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干湿循环作用下聚合物改性膨润土渗透特性研究

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土木工程学报 2023年第S1期56卷 55-63页

作者：郭子赫姜璐莎王昆蒲诃夫董晓强王辉邱金伟杜延军赵强华中科技大学湖北武汉430074 太原理工大学山西太原030024 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 东南大学江苏南京211189

由于温度和降雨的季节性变化,填埋场覆盖层中的膨润土防渗材料会受到干湿循环作用,导致膨润土的防渗性能减弱甚至失效。本文采用自主研发的聚合物改性膨润土进行干湿循环作用下的渗透试验和一维膨胀试验,研究了聚合物改性膨润土的耐干... 详细信息

由于温度和降雨的季节性变化,填埋场覆盖层中的膨润土防渗材料会受到干湿循环作用,导致膨润土的防渗性能减弱甚至失效。本文采用自主研发的聚合物改性膨润土进行干湿循环作用下的渗透试验和一维膨胀试验,研究了聚合物改性膨润土的耐干湿循环性能;并结合XRD、离子浓度分析等微观测试方法分析了聚合物改性膨润土的改性机理和膨润土特性随干湿循环的变化机理。结果表明:聚合物改性膨润土在CaCl_(2)盐溶液中经历5次干湿循环后,渗透系数仅升高1个数量级,且比钠化钙基膨润土在经历相同循环次数后的渗透系数低5个数量级,证明了本文聚合物改性膨润土具有良好的耐干湿循环性能;钠化钙基膨润土在第6次干湿循环时几乎完全丧失了膨胀能力,而聚合物改性膨润土表现出显著更高的膨胀能力,因此可愈合干燥阶段形成的裂缝;聚合物改性膨润土的改性机理是聚合物对蒙脱石晶层进行插层与接枝、堵塞膨润土粒间孔隙。

关键词：聚合物改性膨润土干湿循环作用渗透系数一维膨胀量阳离子交换

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干湿循环作用下节理面剪切力学特性演化规律

岩石力学与工程学报 2018年第A2期37卷 3958-3967页

作者：邓华锋段玲玲支永艳潘登李建林宛良朋三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 中国三峡建设管理有限公司乌东德工程建设部四川成都610000 武汉水利电力大学

在库水位周期性升降作用下,库岸边坡消落带岩体处于干湿循环状态,消落带节理、裂隙充分发育,直接影响库岸边坡的变形和稳定。设计进行岩体节理面的干湿循环作用试验,提出节理面单试件多周期重复剪切试验方法和数据修正方法。试验结果表... 详细信息

在库水位周期性升降作用下,库岸边坡消落带岩体处于干湿循环状态,消落带节理、裂隙充分发育,直接影响库岸边坡的变形和稳定。设计进行岩体节理面的干湿循环作用试验,提出节理面单试件多周期重复剪切试验方法和数据修正方法。试验结果表明:(1)在干湿循环作用下,节理面的剪切力学特性劣化效应明显,随着干湿循环周期的增加,剪切应力-剪切变形曲线整体逐渐下移,弹性阶段和塑性硬化阶段的斜率逐渐减小,达到剪切屈服点的切向位移逐渐增大;(2)随着干湿循环作用周期的增加,修正前、后节理面的抗剪强度呈先陡后缓的劣化趋势,前8次干湿循环作用导致的抗剪强度劣化幅度较大;(3)节理面抗剪强度的劣化规律与干湿循环作用的进程密切相关,水的润滑、软化、钙质胶结物的溶解、溶蚀和各种长石矿物的水-岩物理化学作用导致了节理面力学特性的劣化。相关研究成果可为库岸边坡长期变形稳定分析提供较好的依据。

关键词：岩石力学干湿循环作用节理面重复剪切

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干湿循环作用下沥青混合料损伤开裂机制分析

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2023年第1期42卷 61-67页

作者：郭庆林李晓旭李懿明李黎丽刘强胡俊兴河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038

为研究干湿循环作用对沥青混合料抗裂性能的影响,利用数字图像处理技术建立沥青混合料细观数值模型,并测试得到不同温度下石料和沥青胶砂的水扩散系数。基于菲克定律分析温度和干湿循环耦合作用下沥青混凝土内部干湿状态。运用USDFLD场... 详细信息

