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土建筑遗址干湿耐久性研究

岩土力学 2011年第2期32卷 347-355页

作者：张虎元严耿升赵天宇王晓东张永霞兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室兰州730000

选择新疆交河故城原状生土试样和重塑土试样进行了干湿循环试验,之后进行了风洞试验和强度试验,研究土建筑的干湿耐久性。试验结果表明,在试样原始含水率比较低的情况下,试样首先经历了一个质量增大的过程,3个干湿循环后,试样的质量变... 详细信息

选择新疆交河故城原状生土试样和重塑土试样进行了干湿循环试验,之后进行了风洞试验和强度试验,研究土建筑的干湿耐久性。试验结果表明,在试样原始含水率比较低的情况下,试样首先经历了一个质量增大的过程,3个干湿循环后,试样的质量变化进入一个相对稳定的范围。随着增湿与脱湿过程中伴随的水分质量的变化,试样质量的整体趋势是减小的。随干湿循环次数增大,原状试样的强度减小,风蚀量增大,即耐久性持续变差。相反,随干湿循环次数增大,重塑样的强度反而增大,风蚀量减小,即耐久性有所提高。重塑样由于重塑过程中其微观结构受到破坏,强度弱化。干湿循环在某种意义上对重塑土起到"陈化作用",愈合损伤的微结构。初期重塑土强度随干湿循环次数的增加逐渐增强,而后强度逐渐衰减抗风蚀能力减弱。

关键词：土质文物干湿循环风蚀耐久性

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混合型缓冲回填材料膨胀变形试验研究

岩土力学 2011年第3期32卷 684-691,696页

作者：崔素丽张虎元刘吉胜梁健兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室兰州730000

选用高庙子钠基膨润土(GMZ001)为缓冲回填材料的主料,添加不同比例的石英砂,对掺砂率分别为0%、10%、20%、30%、40%和50%的膨润土-砂混合物压实试样进行室内膨胀变形试验。结果表明:膨胀率随时间呈指数增长;掺砂率一定时,最大膨胀率随... 详细信息

选用高庙子钠基膨润土(GMZ001)为缓冲回填材料的主料,添加不同比例的石英砂,对掺砂率分别为0%、10%、20%、30%、40%和50%的膨润土-砂混合物压实试样进行室内膨胀变形试验。结果表明:膨胀率随时间呈指数增长;掺砂率一定时,最大膨胀率随初始干密度的增大而线性增长;初始干密度一定时,最大膨胀率与掺砂率呈二次函数关系。引入有效黏土密度的概念对最大膨胀率进行计算,建立了任意掺砂率和初始干密度条件下膨润土-砂混合物最大膨胀率归一化模型,为混合型缓冲回填材料在高放废物地质处置中膨胀行为的预测与控制提供了依据。

关键词：高放废物膨润土-砂混合物缓冲回填材料膨胀率有效黏土密度

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混合型缓冲回填材料膨胀力试验研究

岩土力学 2010年第10期31卷 3087-3095页

作者：张虎元崔素丽刘吉胜梁健兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室兰州730000

与纯膨润土相比,混合型缓冲回填材料(膨润土与石英砂混合物)能够实现防渗阻隔能力、热传导性能、力学强度和可施工性能的最佳组合。选用高庙子钠基膨润土(GMZ001)为缓冲回填材料的主料,添加不同比例的石英砂,对掺砂比分别为0、10%、20%... 详细信息

与纯膨润土相比,混合型缓冲回填材料(膨润土与石英砂混合物)能够实现防渗阻隔能力、热传导性能、力学强度和可施工性能的最佳组合。选用高庙子钠基膨润土(GMZ001)为缓冲回填材料的主料,添加不同比例的石英砂,对掺砂比分别为0、10%、20%、30%、40%和50%的膨润土-砂混合物压实试样进行室内试验。结果表明,混合物的液限、塑限随掺砂率的增大而线性降低;膨胀力随时间呈指数增长。初始含水率较大时,最大膨胀力随初始含水率的增大略有降低。掺砂率一定时,最大膨胀力随初始干密度指数增长。提出了有效黏土密度的概念,建立了一定初始含水率条件下,任意掺砂率和初始干密度的高庙子膨润土-砂混合物最大膨胀力归一化模型,为混合型缓冲回填材料膨胀力的预测与控制提供了依据。

关键词：高放废物混合型回填材料膨润土膨胀力有效黏土密度

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考虑密度与干湿循环影响的黄土土水特征曲线

中南大学学报（自然科学版） 2012年第6期43卷 2445-2453页

作者：赵天宇王锦芳兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室甘肃兰州730000 兰州大学西部环境教育部重点试验室甘肃兰州730000

