李贤 作品数:42 被引量:332 H指数:12 供职机构: 西南大学工程技术学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 中央高校基本科研业务费专项资金 重庆市自然科学基金 更多>> 相关领域: 建筑科学 农业科学 文化科学 交通运输工程 更多>>
三峡库区紫色土干缩裂隙形态几何尺寸效应 被引量:4 2023年 紫色土是一种广泛分布于三峡库区的农业土壤,易在降雨-蒸发循环作用下产生干缩裂隙,严重影响土壤的水力和力学性能,并加剧水土流失等自然灾害的发生。几何尺寸是影响紫色土裂隙发育的主要因素,基于响应面设计对13组不同厚度和直径的紫色土泥浆试样开展室内干燥试验,利用数字图像处理技术和形态学算法进行裂隙形态参数的定量表征。结果表明:1)几何尺寸对干缩裂隙的面积率、长度密度、平均宽度密度和分形维数影响极显著。厚度是影响裂隙面积和形态不规则性的主要因素,而直径对裂隙长度和宽度发育的影响较厚度更加明显。并且直径和厚度对裂隙率、平均宽度密度及分形维数存在交互影响作用;2)裂隙形态主要呈“T”型,含少量“I”和“Y”型,厚度越小,裂隙分布越密集,裂隙网络越不规则。直径越小,裂隙网络越单一,裂隙朝着土体边缘分布。单根裂隙面积占比的概率密度随着裂隙面积的增大呈指数型衰减,频率分布符合Expdec函数曲线形式;3)裂隙发育存在明显的几何尺寸效应,其平均开裂应力随着直径的增大以幂函数曲线形式减少,厚度的增大将削弱直径对平均开裂应力的几何尺寸效应。研究结果对三峡库区紫色土裂隙形态和发育机制的认识具有一定参考意义。 黎桉君 汪时机 汪时机 张起勇 李贤 张静 向阳 刘川关键词:裂隙 紫色土 响应面法 砂质黏性紫色土粒组缺失对降低持水特性的影响 被引量:1 2023年 紫色土结构松散、具高生产性,但具有较弱的抗侵蚀能力,侵蚀后表现出土壤干密度减小、细颗粒流失严重等现象,影响其持水特性。为探讨紫色土降雨侵蚀后土壤持水特性的变化,该研究选取砂质黏性紫色土在降雨条件下最易变化的3组粒组(>0.250~0.500、>0.075~0.250、0~0.075 mm),开展广义吸力范围内粒组缺失的土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,SWCC)试验,分析粒组缺失对砂质黏性紫色土持水特性的影响。结果表明:1)粒组缺失会降低土体持水特性,在边界效应区和过渡区最为明显,残余区影响较小。缺失粒组质量分数与进气值和残余含水率呈反比;2)使用粒径参数(限制粒径、平均粒径、中值粒径、有效粒径)表征土体级配状况,建立土体级配曲线与SWCC特征值的关系,发现除有效粒径,其余参数均与进气值和残余值呈线性反比关系;3)使用Fredlund-Xing模型对不同方法所得数据进行拟合,发现使用单一试验方法所得数据结果拟合优度较高,但SWCC明显偏离其余试验数据点。提出获得准确的紫色土全吸力SWCC仅需确定吸力最大值,并引入3种评价指标进行验证,拟合结果表明,此方法可有效缩短SWCC试验周期,为SWCC在三峡库区紫色土地区的工程运用提供了可靠的思路。 汪时机 曹俊嘉 李贤 张起勇 杨寻 蒋文君 肖雪 向阳关键词:土-水特征曲线 紫色土 非饱和土 非饱和砂质黏性紫色土一维渗透特性试验研究 被引量:11 2020年 利用土体瞬时渗透特性测试仪,对重庆非饱和砂质黏性紫色土进行一维土柱垂直渗透试验。模拟不同降雨条件(5 mm/h、15 mm/h、30 mm/h)下,其入渗率、累积入渗量、浸润峰、体积含水率和吸力等随时间的变化规律;分析得到其渗透特性和持水特性。结果表明:(1)在初始含水率相同的情况下,降雨强度越大,初期入渗率越大;土体的入渗率与含水率有关,含水率越低的土体,其入渗率越大;(2)不同降雨强度下,水入渗到同一监测点的时间不同;且降雨强度越大时,含水率增大到某一稳定值的数值也越大;(3)降雨强度并不会影响土体的饱和渗透系数和持水性能。从试验规律可知非饱和砂质黏性紫色土的体积含水率θ与渗透系数的对数lgk之间存在线性关系,拟合的线性方程,可应用于相应紫色土地区土体的非饱和渗流分析。 