库岸滑坡黏性土与河水物理化学作用试验研究

水库水位周期性升降加剧了河水与库岸滑坡堆积物松散土体之间的水土作用,对库岸表层岩土的工程性质会产生显著影响。从水土作用的角度研究河水对库岸黏性土工程性质的影响,通过 X 射线衍射试验、 Zeta 电位试验、可交换阳离子试验、固结快剪试验、电镜扫描试验等,对滑坡黏性土与河水作用前后的组分、微结构和抗剪强度进行了对比试验。结果表明：在黏性土与河水作用过程中,由于水化作用和离子吸附作用的共同影响,土颗粒表面 Zeta 电位降低;由于土颗粒对 2 价阳离子的吸附作用,结合水膜会变薄,重塑土的微结构和抗剪强度都有一定变化,河水处理后的黏性土在直剪试验中还因土颗粒结构的变化导致剪胀效应。由此揭示水土间物理化学作用在河水淹没范围内对细粒土工程性质影响的作用机理。     

离子土壤强化剂加固滑带土试验研究

离子土壤强化剂是由多种强离子化合物组合而成的水溶剂。利用离子土壤强化剂加固滑带土,其作用是使土壤中颗粒自身聚集力增强,达到提高土壤结构强度之目的。结合大沟湾滑坡滑带土的加固试验,从物理力学性能方面分析该滑带土经ISS加固后性能的改进规律。结果表明：ISS的掺入使滑带土的塑性指数和膨胀性降低,土体易于压实,孔隙体积减小,密实度提高,抗剪强度增强。     

离子土壤强化剂加固滑带士试验研究

离子土壤强化剂是由多种强离子化合物组合而成的水溶剂。利用离子土壤强化剂加固滑带土,其作用是使土壤中颗粒自身聚集力增强,达到提高土壤结构强度之目的。结合大沟湾滑坡滑带土的加固试验,从物理力学性能方面分析该滑带土经ISS加固后性能的改进规律。结果表明：ISS的掺入使滑带土的塑性指数和膨胀性降低,土体易于压实,孔隙体积减小,密实度提高,抗剪强度增强。     

临江Ⅱ号崩滑体土水特征曲线试验研究

三峡水库蓄水后导致许多滑坡失稳,使人们认识到研究非饱和土性质的重要性。为研究巴东黄土坡滑坡土的非饱和性质,选取临江Ⅱ号崩滑堆积体的滑带土及滑体土作为试验对象,按其天然状态配置成重塑样,分别进行了土水特征试验及变水头渗透试验,得到了滑体土和滑带土在不同基质吸力条件下所对应的体积含水率和渗透系数;并对其土水特征试验曲线进行拟合, Fredlund-Xing方程拟合效果优于Gardner方程和指数衰减方程。同时发现土水特征试验在施加第一级基质吸力时很重要,这将影响试验曲线的形状。研究成果将对水库蓄水作用下的库岸滑坡稳定性评价有指导意义。     

大型滑坡滑带土强度参数取值试验研究

结合强度再生理论和土的压缩定律,以白龙江沙圈坝大型滑坡为例,对滑坡泥质物滑带土强度参数取值进行了试验研究.通过室内仿真重力压密试验,获得滑带土不同压力作用下孔隙比的变化特征,并采用试验获得的饱和度,计算纵剖面上各个部位滑带土的基本物理指标.通过原状样与仿真样的物理指标及强度指标试验,建立相关关系式,计算了滑坡各地段滑带土的综合抗剪强度参数.     

水土相互作用下滑带土力学效应与微观结构研究

为研究水土相互作用下滑带土的物理力学性质变化原因,以三峡库区吊钟坝滑坡群为研究对象,采集该滑坡群中典型滑带土为试验样本,研究在不同饱和时间条件下滑坡滑带土的峰值强度、残余强度的变化规律及滑带土微观结构的变化特征。研究表明：随着饱水时间的增长,滑带土峰值强度表现为先持续降低,7 d后下降速度变缓甚至不变,10 d后再次明显降低;滑带土残余强度则表现为凝聚力持续降低,内摩擦角在短期内不受饱水时间的影响;滑带土微观结构由饱水前的曲片状叠聚体结构逐渐向平片状叠聚体、絮凝体、凝聚体结构发生转变;水-土间的化学作用是滑带土结构改变的主要原因,但在短时间范围内,水-土间的物理作用大于化学作用,水-土作用使得滑带土强度降低。     

离子土壤固化剂加固红色黏土土-水特征研究

采用离子土壤固化剂(ISS)对武汉红色黏土的加固进行了土-水特征曲线试验研究,并对离子土壤固化剂加固土的固化机理进行了分析.结果表明:ISS掺入红色黏土后,各种ISS配比下红色黏土的液限、塑限和塑性指数都有所降低,当ISS与水的配比为1:200时,红色黏土的塑性指数降至最低;红色黏土原样、ISS固化样的基质吸力都随着含水量的增大而降低,而且随着基质吸力的增大,红色黏土经ISS处理后,其持水能力明显比红色黏土原样强.     

