高土石坝的防渗体的填筑已被国内外水利工程广泛应用。这种土料填筑防渗体不仅可以比通常填筑均质坝的细料土料更高的填筑密度和具有更好的抗剪强度等力学性质,而且亦可以取得良好的防渗性能。本由沟水电站、硗碛水电站等工程的实例进行了一些探讨,认为：１．当坝工设计对土料抗剪药度不作特别严格要求时,上坝土普中粗普含量Ｐ５不能超过粗料含量第二特征点＾５Ｐ＾     

宽级配砾质土压实特性试验研究

宽级配砾质土随粗料含量变化呈现出悬浮–密实、密实–骨架和骨架–空隙3种不同结构,因而表现出不同的压实特性。依据等量替换法剔除超径颗粒后,对糯扎渡堆石坝心墙料的不同掺砾量的宽级配砾质土进行了重型击实试验,研究了宽级配砾质土在不同粗料含量、不同结构下的压实特性,并对击实作用下颗粒破碎规律进行了分析。试验结果表明:随掺砾量或粗料含量的增大,最大干密度呈先升后降的变化趋势;击实后颗粒破碎随粗料含量的增大而增加。     

粗粒土试验研究

粗粒土是土石坝的主要筑坝材料,也是土力学的主要研究对象之一。介绍了粗粒土剪胀性、蠕变性、试验成果的不确定性方面的研究成果,并根据球形颗粒三轴试验成果论证了一般粗粒土的变形机理。试验成果表明,作为一种散体材料,土颗粒间的位置排列和粒间作用对粗粒土的力学性质有重要的影响,许多问题都涉及到粗粒土组构问题。     

西北内陆盆地粗颗粒盐渍土研究

本文概括论述了西北内陆盆地粗颗粒盐渍土的成因、赋存形态、分布规律、工程危害及其影响因素以及地基处理与防治措施等方面已有的研究成果 ,同时根据粗颗粒盐渍土研究现状的分析提出了今后研究方向和内容     

内循环UASB处理酒精废水及其颗粒污泥特性

针对传统UASB反应器在启动时颗粒污泥形成缓慢的问题,采用内循环UASB反应器作为厌氧单元对酒精废水进行处理。其以低负荷启动,启动完成后容积负荷为7.9 kg/(m3.d),对COD的去除率可达80%,整个试验阶段对NH3-N的平均去除率为16.38%。扫描电镜显示颗粒污泥中的优势菌开始为短杆菌,随着培养时间的延长则出现了球菌;而现有UASB反应器中颗粒污泥的优势菌为丝状菌。对沼气成分进行分析,CH4含量最高为81.61%,N2含量则随着颗粒污泥培养时间的延长由3.68%增加至18.59%。     

低温促进反硝化颗粒污泥稳定性的研究

针对高负荷下出现的反硝化颗粒污泥相互粘连、上浮等不稳定状态,进行了降低进水温度促进颗粒污泥床稳定的研究.当进水温度降至16℃时反应器能稳定运行,颗粒粘连现象减弱,颗粒密度由不稳定时的1.008 5 g/cm3提高到1.022 g/cm3,颗粒沉速为30～50 m/h,此时反应器的负荷为4.0～5.14 gNO-3-N/(L·d),对氮的去除速率为0.18 gNO3--N/(gVSS·d);当进水COD和NO-3-N浓度分别为225 mg/L和50 mg/L时,对其去除率分别为93%和98%.研究认为,颗粒污泥表面反硝化菌的生长速率过快是引起不稳定的主要原因,降低温度即降低微生物的生长速率有助于颗粒污泥保持稳定.     

微型桩＋土钉复合型支护内部稳定性的探讨

考虑土钉的弯剪作用、土的分层性以及微型桩的抗剪作用，探讨了超前微型桩＋土钉复合型支护的稳定性分析方法，建立了其内部稳定性安全系数的计算公式，并分析了土钉弯剪作用对支护稳定性的影响。     

粗粒土非线性强度切线参数的原理与确定

粗粒土的强度具有明显的非线性,本文在大型单剪仪的试验基础上分析了粗粒土非线性强度机理,认为强度非线性意味着强度参数的非线性,阐述了用切线参数描述强度非线性的原理,切线参数c_{σ、tanφσ都随法向应力σn变化。根据强度理论和数学原理提出了非线性强度的切线参数确定方法,针对某一法向应力的抗剪强度仍然可用线性库伦公式这一基本形式表达,而不用改变强度理论先前的运用原理。实例表明,切线参数的确定方法和非线性强度的计算不存在理论误差。虽然主要讨论粗粒土,但期望思路和方法可应用于具有强度非线性性质的其他土类。}     