李达 汪时机 李贤 毛新 曹挺关键词:降雨强度 干湿交替下膨胀土裂隙演化与强度衰减规律试验研究 被引量:39 2021年 为揭示干湿循环效应下膨胀土胀缩裂隙的演化特征及土体结构强度的劣化规律,对合肥弱膨胀土试样开展不同循环幅度下的干湿循环试验,利用图像处理技术从试样表面裂隙图像中提取出裂隙参数,并进行低应力下的抗剪强度试验。试验结果表明:1)裂隙开展分为裂隙酝酿期、裂隙快速传播期和裂隙平稳发展期3个阶段,裂隙指标的增长主要集中在裂隙快速传播期,且循环幅度的增大会使土体的开裂程度加剧;2)在干湿循环作用下,膨胀土的内摩擦角变化幅度小于2.2°,其受干湿循环次数的影响很小,土体的强度衰减主要源于粘聚力的大幅降低。膨胀土的粘聚力呈现出先快后缓的衰减趋势,其中前4次干湿循环期间粘聚力的衰减率达到50.97%~66.92%,且衰减率也与干湿循环幅度的大小密切相关;3)通过灰色关联度分析发现,粘聚力的衰减与裂隙面积率、裂隙总长度、裂隙平均宽度的变化趋势具有明显的关联性,其中裂隙面积率的关联度最大,其与粘聚力衰减率间的关联度为0.785~0.832,相应的权重达到0.461~0.472,且裂隙面积率与粘聚力衰减率间具有较好的线性关系,而裂隙平均宽度的关联度最小,其与粘聚力衰减率间的关联度为0.392~0.414,对应的权重仅为0.228~0.240。研究成果可为进一步揭示剧烈温湿变化诱发的膨胀土边坡灾变机理提供重要依据。 汪时机 杨振北 李贤 李贤 许冲 李达关键词:抗剪强度 干湿循环 膨胀土 灰色关联分析 不同覆土压力下砂质黏性紫色土的土-水特征曲线研究 被引量:7 2021年 使用Geo-Experts高级型应力相关土-水特征曲线压力板仪对重庆砂质黏性紫色土在不同覆土压力下(0,40,100,200 kPa)的土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,SWCC)进行了研究;采用双应力变量广义土水特征曲线模型对试验数据进行分析。研究发现:(1)在覆土压力和吸力的双应力变量影响下,土样的孔隙结构发生改变;脱湿过程孔隙比发生显著减小时的拐点吸力值随着覆土压力的增大而增大。吸湿过程中,土样的孔隙比变化不明显。(2)在双应力变量下,较大覆土压力的土样(100,200 kPa)脱湿SWCC呈现双峰特点,而较小覆土压力的试样脱湿SWCC未出现双峰特点;经历脱湿—吸湿过程后,含水率出现滞回现象。(3)使用双应力变量广义SWCC模型可以较好的拟合不同覆土压力下紫色土的SWCC,拟合精度高。结合孔径密度函数和土性参数S-index,可得出土的最佳体积含水率公式,可应用于相应紫色土地区工程建设指导。 李达 汪时机 李贤 陈洪凯 梁广川 蒋文君膨胀土干湿循环裂隙演化及其土-水特征曲线研究 被引量:14 2021年 周期性的蒸发和降雨作用导致膨胀土裂隙发育,而裂隙对土体的水力及强度特性有很大影响。为研究膨胀土在干湿循环作用下的裂隙发展规律及其土水特征,采用CT扫描技术和图像处理程序定量分析裂隙的发育演化过程;利用压力板仪进行合肥膨胀土土水特征曲线的干湿循环效应试验。研究结果表明:基于CT图像可以得到试样内部裂隙的二维、三维结构及其定量化分析指标;各个裂隙指标的裂隙发育过程可以用logistic函数的生长曲线描述。裂隙对膨胀土的土水特征曲线影响较大,裂隙膨胀土的土水特征曲线呈"双峰"形态;随干湿循环次数增加,膨胀土持水能力降低,不同循环次数的土水特征曲线差异性明显,吸力200~450 k Pa阶段,不同循环次数下膨胀土土水特征曲线逐渐趋于一致;干湿循环对SWCC1和SWCC2特征点(进气值,残余值)的影响程度不同;通过灰色关联法分析发现,平均裂隙宽度、内表面积、平均裂隙长度、体积裂隙度和面积裂隙度均与裂隙膨胀土的持水能力有显著的相关联性;以干湿循环次数和基质吸力为变量建立双峰土水特征曲线模型,采用合肥膨胀土的土水特征曲线试验数据验证了模型的精确性及可靠性,饱和含水率、拟合参数都与干湿循环次数呈良好的相关性。 