干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验与微观机理研究

针对花岗岩残积土遇水易软化、崩解的特性,通过干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验,研究了花岗岩残积土的压实度和干湿循环次数对其崩解特性和崩解参数指标的影响。得到以下结论：花岗岩残积土的压实度越小、经历的干湿循环次数越多,崩解速率越快,试样完全崩解所需的时间越短;拟合了平均崩解速率与干湿循环次数、压实度之间的函数关系式。利用电镜扫描试验,分析干湿循环作用下花岗岩残积土的微观结构变化,解释了崩解机理：随着干湿循环次数增加,片状颗粒间的层叠结构遭到破坏,颗粒的团聚性减弱,平面孔隙率增大,结构趋向疏松,加速了花岗岩残积土的崩解。     

冻融对压实黄土工程地质特性影响的试验研究

季节冻土区黄土路基经常遭受强烈的冻融循环作用,使得路基土体的水分重新分布、密度发生变化,严重的会导致路基发生较大变形而破坏,造成一定的经济损失和安全隐患。通过补水条件下的压实黄土冻融循环试验,研究冻融循环作用对压实黄土的水分分布、变形和干密度等工程地质特性的影响。试验结果表明:反复的冻融循环作用使得土样含水率增加,从底板到顶板土样含水率逐渐递增,且含水率增加幅度随冻融次数的增加而增加;土样在冻融循环初期冻胀变形大于融沉变形,总体变形显著增加,经过一定冻融循环次数后土样总体变形趋于稳定,冻融循环后期土样出现较小的沉降变形;冻融循环使得土样的干密度逐渐减小,冻融循环次数越多,其干密度减小幅度越大。研究成果对压实黄土路基病害形成机理及防治措施研究具有重要的科学意义。     

宽级配砾质土击实特性试验研究

为分析宽级配砾质土的压实特性,通过室内试验,对影响宽级配砾质土压实效果的因素进行全面总结和分析。试验结果表明,宽级配砾质土击实时干密度和含水率关系曲线呈上凸的抛物线型,具有一个最优含水率。击实后试样的最大干密度随砾石含量的增加呈现出先迅速增大,之后逐渐减小的变化规律。随着砾石含量的增加,宽级配砾质土的最优含水率先逐渐减小,之后基本稳定。     

花岗岩风化残积土海崖崩解过程的室内试验研究

采用自行开发的一套读数准确且使用方便的崩解仪,测试了花岗岩风化残积土在遇到海水时的崩解性。结果表明,花岗岩风化残积土的崩解模数随时间的变化呈现"S"形,随着时间的持续,土体依次以粒状→块状→粒状的形式产生崩解;土体含水量越高、压实度越大、细粒含量越高,土体崩解性越小;花岗岩风化残积土崩解的基本条件为含水量小于30%,压实度小于95%,细粒含量小于70%,崩解速率在0.1 mm/min以内。     

闽西地区典型煤系土的工程性质分析

为揭示闽西地区典型煤系土工程特性,以龙岩东环高速公路沿线分布的典型煤系土为例,进行大量室内试验,分析煤系土基本工程性质、耐崩解性以及干湿／冻融循环下土样强度指标变化规律等。结果表明:闽西地区煤系土具有塑性指数高、干密度大、压缩系数大等特点。矿物成分为白云母、石英、高岭石,属于中压缩性土、低液限粉质黏土。击实过程中煤系土具有显著颗粒破碎现象。煤系土颗粒间黏结力较低,遇水较易崩解。压实度相同煤系土,其含水率越高越容易被压缩。黏聚力和内摩擦角均随压实度增大而增大,随含水率增大而减小。压实度与含水率对煤系土黏聚力影响大于内摩擦角。干湿循环 4次或冻融循环 5次后,其压缩强度与抗剪强度趋于稳定,土样基本无裂隙存在。煤系土样孔隙比均随着循环次数、含水率、压实度增加不断减小;黏聚力随着循环次数增加而增大,而内摩擦角呈相反趋势。     

酸污染条件下花岗岩残积土崩解特性试验研究

通过人工方法制备了不同ｐＨ值的酸性溶液污染的原状花岗岩残积土,探讨了不同ｐＨ值的酸 及浸泡时间对土的崩解特性的影响。研究表明:在同一ｐＨ值的酸作用下,花岗岩残积土在一定时间内 的崩解量随浸泡时间的增加而增加,浸泡时间越久,增加量越大;在浸泡时间相同时,花岗岩残积土在一 定时间内的崩解量随着ｐＨ值的减小而增大,且ｐＨ值越小,增加量越大;同时,在同一浸泡时间下,崩解 速度也随着ｐＨ值的减小相应增大。分析可知,双电层结构的改变和胶结物的溶蚀是花岗岩残积土加速 崩解的主要原因。     