为研究干湿循环作用对沥青混合料抗裂性能的影响,利用数字图像处理技术建立沥青混合料细观数值模型,并测试得到不同温度下石料和沥青胶砂的水扩散系数。基于菲克定律分析温度和干湿循环耦合作用下沥青混凝土内部干湿状态。运用USDFLD场变量更新方法实现干湿状态与力学参数耦合,对干湿循环作用后沥青混合料弯曲破坏性能和裂纹发展情况进行模拟分析。结果表明:胶砂黏聚损伤对沥青混合料抗弯承载能力的影响最显著。在干湿循环过程中,混合料内部水分单调增加。干燥阶段,水亦会继续向内部扩散,从而引起混合料内部水损伤。干湿循环作用次数增多,混合料内部微裂纹萌生时刻提前,主裂缝扩展速率加快。

关键词：道路工程沥青混合料水损伤干湿循环作用细观力学

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干湿循环作用诱导页岩劣化机制的多尺度研究

煤炭学报 2024年

作者：王伟王晓川李博文刘一苇陈展权武汉大学水射流与新技术湖北省重点实验室武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室武汉大学土木建筑工程学院中国人民解放军75841部队

露头页岩岸坡在库水位变幅作用下易发生崩落、塌岸等地质灾害，对库区安全构成威胁，因此研究页岩在干湿循环作用下的劣化机理尤为必要。为了丰富对干湿循环诱导页岩劣化机制的理解，本文以四川长宁地区志留统五峰组—龙马溪组出露页岩... 详细信息

露头页岩岸坡在库水位变幅作用下易发生崩落、塌岸等地质灾害，对库区安全构成威胁，因此研究页岩在干湿循环作用下的劣化机理尤为必要。为了丰富对干湿循环诱导页岩劣化机制的理解，本文以四川长宁地区志留统五峰组—龙马溪组出露页岩为研究对象，开展了室内气体渗透试验和单轴抗压试验，结合SEM、EDS、XRD等微观分析技术，从多尺度揭示了干湿循环诱导页岩渗流劣化机理。结果表明：（1）干湿循环次数和渗透压差增大对页岩渗透有促进作用，反之，围压起抑制作用。（2）干湿循环对页岩抗压力学性质起弱化作用，干湿循环次数与弹性模量和峰值强度的近似呈指数衰减相关。（3）干湿循环对页岩微观结构影响主要体现在块体细化、块体水化、孔洞微小化、尖锐棱角平滑化等方面；亲水矿物占比对干湿循环作用响应大于非亲水矿物和有机质，且平整表面的粗糙度随处理过程增大。（4）干湿循环作用诱发页岩渗流劣化机理可由干湿循环作用对页岩内部节理面贯通、渗流通道改变、微缺陷发育及矿物水化等微观过程共同作用揭示。结合试验结果多尺度阐述了页岩劣化机制，分析了页岩块体和节理对干湿循环作用的不同响应，关联了页岩宏细观尺度下劣化现象，认为薄弱节理面的产生是造成页岩性能劣化的决定性因素。

关键词：页岩宏观性质细微观特征劣化机理干湿循环作用多尺度分析

干湿循环作用下岩桥破裂演化及前兆异常定量识别研究

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工程地质学报 2024年第1期32卷 64-73页

作者：张科李娜昆明理工大学电力工程学院昆明650500 昆明理工大学建筑工程学院昆明650500

为探究干湿循环作用下锁固段型岩质边坡内部岩桥的破裂演化及前兆异常,对岩桥试件开展不同干湿循环次数下的单轴压缩试验。基于数字图像相关(DIC)技术,实现加载过程中试件全场变形的实时测量,通过求解位移矢量识别裂纹扩展类型。引入协... 详细信息