汪时机 王晓琪 王晓琪 李贤 李贤 MUHAMMAD Qayyum Hamka关键词:干湿循环 裂隙 膨胀土 含残膜紫色土土壤水分特征曲线及模型分析 被引量:4 2021年 为探究残膜对紫色土土壤水分特征曲线的影响规律,设置了5组残膜量(0,90,180,360,720 kg/hm2),通过压力膜仪测定含残膜紫色土土壤水分特征曲线,并利用RETC软件结合统计分析方法确定最优模型.结果表明:残膜会降低紫色土持水性,减小容水度,降低土壤供水能力,含残膜土与纯土的含水率、容水度差异显著,在土壤水吸力400 kPa时,残膜量720 kg/hm^(2)处理(LS5)的土壤含水率为无残膜处理(LS1)的86.36%;随着残膜量增多,低吸力段(主要排大孔隙土壤水)的当量孔径体积占比增大,而高吸力段(主要排中小孔隙土壤水)的当量孔径体积占比则减小,处理LS5的大孔隙占比较处理LS1增大了近16%;模型适应度分析表明,含残膜紫色土的最优拟合模型为VGM(m,1/n),最优模型的非饱和导水率模式为Mualem模式.研究结果可为研究西南片区残膜对紫色土水、盐运移的影响提供一定的参考. 蒋文君 汪时机 李贤 李达关键词:残膜 紫色土 孔隙 土壤水分特征曲线 模型分析 膨胀土损伤变量不同表征方法评价的试验研究 被引量:12 2015年 裂隙性是膨胀土的重要结构特征,裂隙损伤对膨胀土的变形、强度和稳定性有重要影响。岩土体损伤演化理论是当前研究的前沿课题,选择合理的损伤变量决定着损伤模型的正确性。为评价几种损伤变量表征方法的合理性,以南水北调中线工程陶岔引水渠坡的膨胀土为试验研究对象,通过控制净围压和吸力分别为100、50 k Pa下的CT-三轴剪切试验,定量研究了分别基于承载面积、CT数的均值ME和方差SD的损伤变量表征方法的合理性。研究发现,损伤面积相同而损伤部位不同的试样偏应力-应变曲线和强度基本一致;损伤面积和SD可以作为损伤变量表征参数,而ME不适合用来表征膨胀土的损伤变量,虽然ME可以很好地用来定义岩石的损伤变量。试验研究结果可以为建立考虑损伤的膨胀土强度理论和本构模型中损伤变量的选择、定义提供科学依据。 程明书 汪时机 张雅倩 李贤 江胜华 陈正汉关键词:抗剪强度 膨胀土干湿循环胀缩裂隙的定量分析 被引量:36 2018年 为研究膨胀土在降雨与蒸发过程中的胀缩裂隙演化规律,对原状膨胀土进行干湿循环的CT扫描试验。利用Matlab软件编写程序对土体CT图进行三维体重建以及裂隙信息的提取,从定性与定量的维度研究土体三维空间裂隙与干湿循环之间的关系。定性研究发现,裂隙发育开始于土体内部初始孔洞与微纹裂等薄弱处,并扩展延伸,形成裂隙面、裂隙体,最后形成复杂的三维裂隙网络;随着干湿循环的进行,裂隙面积和体积逐渐增加,最后趋于稳定。定量研究发现,裂隙面积沿试样轴向的分布具有明显的周期性规律,随着干湿循环的进行,周期逐渐减小,振幅A先增加后减小;裂隙开展分为3个阶段,即裂隙酝酿期、裂隙快速发育期和裂隙平稳发展期,而裂隙发育主要发生在裂隙快速发育期。得出了试样径向裂隙面积、轴向高度与累计干缩体变之间的近似关系,以裂隙体积定义了符合Logistic函数变化规律的扰动函数,可以预测裂隙在试样局部的发展及分布情况,为裂隙膨胀土的渗透特性以及整体与局部的应力、应变研究提供参考。 胡东旭 李贤 周超云 薛乐 刘洪伏 汪时机关键词:膨胀土 干湿循环 裂隙 机制砂和水玻璃改良弱膨胀土抗压和抗剪强度试验研究 被引量:4 2022年 广西地区膨胀土分布广泛,在工程中危害较大,常常需要对其进行改良处治。选用机制砂和水玻璃为改良剂,在两者单独掺入和复合掺入的情况下对广西南宁地区膨胀土进行改良,并通过无侧限抗压试验和直剪试验对该膨胀土强度及刚度进行测定,结果表明:机制砂和水玻璃均能提高该膨胀土的强度和刚度,且强度及刚度均随着掺量的增加而先增大后减小,复合掺入的情况下机制砂会降低水玻璃的改良效果。水玻璃最佳掺量为1%,机制砂最佳掺量为10%。进一步用不同粒径的机制砂对膨胀土进行改良发现,为提高该膨胀土的强度,掺入机制砂的粒径不宜大于0.5 mm。研究结果验证了利用水玻璃改良膨胀土和机制砂代替天然风化砂改良膨胀土的有效性。 付相深 王齐 杨振北 李贤 汪时机关键词:膨胀土 机制砂 水玻璃 抗压强度 抗剪强度