重塑黄土崩解特性试验研究

为研究重塑黄土的崩解特性及其与影响因素之间的关系,利用自制崩解试验仪对32种不同干密度、不同初始含水率的黄土试样进行崩解试验,分别得出了试样崩解速率与干密度、初始含水率、有效空隙率的关系曲线,并以土-水特征曲线为基础,分析了试样孔隙结构对其崩解性能的影响。试验结果表明,同一初始含水率下,随着干密度的增加,试样崩解速率呈指数函数形式衰减且衰减速率随初始含水率的增加而近线性增加;同一干密度下,随着初始含水率的增加,试样的崩解速率有降低趋势,但下降趋势并不显著。通过分析干密度、初始含水率与崩解速率的关系,结合试样土水特征曲线,讨论了孔隙结构对崩解速率的影响,并研究了试样崩解速率与有效空隙率的关系,试样崩解速率的分布以有效空隙率等于8%,22%为分界线明显分区,研究认为由于试样制备压实过程中,形成了不同的孔隙结构。     

含水率及干密度对高铁泥岩地基土无荷膨胀率的影响

通过室内无荷膨胀试验,研究初始含水率与初始干密度对高速铁路泥岩地基土无荷膨胀率的影响。研究结果表明:无荷膨胀率随时间的变化规律可分为快速膨胀、减速膨胀和膨胀稳定3个阶段。在相同初始干密度情况下,膨胀率随时间增长而逐渐增大,并且试样初始含水率越低,最终达到胀限含水率时的膨胀率越大。无荷膨胀率随初始含水率的增大而减小,干密度越大,无荷膨胀率减小的速率越快;无荷膨胀率随初始干密度增大而增大,在不同含水率条件下膨胀率增长速率有所不同。试样越干燥、干密度越大,其膨胀潜能越大。对无荷膨胀率时程曲线和无荷膨胀率-初始含水率-初始干密度三者关系分别用半对数函数和二元线性函数进行拟合,拟合结果良好,可较好地预测泥岩地基实际变形情况。     

崩岗侵蚀区非饱和花岗岩残积土强度特性试验研究

以崩岗侵蚀区花岗岩残积土为研究对象,应用非饱和土三轴仪对重塑花岗岩残积土进行强度特性试验,研究干密度、净围压和基质吸力对应力-应变关系和强度的影响规律,并分析重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下的抗剪强度特性。结果表明,非饱和花岗岩残积土的应力-应变关系均呈硬化型;在干密度相同时,非饱和土强度随着基质吸力和净围压的增大而增大;在净围压相同条件下,非饱和土强度随着基质吸力和干密度的增大而增大;基质吸力对粘聚力影响较大,基本上呈线性增长关系,而有效内摩擦角受基质吸力的影响较小,几乎可以不计;非饱和重塑花岗岩残积土的强度随着基质吸力和干密度增大而增大,与基质吸力相关的摩擦角较大。     

粉煤灰与石灰改良花岗岩残积土压缩特性研究

采用粉煤灰、石灰对福州地区花岗岩残积土进行掺合改良,通过进行击实试验和固结试验对比研究了粉煤灰石灰掺量和养护期的变化对花岗岩残积土压实性和压缩变形特性的影响。试验结果表明:在试验研究范围内,随着粉煤灰掺量的增加,粉煤灰改良土的最大干密度ρｄｍａｘ明显增大,最优含水率 ωｏｐ逐渐减小,压缩性逐渐降低,且养护期对其影响不大;随着石灰掺量增加,石灰改良土的ρｄｍａｘ逐渐减小,ωｏｐ逐渐增大,压缩性逐渐降低,且通过养护能明显降低其压缩性;同时掺入石灰和粉煤灰后,石灰－粉煤灰改良土的压实性和压缩性也都得到了较好的改善,且通过养护能有效降低其压缩性;综合分析表明１∶２∶７配比对于沉降要求较高工程的固化效益最佳。     

被动区花岗岩残积土弱化对深基坑的影响

花岗岩残积土遇水软化崩解不仅造成施工困难,也给基坑自身安全及周边环境保护带来极大风险。为了研究坑底被动区花岗岩残积土遇水软化崩解对基坑的影响,以花岗岩残积土地区某地铁车站深基坑为对象,运用PLAXIS有限元软件,系统地开展了土体弱化及弱化深度对基坑变形受力影响的有限元计算。结果表明:围护结构水平位移最大值、踢脚变形、地表沉降最大值均随着坑底土体弱化深度的增加而增大,当弱化深度较小时,上述值增长幅度较小,当弱化深度较大时,上述值急剧增大;此外,围护结构水平位移最大值位置及最大弯矩会随着土体弱化深度的增加而增大,临近坑底支撑会随土体弱化深度的增加而承担较大的转移压力。因此,在花岗岩残积土地区基坑工程施工过程中,需减少坑底土体弱化深度,避免土体大范围弱化。研究结果可为其他类似工程施工决策提供参考。     