采用Ku-pF非饱和导水仪和压力膜仪实测不同干密度和不同干湿循环状态下重塑黄土的土水特征曲线,给出黄土土水特征曲线的进气值与残余含水率等特征值,同时利用环境扫描电镜观测黄土试样的微结构特征,统计黄土孔隙结构的变化情况,从宏观... 详细信息

采用Ku-pF非饱和导水仪和压力膜仪实测不同干密度和不同干湿循环状态下重塑黄土的土水特征曲线,给出黄土土水特征曲线的进气值与残余含水率等特征值,同时利用环境扫描电镜观测黄土试样的微结构特征,统计黄土孔隙结构的变化情况,从宏观和微观2方面分析干密度和干湿循环作用对黄土土水特征曲线的影响,并利用已有模型对实测曲线进行拟合。研究结果表明:干密度对黄土的土水特征曲线有显著影响;干密度大的土样具有较低的初始饱和含水率、较高的进气值和良好的持水性能,土水曲线形态平缓,土体进气值的对数随干密度增大呈线性增长规律;干湿循环作用促使土中胶结物被溶蚀,孔隙贯通或扩张,大孔隙增多,土体的持水性能降低;Van Genuchten模型可以很好地描述和预测非饱和黄土的土水特征曲线。

关键词：黄土土水特征曲线干密度干湿循环

SH材料加固夯筑遗址土耐久性试验及机理研究

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岩土力学 2019年第A01期40卷 297-307页

作者：和法国吕燃粟华忠周瑾张景科王南兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点试验室甘肃兰州730000

以添加SH材料加固的明长城古浪段夯筑遗址土为研究对象,对其重塑样进行紫外老化试验、冻融循环试验及耐盐、耐碱试验,研究其力学强度特征及耐久性能,并采用扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析以及粒度分析研究SH材料加固夯筑遗址土的机理。试... 详细信息

以添加SH材料加固的明长城古浪段夯筑遗址土为研究对象,对其重塑样进行紫外老化试验、冻融循环试验及耐盐、耐碱试验,研究其力学强度特征及耐久性能,并采用扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析以及粒度分析研究SH材料加固夯筑遗址土的机理。试验结果表明,经紫外老化的SH固化后试样的无侧限抗压强度随老化时间增长呈先增后降,SH含量高的试样强度呈一直增长的趋势;随着冻融循环次数的增加,试样的无侧限抗压强度逐渐降低,质量损失率逐渐增加,其中SH固含量为0.8%的试样表现出极好的耐冻性能;相比素土,加固后的试样耐盐、耐碱性能明显有所提高。由机理分析得出,SH材料主要通过团聚、氢键、架桥和包裹等作用使土颗粒排列紧密、增强连接性,提高了遗址土的各种性能;SH材料加固夯筑遗址土具有良好的耐久性能。

关键词： SH材料土遗址加固耐久性机理分析

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混合型缓冲回填材料非饱和水分扩散试验研究

岩土力学 2012年第6期33卷 1673-1678页

作者：张明张虎元贾灵艳兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000

设计了专门的浸水试验装置,测定了膨润土-石英砂混合物在非膨胀条件下吸水引起的水分分布及膨胀应力变化,研究了混合型缓冲回填材料非饱和水力学性质。试验结果表明,干密度约1.70 g/cmP3、掺砂率为30%的GMZ001膨润土-砂混合物的水分扩... 详细信息

设计了专门的浸水试验装置,测定了膨润土-石英砂混合物在非膨胀条件下吸水引起的水分分布及膨胀应力变化,研究了混合型缓冲回填材料非饱和水力学性质。试验结果表明,干密度约1.70 g/cmP3、掺砂率为30%的GMZ001膨润土-砂混合物的水分扩散系数与含水率的关系呈U型变化,即随着含水率增加,汽态水分扩散系数减小,液态水分扩散系数增大。根据理论推导建立非饱和导水率估算方程。计算发现,混合物的非饱和导水率随含水率的增大而增大。其中,汽态水分非饱和导水率先增大后略有减小,液态水非饱和导水率始终增大。试验发现,试样吸水后干密度趋于均匀化,试样内部不同位置的应力发展与水分迁移过程密切相关:渗入端的应力在入渗初期增长很快,随后减慢;渗出端的应力持续稳定增长;入渗96 h后,两端应力趋于一致。估算出的水分扩散系数及非饱和导水率,可用于评价混合型缓冲回填材料阻隔核素迁移安全性。