为探究干湿循环作用下锁固段型岩质边坡内部岩桥的破裂演化及前兆异常,对岩桥试件开展不同干湿循环次数下的单轴压缩试验。基于数字图像相关(DIC)技术,实现加载过程中试件全场变形的实时测量,通过求解位移矢量识别裂纹扩展类型。引入协方差矩阵,定量描述应变场多元分量的离散程度,提出一种识别岩桥应变场前兆异常的方法,并分析干湿循环作用的影响规律。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,岩桥的起裂应力和抗压强度均逐渐劣化。岩桥中裂纹发展时,周围岩石的位移矢量会发生明显的差异,共识别出两种基本裂纹,即张拉裂纹和剪切裂纹。裂纹起裂和贯通所需的轴向应力随着干湿循环次数的增加而逐渐减小。应变场有效方差的演化过程可划分为初始分异、稳定分异和加速分异3个阶段;当剪切裂纹起裂时,干燥状态下的试件有效方差突增,而干湿循环作用后的试件有效方差出现加速增长的态势,均可识别为前兆点。经过干湿循环作用的试件前兆应力水平和时间水平均小于干燥状态下的试件,这是因为干湿循环作用对岩样产生了软化作用。

关键词：干湿循环作用岩桥数字图像相关位移矢量协方差矩阵前兆

干湿循环作用下不同密实状态粉土压缩特性试验研究

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铁道建筑 2023年第3期63卷 143-148页

作者：杨默涵王亮亮于明晖田建胜罗涛朱前龙中铁上海设计院集团有限公司上海200070 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

以江苏省新沂地区粉土为研究对象,对经过不同干湿循环次数(Nwd)的粉土试样开展侧限压缩试验,研究干湿循环作用对不同密实状态粉土压缩特性的影响。结果表明:不同密实状态下粉土孔隙比总体上随着干湿循环次数的增加而减小,压实系数越高,... 详细信息

以江苏省新沂地区粉土为研究对象,对经过不同干湿循环次数(Nwd)的粉土试样开展侧限压缩试验,研究干湿循环作用对不同密实状态粉土压缩特性的影响。结果表明:不同密实状态下粉土孔隙比总体上随着干湿循环次数的增加而减小,压实系数越高,粉土压缩指数随干湿循环次数的线性增加规律越明显;长期干湿循环作用(Nwd≥3)对粉土侧限压缩应变影响较大,粉土压实系数越高,其侧限应变出现峰值时的干湿循环次数越多;低压实系数下粉土在压力100~200 kPa时的压缩模量总体变化规律与割线模量一致,出现了较大的波动性,波动数据点位于两个指数函数包围的区域内;随着压实系数的增加,粉土的压缩模量及割线模量波动性减弱,均与干湿循环次数间呈指数函数关系。

关键词：压实系数干湿循环作用压缩特性粉土侧限压缩试验

干湿循环作用对非饱和锂渣混凝土氯离子扩散性能的影响

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河南科技大学学报（自然科学版） 2019年第1期40卷 72-77,110,111页

作者：谭靖唐川江陈浩温勇国网新疆电力公司经济技术研究院新疆乌鲁木齐830002 新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047

针对经受干湿循环作用下氯离子侵蚀致使混凝土耐久性劣化的问题,采用在不同环境相对湿度条件下浸泡和喷淋的方式模拟干湿循环作用,通过测定侵入混凝土试件内部不同深度的自由氯离子含量和氯离子总含量,借鉴生长曲线函数中的Hill模型,探... 详细信息

针对经受干湿循环作用下氯离子侵蚀致使混凝土耐久性劣化的问题,采用在不同环境相对湿度条件下浸泡和喷淋的方式模拟干湿循环作用,通过测定侵入混凝土试件内部不同深度的自由氯离子含量和氯离子总含量,借鉴生长曲线函数中的Hill模型,探讨了干湿循环作用下,锂渣的掺量、环境相对湿度以及侵蚀氯盐质量分数等因素对混凝土氯离子扩散性能的影响。研究结果表明:干湿循环作用下,随着环境相对湿度的降低和侵蚀氯化钠溶液质量分数的增大,侵入混凝土内部的氯离子总含量达到阀值所需要的时间逐渐延长。锂渣替代水泥20%时,Hill系数n值最小,侵入混凝土内部氯离子总含量达到阀值所需要的时间最长。锂渣混凝土内部取样深度1～5 mm时,自由氯离子含量排序为(RH=40%条件)>(RH=80%条件)>(RH=60%条件)>(RH=100%条件)。干湿循环作用下,混凝土内部的氯离子总含量并不随着相对湿度的递减而单调增加。