金沙江中游某坝基软岩的崩解特性试验研究

针对软岩遇水易崩解、软化等特点,以金沙江中游某坝基软岩为例,选取右岸坝基具有代表性的8块泥质粉砂岩岩样,将每块岩样切割成3部分,分别进行干燥单轴抗压强度试验、室内干湿循环崩解和室外自然条件崩解试验。通过拍照和跟踪观察,记录岩样的初崩时间,并进行试验全过程崩解现象的描述,据此,定性地将崩解性由强到弱划分为完全崩解、中等程度崩解、不崩解3个等级。试验结束时,可直观地观察到室内和室外2种条件下岩样的最终崩解对比情况。之后,对室内浸水崩解试验结束后的岩样进行黏粒含量的测定。试验结果表明：干湿循环条件下岩样的崩解要比自然条件下彻底;所取岩样的初崩时间顺序、最终崩解情况与干燥单轴抗压强度、黏粒含量存在较好的相关性。由于软岩的不良物理现象,特别是其崩解性,将不同程度地增加工程施工的难度,对软岩崩解特性的研究,具有实际的工程意义。     

玄武岩残积土环剪试验研究

为准确了解土体大剪切位移下的力学特性,利用环剪仪对不同剪切方式、剪切速率下玄武岩残积土的峰值强度与残余强度进行研究,找到适合玄武岩残积土的剪切方式和剪切速率,并在此基础上分析干密度与含水率对峰值强度和残余强度的影响。试验结果表明:已经形成剪切面的试样,能很快达到残余强度状态,预剪与多级剪所得试验结果偏大,应选用单级剪;剪切速率对峰值强度影响较大,而对残余强度影响相对较小,剪切速率大的试样出现“漏水”与“挤土”现象,容易对结果造成偏差;随着干密度的增大,峰值强度增大,残余强度先减小后不变;含水率越大,峰值强度和残余强度越小,玄武岩残积土存在明显的遇水软化现象。研究结果可为玄武岩残积土坡的稳定性分析与灾害防治提供参考。     

击实黏土剪切断裂韧度的试验研究

为研究黏性土剪切断裂韧度,研制了土体剪切断裂韧度测试仪,对黏性土进行了断裂韧度测试,验证了使用线弹性断裂力学来简化土体断裂韧度研究的合理性,并进行相关试验探讨了试样干密度、含水率和剪切速率对断裂韧度值的影响。结果表明:断裂韧度与试样干密度呈正相关,即随试样干密度的增大,土体断裂韧度值也增大,并拟合了两者之间的经验计算式;含水率对断裂韧度有很大影响,当含水率为13%~17%时,断裂韧度随含水率的增加先增后减,即存在一个断裂韧度值最大的最优含水率;当剪切速率在0.5~6.0 mm/min时,相对于干密度和含水率而言,剪切速率对断裂韧度值影响较小,同时土体含水率、裂缝深度、试样尺寸等因素均对土体断裂韧度有较大影响,需要对其进行深入研究。     

含水率对粘性土击实干密度的限制作用分析

粘性土的击实试验是各类岩土工程试验规范中规定的最基本的土力学试验,目的在于求取一定击实功能下土的最优含水率和最大干密度,试验结果不但可以直接用于指导工程建设实践,而且一些重要工程的其它力学指标的准确获取也大都是在击实试验结果确定的条件下进行的,因而粘土击实试验结果的准确获取十分重要。采用土体饱和度计算分析法,对某击实土体饱和度大于100%这一不合理现象进行了计算分析。找到了问题存在的根源在于没有考虑粘性土中水对土体干密度的限制作用。提出了含水率对粘性土击实干密度具有限制作用的结论,即粘性土的最大干密度不会超过土体被击实达到饱和状态的干密度。     

膨胀土-光纤界面力学性质试验

通过室内光纤拉拔试验,分别研究不同影响因素(土体干密度、土体含水量和土体上覆压力)下膨胀土-光纤界面的力学特性。试验结果表明,各组膨胀土光纤界面的位移-拉力曲线具有相似的规律,即拉力随位移先线性增大至峰值,然后逐步降低,最后趋于稳定。基于描述光纤-膨胀土界面位移-拉力的3段式拉拔模型分析得出,在相同条件下,光纤土体界面剪切强度与土体干密度、上覆压力成正相关,与土体含水率成负相关。     

节理软岩压缩破坏后崩解特性试验研究

为了解压缩破坏后节理软岩的崩解特性,对节理软岩进行了三轴压缩破坏试验,得到节理软岩压缩破坏后的试样,通过表面裂缝描图得到破坏试样的宏观裂隙特征,CT扫描得到破坏试样的微观裂隙特征。以压缩破坏后的节理软岩为研究对象进行室内干—湿循环崩解试验,根据试样的崩解率和相关崩解破坏机理,研究节理软岩压缩破坏后的崩解特性。试验结果表明:压缩破坏后的节理软岩一次干—湿循环后的崩解率可高达36.51%,其崩解速度远大于完整软岩。崩解速度最大的试样第一次干—湿循环后的崩解率高达36.51%,而崩解速度最小的试样第一次干—湿循环后的崩解率只有3.16%,几乎不崩解。分析表明节理软岩压缩破坏后的崩解特性是由岩样压缩过程中产生的微观裂纹和宏观节理裂纹共同决定的,且受荷破坏形成的宏观裂纹越多、裂纹越长、裂纹交叉越多则崩解速度越快,崩解性越强。黏土矿物成分占比是决定软岩崩解性和崩解类型的主要内在因素,蒙脱石、绿泥石、伊利石等黏土矿物会加快软岩崩解速度。