黄土湿陷性的微结构效应

土结构是一种物质状态,可以层次式的概念模型加以确定。从图象处理角度,提出了微结构定量研究的技术路线,确定了结构要素的量化方法。通过分形结构分析,探讨了天然结构和压力对黄土湿陷性的影响、水与土样之间的作用规律及其湿陷效应,提出了分形结构的湿陷性控制机理。     

冲击压实技术在处治湿陷性黄土地基中的应用

基于冲击压实技术在某高速公路工程中处理湿陷性黄土地基的应用实践,通过土工试验和现场沉降观测试验,对冲击压实前后地基土的湿陷性、干密度、孔隙比、压缩模量及路基的沉降变形随土层深度、碾压遍数的变化规律进行了系统的研究。研究表明,冲击压实能使土的物理力学性质得到很大改善,路基的整体强度得到均匀提高,使得地基产生很大的沉降,是传统压实机械所达不到的。因此,冲击压实技术在处治湿陷性黄土地基中是有效的和实用的,而且生产效率高,有很好的发展和应用前景。     

黄土的孔隙与湿陷性研究

实验资料表明，0.02-0.08mm之间的架空孔隙是引起极强湿陷和强湿陷的主要原因；0.008-0.02mm之间的支架孔隙是引起中等湿陷和弱湿陷的主要原因；不同湿陷性的黄土孔隙组合不同，极强湿陷和强湿陷黄土的突出特点是架空孔隙组合成网格状；湿陷后减少的孔隙数量在0.8-20%之间；宏观孔隙对湿陷也有一定影响；黄土的湿陷性是在干旱与半干旱地区的土壤化过程中产生的。     

黄土物理性质与湿陷性的关系及其工程意义

以陇东地区黄土为研究对象,探讨了湿陷系数与各种物理指标的内在联系,采用多因素回归分析建立了湿陷系数与含水量、孔隙比、塑性指数(粘粒含量)的分析模型,结果显示湿陷系数与物理指标间具有良好的相关性,采用物理指标计算的湿陷总量与实验测试总量较为接近,计算结果更好的反映湿陷性随取样深度变化的规律,对评价湿陷性黄土地基具有工程实用价值。     

公路路基黄土湿陷性评价问题

公路工程对湿陷性黄土的研究基本上是采用房建建筑的规范和试验规程进行勘察和设计,由于公路路基的工作环境和受力状态与房建工程地基差异很大,将房建建筑的规范直接应用于黄土地区高等级公路的湿陷性评价与计算存在着盲目性、不合理性,更为重要的是缺乏针对性。本文通过对现有规范在路基黄土湿陷性方面的合理性与实用性研究,结合降雨入渗的分布规律,提出了适合黄土地区高速公路的路基黄土湿陷性评价方法与模型。     

黄土湿陷性的微结构不平衡吸力成因论

分析了黄土粒间吸力的基本特性及其湿陷的微观过程,探讨了黄土在应力状态作用下由于浸水增湿而产生的微结构单元体滑移动力和阻力随饱和度、上覆土压力的变化规律,提出了微结构与广义吸力综合效应的湿陷性控制机理---微结构不平衡吸力成因论及其定量模型,从理论上分析了湿陷性与增湿水量、压力及深度的关系,揭示了土湿陷效应的内在规律。文中认为,湿陷过程就是水的楔入导致小孔隙广义吸力的逐渐丧失和大孔隙湿吸力的逐渐增大引起的微结构重建动力与重建阻力间的动态对抗过程。最后,讨论了湿陷的基本条件及影响因素。     

原状黄土显微结构特征与湿陷性状分析

基于原状黄土的显微结构扫描电镜及室内湿陷性试验,分析了黄土的微结构特性和不同压力不同含水量下黄土的湿陷性状及其之间的内在联系,结果表明:随着埋藏深度的增加,由支架大孔微胶结结构逐渐变为镶嵌微孔半胶结结构,支架大孔孔隙发育逐渐变为粒间孔隙发育,再为微孔孔隙发育;黄土在增湿情况下其湿陷系数-压力关系曲线由三部分组成,初始压缩变形阶段,是结构强度发挥阶段,变形较小,黄土微结构没有遭到破坏;曲线第一转折点δs=0.015后,原有结构破坏,微结构发生变化,颗粒重新排列,湿陷速率增大,是湿陷变形主要阶段;达到峰值后,颗粒间形成了新的结构,湿陷变形幅度减小;随着骨架颗粒连接逐渐变为非架空的镶嵌排列,湿陷起始压力及峰值湿陷压力值随着埋藏深度的增加而增加,而峰值湿陷系数和湿陷变形量的压力范围随着埋藏深度的增加而变小;骨架颗粒特征和孔隙特征是黄土湿陷性的内在影响因素,而胶结物的多寡及胶结状态是黄土湿陷性强弱的主要影响因素之一。     

运用轻便触探和静载荷试验研究黄土的湿陷性(英文)