关键词：锂渣混凝土干湿循环作用氯离子扩散性能

干湿循环作用下废弃泡沫轻量土水稳定性试验研究

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公路 2017年第2期62卷 12-19页

作者：任俊卿侯天顺 Sibel Pamukcu 西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌市712100 里海大学土木与环境工程系美国宾夕法尼亚州伯利恒市18015

为了研究干湿循环条件下轻量土的水稳定性,通过密度试验、无侧限抗压强度试验和质量损失率试验,研究了轻量土的物理特性和力学性能。研究发现,轻量土的密度、强度和质量在长期干湿循环作用下具有很高的稳定性,其中强度还出现了一定程度... 详细信息

为了研究干湿循环条件下轻量土的水稳定性,通过密度试验、无侧限抗压强度试验和质量损失率试验,研究了轻量土的物理特性和力学性能。研究发现,轻量土的密度、强度和质量在长期干湿循环作用下具有很高的稳定性,其中强度还出现了一定程度的增长。这是由于轻量土中的水泥发生水解水化反应及轻量土各组分之间的相互作用,使土体的结构性逐渐增强,最终形成一个致密而稳定的网络状胶结结构,来抵抗干湿循环环境产生的侵蚀作用。在经受30次干湿循环作用后,密度的绝对变化量为0.02~0.06g/cm3,相对变化量为0.93%~4.47%。轻量土的密度在干湿循环作用下能够保持稳定,泡沫掺量对轻量土密度的影响较为显著。强度的绝对增长量为276.79~891.64kPa,相对增长量为71.46%~114.15%。其中,水泥掺量和含水量变化时,强度随干湿循环次数增加而变化比较敏感。质量损失率的变化范围大致在-1.00%~1.00%之间;随着干湿循环时间的推移,质量能够趋于稳定。即:轻量土在干湿循环作用下具有良好的水稳定性。

关键词：轻量土干湿循环作用水稳定性无侧限抗压强度质量损失率

干湿循环作用下红土抗剪强度与微结构关系研究

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水文地质工程地质 2018年第3期45卷 78-85页

作者：张祖莲梁谏杰黄英邱观贵袁强昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500

针对云南红土型水库因水位升降引起库岸土体干湿循环的客观实际,研究干湿循环作用下库岸红土抗剪强度与其微结构的变化规律,揭示二者之间的内在联系,为研究红土型库岸失稳提供依据。通过红土试样的干湿循环试验,模拟水库蓄水和库水位反... 详细信息

针对云南红土型水库因水位升降引起库岸土体干湿循环的客观实际,研究干湿循环作用下库岸红土抗剪强度与其微结构的变化规律,揭示二者之间的内在联系,为研究红土型库岸失稳提供依据。通过红土试样的干湿循环试验,模拟水库蓄水和库水位反复升降引起的库岸红土干湿循环作用。结果表明:(1)在一定初始干密度条件下,红土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均随干湿循环次数的增加而非线性减小,但在干湿循环次数约10次时趋于稳定。(2)干湿循环作用导致红土微结构发生变化。当初始干密度分别为1.2,1.3,1.4 g/cm^3、干湿循环次数达10次时,试样红土颗粒数量降幅依次为45.4%,38.2%,35.7%;孔隙率增幅依次为52.6%,45.9%,40.4%;孔隙面积增幅依次为64.4%,58.2%,50.8%。(3)在干湿循环作用下,红土黏聚力与红土颗粒的定向度和平均圆形度呈正相关关系,相关系数R分别为0.985和0.923。内摩擦角与孔隙率和孔隙面积呈反相关关系,相关系数R分别为-0.936和-0.912。干湿循环作用导致红土微结构的改变,从而引起红土宏观力学性质的变化。

关键词：红土干湿循环作用抗剪强度微结构干密度