关键词：膨润土-砂混合物浸水试验水分扩散系数非饱和导水率高放废弃物

Eu(Ⅲ)溶液对膨润土-砂混合物渗透性能影响研究

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岩土力学 2014年第S1期35卷 215-220页

作者：张虎元周浪陈航闫铭兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000

在高放废物处置库长期运营过程中包封容器将发生破坏,核素会向外界迁移,缓冲回填材料的水力传导系数是评价处置库工程屏障性能的重要指标。采用柔性壁渗透仪,研究2.0×10-5 mol/L的Eu(III)溶液作为渗入液时膨润土-砂混合物的渗透特性。... 详细信息

在高放废物处置库长期运营过程中包封容器将发生破坏,核素会向外界迁移,缓冲回填材料的水力传导系数是评价处置库工程屏障性能的重要指标。采用柔性壁渗透仪,研究2.0×10-5 mol/L的Eu(III)溶液作为渗入液时膨润土-砂混合物的渗透特性。结果表明,膨润土-砂混合物的水力传导系数K=(2.07~5.23)×10-10 cm/s;在0~50%掺砂率范围内,膨润土-砂混合物吸水膨胀过程中渗透性能随掺砂率增大时没有明显的变化,能够满足高放废物处置库缓冲回填材料低渗透性的要求。使用有效黏土密度的概念,得到膨润土-砂混合物的体积膨胀率随初始有效黏土密度的增大呈指数增大的趋势;混合物水力传导系数的对数值与有效黏土密度存在良好的线性衰减关系;与蒸馏水相比,渗入液(ECDD)为2.0×10-5 mol/L的Eu(III)溶液时,膨润土-砂混合物的水力传导系数较小,可能是由于渗入液黏滞性的影响。

关键词：高放废物 Eu(Ⅲ)溶液膨润土-砂混合物水力传导系数有效黏土密度

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坡面风沙运动的风洞实验及数值模拟

工程力学 2011年第12期28卷 190-198页

作者：蒋红佟鼎黄宁西部灾害与环境力学教育部重点实验室(兰州大学) 兰州730000

目前对近地层风沙流的理论与数值模拟研究都是在理想情况,如定常风速、平坦沙面等给定条件下对风沙流进行模拟研究,使得现有的风沙跃移运动理论与数值模型还远未能够达到准确预测野外实际情况下的风沙流运动的程度。该文进行了在坡面地... 详细信息

目前对近地层风沙流的理论与数值模拟研究都是在理想情况,如定常风速、平坦沙面等给定条件下对风沙流进行模拟研究,使得现有的风沙跃移运动理论与数值模型还远未能够达到准确预测野外实际情况下的风沙流运动的程度。该文进行了在坡面地表下风沙运动的风洞实验,在此基础上建立了坡面地表下的风场-沙粒相互耦合的风沙跃移运动模型,并对该风场-沙粒相互耦合的风沙跃移运动模型进行了求解。计算时采用有限体积法来求解Navier-Stokes方程,地表形态采用阶梯网格进行逼近,结果表明数值模拟结果与风洞实验结果吻合良好。该文还详细讨论了坡面地表下沙粒跃移运动特征,如坡面不同位置处输沙率沿高度的分布、风速沿高度分布等。

关键词：风沙跃移运动坡面数值模拟风洞实验耦合作用

高效废物处置库的混合型缓冲回填材料压缩特性研究

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岩土力学 2013年第6期34卷 1546-1552页

作者：张虎元贾灵艳周浪兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000

高放废物处置库中缓冲回填材料需要预先压缩到一定密实度,其压缩特性对处置库的安全设计、施工及运营有重要影响。目前,国内初步考虑将膨润土-砂混合物作为缓冲回填材料的首选。采用WG型单杠杆固结仪,对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂... 详细信息

高放废物处置库中缓冲回填材料需要预先压缩到一定密实度,其压缩特性对处置库的安全设计、施工及运营有重要影响。目前,国内初步考虑将膨润土-砂混合物作为缓冲回填材料的首选。采用WG型单杠杆固结仪,对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂混合物进行侧限压缩试验研究。试验结果表明:随着干密度的增大,压缩系数呈二次曲线减小;随着掺砂率的增大,压缩系数呈非线性增大。通过引入有效黏土密度和有效含水率的概念,对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂混合物的压缩系数进行解释,并根据试验数据得到了回归的数学模型,试图为缓冲回填材料的配比优化研究提供相关依据。

关键词：膨润土-砂混合物压缩性质高放废物缓冲回填材料