非饱和土层一维固结问题的解析解

对一有限厚度,处于一维受荷状态,表面为透水透气面,底面为不透水不透气面的非饱和土层,依据Fredlund的非饱和土一维固结理论,由液相及气相的控制方程、Darcy定律及Fick定律,经Laplace变换及Cayley-Hamilton数学方法构造了顶面状态向量与任意深度处状态向量间的传递关系;通过引入初始及边界条件,得到了Laplace变换域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力以及土层沉降的解;实现Laplace逆变换,得到了时间域内的解析解;用一典型算例,与差分法结果进行对比,验证了其正确性．     

卸荷条件下粉质粘土变形性状研究

通过室内应力控制的三轴试验研究卸荷条件下土体的应力-应变关系和孔隙水压力变化特征,得到变形模量的确定方法。研究表明:在初始偏压应力固结条件下,无论是轴向压力保持不变而侧向压力不断卸荷,还是轴向压力和侧向压力同时卸荷,其应力-应变关系均表现为较好的双曲线函数关系。而且,侧向固结压力愈大,强度值愈大。在卸荷过程中,随剪切应力的增大和剪切应变的发展,土样呈现剪胀趋势并在后期产生较大的负孔隙水压力。不排水条件下由于负孔隙水压力的存在,土样的表观强度略有增大。     

裂隙挤喷流对孔隙介质排水体积模量的影响

实际岩石比如沉积形成的岩石往往是裂隙和孔隙并存的孔隙介质. 由于扁状的裂隙与近似球形或圆管形的孔隙具有不同的可压缩性,当孔隙介质受压时,液体会从易压缩的裂隙中挤出流入不易压缩的孔隙中,这种挤喷流会引起弹性模量的频散和能量的耗散. 着重研究了裂隙挤喷流和液体可压缩性对孔道变形的影响,推导出了动载荷作用下排水体积模量的表达式. 与挤喷流相关的裂隙附加柔度会引起排水体积模量随频率变化,使得孔隙介质呈现黏弹性. 频率越高,模量的实部越大,岩石抵抗变形的能力越强. 而模量的虚部体现了挤喷流对能量的耗散. 裂隙密度主要决定模量频散的幅度以及能量耗散的强度,且裂隙密度越大,模量频散幅度越大,能量耗散也越强. 裂隙的纵横比主要决定模量频散速率最快或能量耗散最强时对应的特征频率. 若孔隙介质中不含有裂隙,即裂隙密度是0时,排水体积模量退化为Biot理论中的排水体积模量.     

工程问题中有效应力原理的应用与理解

有效应力原理对土力学理论发展、工程实际问题的解决起到重要作用,它的提出是土力学发展成为一门独立学科的标志.准确理解和使用这一原理,是土力学本科课程教学中的一个关键.基于有效应力原理,从理论角度分析了垂直砂质边坡稳定性、负孔隙水压力问题及“楼歪歪”工程事故等问题的力学本质;其分析方法及思路,能帮助学生加深对有效应力原理的理解和解决工程问题能力,为土力学课程提供教学参考.     

颗粒弥散增强型核辐射屏蔽材料强度模型研究

基于微观力学的均匀化理论,旨在从核辐射屏蔽材料的微观结构、物理特性的角度出发,通过多尺度方法研究了材料宏观的机械力学性质.主要研究对象为颗粒弥散增强的孔隙基体材料,推导出了此类复合材料（金属基材料、非金属类材料）的强度准则模型,可预测微观孔隙率与颗粒相体积分数对材料宏观强度的影响.在塑性极限分析法的理论框架下,在介观上成功引入了速度场跳动来描述两相界面间的力学特性,利用刚性核的球体胞元模型进行求解.最后,选用了界面速度为0的速度场对模型进行研究,并初步探讨了界面效应对材料性能的影响.     

一维渗透力与浮力

为简化分析,针对一维渗流问题,研究提出了土力学中渗透力和浮力的两种推导方法,作为传统的宏观尺度孔隙水隔离体法的有益补充.弹性力学平衡微分方程、土力学Terzaghi有效应力方程和流体力学简化Bernoulli方程构成本文分析渗透力和浮力的3个基本方程.在基本方程基础上,容易推导出相应的骨架和孔隙水两种隔离体的平衡微分方程,从而在静力平衡范畴内揭示渗透力和浮力的内涵.单位体积饱和土体的渗透力,源于总水头压力的梯度,而浮力则源于位置水头压力在竖向的梯度,这两者统一于骨架或孔隙水的平衡微分方程.实际工程关注的有效应力计算问题,一般可以直接应用3个基本方程来确定;只有在简化条件下可按渗透力和浮力计算土体中有效应力分布规律.还讨论了若干研究热点问题,重点探讨了当前一种渗透力新定义j=nγ_wi在形式上的合理性以及在实际应用中可能存在的风险,并验证了一维渗透力的一种经典精细化表述结果中考虑渗流速度时间导数的严谨性.在土力学渗透力和浮力问题研究中应重视和正确应用Terzaghi有效应力方程.     

掺氮酚醛微球对Au3+的吸附动力学研究

通过一步水热合成法将尿素接枝到酚醛树脂上制备出新的吸附剂材料RFU微球。将制备的材料用于吸附Au~(3+)的实验,采用3种吸附模型来分析吸附Au~(3+)的过程,实验结果表明,准二级动力学方程能够与实验数据非常贴合,相关系数R2为0.998,能够很好地描述RFU微球吸附Au~(3+),说明这是一个化学吸附占主导的吸附过程。其内扩散模型表明吸附过程受孔隙扩散控制,因而这是一个受孔隙扩散控制的化学吸附过程。在室温下其自由能为负值,且温度升高其值更小,说明该吸附过程为自发的过程且升高温度会增加吸附过程的推动力。     

超声波作用下污泥水分扩散过程的数值模拟

建立了超声波作用下污泥内部水分扩散模型,利用分形理论对超声波(20 kHz)作用下污泥内部孔隙结构进行描述,探讨了超声波声能密度对污泥孔隙表面分形维数df及孔隙通道曲折度分形维数dw的影响,在此基础上建立了超声波作用下多孔介质中液体有效扩散系数的分形模型,对不同声能密度超声波辐照下污泥水分扩散过程进行了数值模拟.研究发...     

基于显微CT图像的岩芯孔隙分形特征

采用国内自主开发的高分辨率显微CT设备,对岩芯样本进行图像采集,运用数字图像分析方法获得图像中的岩芯孔隙目标,并以此为基础重建三维模型。然后基于分形理论,分别从二维图像和重建的三维模型角度计算孔隙的分形维数。最后,再采用基于多孔介质的分形模型对岩芯孔隙分形特征进行验证,得出岩芯的二维分形维数和三维分形维数之间的差值均值为1.000 3,最大偏差为0.004,很好地满足多孔介质分形模型中关于二维和三维分形维数的关系。