黄土在应力作用下迂水时力学强度迅速下降 ,产生大范围的快速沉陷。这就是黄土的湿陷性 ,是黄土的诸多特性之一。鉴于对黄土湿陷性以往用各种实验室试验指标进行评价 ,这里提出运用动力触探和静载荷试验进行黄土湿陷性原位评价的一种简便的新方法。该方法的试验程序是 ,先用轻便可变动能触探仪在天然状态和饱水状态下进行触探试验 ,而后在触探孔完成静载荷压缩性试验。运用中国黄土高原黄土原位动力触探和静载荷试验测得的资料 ,详细分析了天然状态的黄土对探头阻力 qdnat,饱水状态的黄土对探头阻力 qdsat,实验室测得的湿陷性指数δs压缩曲线参数 (即触探极限压力 ppf,触探蠕变压力ppl 和触探载荷模量Epn)的关系。结果证明所提出的方法适用于原位判定黄土的湿陷性。     

动态裂纹扩展中的分形效应

假设裂纹顶端沿着分形轨迹运动，建立了裂纹扩展的分形弯折（ｋｉｎｋｉｎｇ）模型来描述裂纹的动态扩展。根据这个模型，我们推导了分形裂纹扩展对劝态应力强度和裂纹速度的影响．动态应力强度因子与表观应力强度因子之比Ｋ（ｌ（ｔ），Ｖ）／Ｋ（Ｌ（ｔ），Ｏ）是表观裂纹速度Ｖ＿Ｏ，材料微结构参数（ｄ／Δａ），分维Ｄ和裂纹扩展路径的弯折角θ的函数。本文研究结果表明：在分形裂纹扩展中，表观（或量测）的裂纹速度Ｖ＿Ｏ很难接近Ｒａｙｌｅｉｇｈ波速Ｃ＿ｒ．动态断裂实验中Ｖ＿Ｏ明显低于Ｃ＿ｒ的原因可能是分形裂纹扩展效应所致。材料的微结构，裂纹扩展路径的分维和弯折角均很强地影响动态应力强度因子和裂纹扩展速度。     

山西万家寨引黄工程总干线湿陷性黄土工程地质特征及隧洞变形破坏的工程处理

山西万家寨引黄工程总干线隧洞穿过湿陷性黄土的洞段较多,其主要为上更新统风积黄土。通过野外地质调查和室内土工试验,查明其物理力学及变形特性,分析其湿陷特征及规律,论证了隧洞产生施工缺陷的原因,提出了合理的工程处理方案,确保输水畅通。     

分形理论在摩擦学研究中的应用

采用尺度独立的分形参数可使粗糙表面和磨屑形貌的表征简单明了，并使表征具有唯一性，易于识别；基于分形参数所建立的摩擦学研究模型的预测结果可望不受测量仪器分辨率和取样长度的影响，因而比传统的基于统计分析的模型更为合理和有效。综述了分形几何在粗糙表面的表征，接触，磨损预测和摩擦温度分布以及磨屑定量分析等方面的应用现状和发展，指出了用分形理论研究摩擦学问题时应注意的着重点。     

湿陷性黄土中单桩负摩阻力时效性研究

桩侧负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中，由于湿陷性黄土浸水沉降过程缓慢，桩基负摩阻力具有明显的时效性．笔者首先探讨了黄土的湿陷以及负摩阻力产生的机理，重点研究了桩和土的相对位移与时间的关系，引入荷载传递模型，推导出桩侧负摩阻力与时间的关系．通过计算表明，单桩的负摩阻力随时间的增长而增大，但增长速率逐渐减小，最终负摩阻力将趋于一个稳定值．该计算结果能够很好的体现湿陷性黄土中单桩负摩阻力的时效性，并对湿陷性黄土中桩基础的施工具有很好的指导意义．     

一种铝合金层裂破坏的分形形貌与微结构的相关性

针对高速冲击下材料的层裂破坏,用盒子计数法和码尺法计算了一种铝合金的层裂剖面的分形维。结合层裂破坏形貌的微观观测讨论了分形标度区范围。测定了材料的微结构分布,对材料中的二相粒子尺寸,晶粒尺寸以及相邻的二相粒子间距的分布,层裂破坏形貌展示的自相似范围和计算分形维数时的标度区范围进行比较,发现相邻的二相粒子间距的分布范围和层裂破坏形貌的自相似范围以及分形维的标度区范围是相当的。     