宽级配砾石土坝料的防渗性及反滤

本文结合瀑布沟工程,系统地研究了宽级配砾石土的防渗性和渗透稳定性,提出了宽级配砾石土抗冲蚀破坏的极限反滤标准。研究表明,当细料含量P<0.1大于25％时,宽级配砾石土可以满足大坝防渗要求;且宜按湿于最优含水量2％～3％填筑。保证宽级配砾石土防渗体免遭渗流冲蚀破坏的极限反滤标准为:当P<0.l小于30％时,D₁₅≤1.1mm,D₁₅/d₃₅^△≤15～17;当P<0.1 大于30％时,D₁₅=1.1mm,D₁₅/d_/（（?）5）^△≤20。     

压实系数对粗粒土剪切特性的影响

压实系数是控制填方体工程质量的重要指标,但目前关于压实系数对填料剪切特性的影响研究还不够深入。采集重庆江北机场扩建工程回填夯实的粗粒土制备不同压实系数的重塑试样,通过室内大型直剪试验,研究了粗粒土在不同压实系数下的剪切特性,结果表明:高法向应力,低压实系数时,粗粒土表现为应变硬化和剪缩现象;低法向应力,高压实系数时,则表现为应变软化和剪胀现象;粗粒土在剪切过程中表现出“结构性”和“摩擦性”,“结构性”发挥在先,“摩擦性”在后;压实系数对剪切强度有增大效应,但法向应力对这种增大效应有削弱作用;压实系数对粘聚力有增大效应,但对内摩擦角的影响不显著;剪切破坏面上遇到粗颗粒时所表现出的“饶石”、“穿石”、“夹石”现象会随粗颗粒的强度、尺寸以及法向应力等因素的变化而互相转换。     

支于粒状土的沉管夯扩桩的实践与认识

本文以三明市支于粒状土层沉管夯扩桩的使用情况与检测结果为依据,对技术经济问题进行讨论。实践证明,该桩型具有穿透能力强、施工速度快、单桩负荷大、工程造价低等优点。该桩型不仅在沿海沉积地层适用,对山区埋藏粒状土层的河流阶地及山前冲洪积扇地带尤其适用.按照三明已有的设计,取单桩承载力标准值R_k=750KN时,桩基造价,对多层住宅约为沉管灌注桩的3/4、砼预制桩的2/3、人工挖孔桩的1/2.根据检测结果,可望进一步降低。因而该桩型具有较高的推广价值。     

不同粒度粗粒的极限孔隙比和破碎特征

为了研究以石英砂为主要成分的粗粒土压实过程,分别利用量筒倒转法和振动击实试验,测定了不同粒度粗粒的极限孔隙比,分析了极限孔隙比随粒径变化的规律;采用压实容量表征粗粒孔隙比变化范围,探究了压实容量与粒径的关系;开展了不同粒度粗粒和原料土的颗粒破碎特征试验,分析了击实过程中的颗粒破碎特征和演变过程.结果表明:粗粒最大孔隙比随着粒径的增大先快速减小后缓慢增大,最小孔隙比随着粒径的增大线性减小;粗粒土压实容量随着粒径的增大先减小后增大;粗粒土在击实过程中的颗粒破碎量随着粒径的增大线性增大;颗粒破碎使粗粒土向着级配连续的方向发展,粗粒土逐渐趋于均匀化.     

缩尺效应对粗粒料压实密度影响的试验研究

堆石料的级配缩尺后的试验替代料与原级配料的试验结果之间存在一定的差异,弄清这种差异对准确把握原级配堆石料的力学性质十分重要。将缩尺效应归结为最大粒径和级配结构两部分变化产生的影响。利用土的连续级配方程结合相似级配法缩尺的思路,设计了大量最大粒径分别为20,40和60 mm的试验级配。对各级配粗粒料进行了表面振动压实试验,研究了最大粒径和级配结构对粗粒料压实密度的影响。最大粒径和级配结构对粗粒料压实密度的影响可以用一定的函数形式定量表述,建立了考虑缩尺效应的粗粒料压实密度的预测模型,探讨了该模型对不同性质粗粒料的适用性,并用多组室内最大干密度试验数据进行了验证。此外,提出了一种能够定量研究粗粒料缩尺效应的思路。