基于特征矿物的红层滑坡形成机理分析

矿物成分是岩土体物理化学性质的主控因素,从矿物成分角度能更加深入地理解红层滑坡形成机理。以四川省五家坟滑坡为例,通过矿物分析、微观结构表征、强度测试等方法确定滑带土特征矿物,并从水岩相互作用角度量化分析特征矿物对滑坡形成的影响。结果表明:滑带土特征矿物为伊利石,含量高达41.9%,并且碎屑矿物散布于伊利石中,不起骨架作用;五家坟滑坡是在长期水岩相互作用下形成的,钠长石转化为伊利石,使滑带中伊利石含量增高,导致滑带土凝聚力增大而内摩擦角下降;矿物颗粒和胶结物在酸性地下水环境中发生溶蚀作用,破坏土体微观结构,导致滑带土强度显著降低;伊利石与碎屑矿物差异性膨胀使坡内土体发生崩解破坏,产生大量崩解裂隙,增强坡体安全系数对雨强的敏感性。     

滑带土抗剪强度与其矿物成分典型相关性分析

滑带土抗剪强度特性是影响滑坡稳定性状态、控制滑坡变形演化过程的关键因素,而滑带土矿物成分又是决定其抗剪强度特性的重要内因之一。以三峡库区吊钟坝滑坡群Ⅰ-1号滑坡滑带土为研究对象,探讨了滑带土矿物成分在不同饱水时间下的变化规律。结合相应饱水条件下滑带土的抗剪强度数值,分析了滑带土抗剪强度与其矿物成分间的典型相关性,以期进一步解释不同矿物成分在滑带土抗剪强度特性中所起的作用。研究结果表明,随着饱水时间的延长,滑带土中黏土矿物的相对含量先降低后趋于稳定;滑带土抗剪强度与其矿物成分表现出明显的相关性,影响滑带土凝聚力和内摩擦角峰值的主要矿物为蒙脱石和石英,影响滑带土凝聚力残余值的主要矿物为绿泥石。     

三峡库区黄土坡滑带空隙结构与渗流特性

黄土坡滑坡的稳定性对三峡工程的安全运行具有重要影响,一直受到广泛关注,但滑带的空隙及渗透特性对滑坡稳定性的影响机制尚不清楚。从地下水渗流对滑带土作用的角度,利用中国地质大学(武汉)巴东野外综合试验场,结合室内试验的方法开展滑带土空隙结构与渗流特性研究。结果表明:①滑带碎石磨圆度、碎石分布形态、碎石表面擦痕、滑带土层理结构以及基岩面擦痕等特征明显,表明滑坡证据显著;②滑带土致密,层理结构明显,且层理间空隙尚未形成优先导水通道,而滑带土上、下盘接触面均存在贯穿性空隙或裂隙带,说明滑带空隙具有明显的空间分布特征;③滑带土饱和渗透系数低于上覆松散滑坡堆积体地层和强风化基岩地层2~3个数量级,导致降雨在滑带上盘集中排泄,基岩裂隙水在滑带下盘集中渗流,且在基质吸力作用下,上、下盘水分同时缓慢入渗滑带土,说明滑带土对滑坡体降雨入渗以及基岩地下水渗流具有显著的控制作用;④滑带土渗透破坏比降超过16,滑带土在自然水头作用下难以发生渗透破坏,具有很强的抗渗透破坏能力,说明地下水对滑带土影响主要体现在增加滑带土含水量,降低其力学指标,而渗透破坏作用有限。该成果对地下水作用下的滑坡形成机理研究具有重要意义。     

离子土壤固化剂加固红粘土的试验研究

利用离子土壤固化剂（ionic soil stabilizer,简 称ISS）加固红粘土,通过对不同配比的阿太堡试验、收缩试验、自由膨胀率试验和无侧限抗压强度试验结果进行分析,得出了ISS加固红粘土压实性能和强度的变化规律。试验表明 ：加入ISS后,红粘土的承载力增大,粘土颗粒的结合水减少,塑性指数可以降低在12%左右 ,但并不是ISS加入越多越好。最后,从ISS影响双电层的结构和ξ电位等方面,对ISS 加固土的机理进行了分析。     

离子土壤固化剂改性膨胀土冻融过程中水分迁移试验研究

为研究离子土壤固化剂在冻融过程中对膨胀土的影响,采用高低温冻融循环试验箱、DT85G数据采集器和电阻式温度传感器组成一套室内水分迁移试验装置,在一定的试样几何尺寸和外界试验条件下展开离子土壤固化剂加固前后膨胀土水分迁移过程的试验研究。通过测定试验前后膨胀土试样不同位置处含水率、干密度、孔隙率,同时记录该过程中试样不同位置处温度随时间的变化,分析冻融过程中离子土壤固化剂对膨胀土的加固作用。试验结果表明,经离子土壤固化剂加固后的膨胀土在冻融过程中土体温度变化较为缓慢,不同位置处的土壤含水率变化较小,孔隙率较小,整体稳定性较高。     