分形在爆炸力学中的应用

介绍了分形的一般概念和在爆炸力学中的各种应用，例如弹片的质量分布，落锤试验，金属喷镀，气体放电及地震等。     

基于模糊相似优先比的湿陷性黄土强夯有效加固深度预测范例推理研究

在大量已有湿陷性黄土地区强夯资料的基础上,采用频数统计的方法,根据变权的概念确定权重,从而构建了一个基于模糊相似优先比的湿陷性黄土强夯有效加固深度预测范例推理模型。该模型是将已有强夯实例作为源范例,将待分析实例作为目标范例,选取相应的评价指标作为模糊因子,通过源范例与目标范例之间模糊因子的相似度计算,得到目标范例与源范例之间的相似性序列,找到与强夯有效加固深度目标范例最相似的源范例,实现有效加固深度的预测。实例分析表明,有效加固深度预测值与实测值误差在10%以内,预测精度较高,具有一定的推广价值。     

2124 Al/SiC_p复合材料的动态变形行为及微结构效应

研究了在动态压缩时２１２４Ａｌ／ＳｉＣｐ复合材料的变形行为与微结构效应．分析结果表明，对于给定材料，复合材料的流动应力主要取决于微结构尺度效应．若增强相尺寸，基体晶粒尺寸以及增强相间距三者大小相当，则复合材料的流动应力取决于增强相的分散程度和位错密度；若增强相尺寸及其间距大小相当，但比基体晶粒大得多，那复合材料的流动应力主要取决于增强相的分散度．微观观测发现在同样加载条件下，变形局部化更容易在含较小碳化硅颗粒的复合材料内形成；变形区内的微损伤几乎都是基体与粒子界面脱粘和粒子角点邻近的微裂纹．对于所研究的这类复合材料，弹性模量及应变硬化几乎不受增强颗粒尺寸影响．     

基于微结构指标主成分分析的沉桩挤土效应研究

前期研究已认识到,土的宏观力学性质及其表现从本质上应取决于土的微观结构。在结构性较强的软土中沉桩,桩周土体内部结构会发生显著变化,土体的强度与变形性质是这种内在变化的宏观表现,研究土体微观结构与宏观力学行为变化之间的关系,对认知土体的力学性质,从微观出发去认识沉桩挤土效应的机理,指导工程实践具有重要地理论和现实意义。本文基于天津滨海地基土实际静压桩工程,在沉桩的不同时刻、沿桩身的不同位置取桩周土体原状土样进行室内三轴固结不排水剪切试验,得到土体强度指标参数,同时进行对应的微观结构试验,得到垂直与水平方向的10个微结构指标。采用主成分分析方法,在微结构指标中提取3个主成分,较好地分析了土体微结构特征。研究表明: 3个主成分与黏聚力之间存在较好的相关关系,而与内摩擦角之间的相关性相对较弱; 第一主成分对各微结构信息的提取比较充分,第二、第三主成分是对第一主成分未反映信息的进一步补充。同时主成分分析表明,土体微结构性质对强度性质起控制作用,在沉桩过程中,近地表和下部土层宏观力学指标表现出了相反的变化规律。主成分分析方法较好地表述了土体的微结构性质,为进一步从微观入手解释沉桩挤土效应机理提供了有力依据。     

基于分形的泡沫金属细观结构与尺寸效应研究

提出采用分形理论对泡沫金属的细观结构及尺寸效应进行研究的方法. 针对一系列具有不同相对密度和细观结构的泡沫铝,证明了其细观结构在一定尺度内符合分形特征,比较了小岛分维、计盒分维和信息分维等算法对泡沫金属分形表征的适用性,分析了细观结构特征对分维的影响. 结合推广的Sierpinski垫片模型研究了泡沫铝的屈服强度与分维的联系,建立了泡沫铝屈服强度的尺寸效应模型. 研究结果表明,由于引入了表征细观结构特征的分形维数,该模型除能表征屈服强度随试样尺寸的变化规律外,还在一定程度上直接反映了泡沫金属细观结构特征对力学性能的影响.      

Al-Cu合金Portevin-Le Chatelier效应的多重分形分析

区别于传统的非线性动力学的吸引子结构分析,本文采用多重分形分析的研究方法讨论不同加载应变率条件下Al-Cu合金Portevin-Le Chatelier效应的多重分形特征,以揭示控制不同带型的内在动力机制。结果表明不管是哪种带型,都在一定尺度上存在着多重分形结构;同时发现B带的应力信号的均匀性高于A、C带,这反映了随着加载应变率的降低,动力系统由自组织临界性经拟周期状态过渡到混沌状态。     

分形理论在煤层气非平衡吸附模型中的应用

传统的煤层气动力学模型均是建立在欧几里得几何基础上的,难以描述煤层孔隙结构的复杂性及形状的不规则性。本文以分形理论为基础,通过引入分形维数来刻画煤层孔隙结构的复杂性并考虑煤层的吸附特性、双重介质特征及介质的变形,建立基于Fick第二定律的分形介质煤层气非稳态渗流数学模型。由于流动方程的强非线性,结合各类边界条件用正则摄动法和Laplace变换得到模型在拉氏空间上的近似解析解,再利用Laplace数值反演求得实空间上的数值解。对参数进行敏感性分析并绘制了典型压力曲线,这些结果为煤层气开采提供了理论依据和试井方法。