南江县浅层土质滑坡降雨人渗规律与成因机理

为揭示土质滑坡中降雨入渗规律和滑坡成因机理,通过对四川南江县100多个滑坡进行现场调查、统计,选取二潢坪滑坡深入剖析典型滑坡成因机理,对降雨量、GPS累积位移、土体孔隙水压力、土体含水率等综合因素分析后,采用有限元数值法对滑坡的降雨人渗过程进行模拟.结果表明:浅层土质滑坡中孔隙水压力及含水率变化有明显滞后现象,降雨初期以垂直坡面入渗为主,一段时间后则以坡向渗流为主;斜坡中前缘孔隙水压力变化比后缘对降雨更敏感,其原因为前缘黏性堆积体、侧壁陡崖及基岩面共同构成斜坡储水边界;因滑体结构的各向异性,降雨过程中土体中局部孔隙水压力及渗流力瞬时剧增,土体饱水使得软黏土层发生软化,最终导致斜坡整体失稳.     

南江县浅层土质滑坡降雨入渗规律与成因机理

为揭示土质滑坡中降雨入渗规律和滑坡成因机理,通过对四川南江县100多个滑坡进行现场调查、统计,选取二潢坪滑坡深入剖析典型滑坡成因机理,对降雨量、GPS累积位移、土体孔隙水压力、土体含水率等综合因素分析后,采用有限元数值法对滑坡的降雨入渗过程进行模拟。结果表明:浅层土质滑坡中孔隙水压力及含水率变化有明显滞后现象,降雨初期以垂直坡面入渗为主,一段时间后则以坡向渗流为主;斜坡中前缘孔隙水压力变化比后缘对降雨更敏感,其原因为前缘黏性堆积体、侧壁陡崖及基岩面共同构成斜坡储水边界;因滑体结构的各向异性,降雨过程中土体中局部孔隙水压力及渗流力瞬时剧增,土体饱水使得软黏土层发生软化,最终导致斜坡整体失稳。     

聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的胀缩特性试验研究

膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的特性,容易引起上覆构筑物的破坏。通过颗粒分析试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验、膨胀率试验、收缩试验和扫描电镜试验,对聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的物理与胀缩特性进行了研究,并与硅酸钠改性土对比。结果表明:掺入PAC的膨胀土,黏粒含量降低,亲水性减弱,液限降低,塑性指数显著下降;在一定掺量范围内,PAC改性后膨胀土的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、线缩率、体缩率等胀缩性指标降低;大量的絮状物通过填充土体中的孔隙与胶结土颗粒,使土体结构性得以改善。PAC改性膨胀土的机理在于其在水介质中可电离产生大量高价[Al]^m+和[Al_m(OH)_n]^3m-n絮凝物,这些生成物通过离子交换、电中和、架桥吸附和絮凝网捕作用,降低表面电荷,使黏土颗粒相互聚集,降低膨胀土的胀缩性。     

石灰改良膨胀土的水稳定性研究

为研究石灰改良膨胀土的水稳定性,以某边坡弱膨胀土及石灰改良膨胀土为研究对象,进行了击实试验、无侧限抗压强度试验和压缩模量试验,并引用其他学者的相关土水特征曲线(SWCC)试验结果,分析了石灰改良膨胀土的水稳定特性。结果显示石灰改良膨胀土的可击实范围比素土宽,且最优含水率和最大干密度随掺灰率的增大分别线性增大和线性减小;石灰改良膨胀土经过1 d的吸湿后,无侧限抗压强度与压缩模量降低幅度最大,之后随着吸湿天数的增加,无侧限抗压强度和压缩模量降低的幅度逐渐减小,最终趋于稳定;经过1次干湿循环后,无侧限抗压强度降低幅度最大,之后随着干湿循环次数的增加,无侧限抗压强度降低幅度逐渐减小。试验后的石灰改良膨胀土强度及模量的衰减程度较素土有了较大幅度的降低,表明石灰改良土的水稳定性有了较大的改善。此外,SWCC的研究表明石灰改良膨胀土的水稳定性得到了较大幅度的提高。     

基于DDA 的膨胀土边坡破坏过程模拟

采用非连续变形分析方法 DDA 模拟膨胀土边坡的破坏过程。根据膨胀土边坡浅层破坏特征和 Mohr-Coulomb 准则,设置了 3 组潜在剪切破坏面,它们互相切割形成块体系统。基于试验数据,假定了土体变形参数和抗剪强度参数与含水量的关系。土体的吸湿膨胀作用按初应变考虑。计算结果表明,膨胀土边坡在吸湿膨胀和强度降低后发生浅层顺坡向滑动破坏,与工程实际破坏现象吻合。建立的计算模型,为进一步研究膨胀土边坡的稳定性和加固措施奠定了基础。     

地膜覆盖条件下土壤水及溶质运移规律的室内试验研究

针对黄淮海地区大面积种植棉花并采用地膜覆盖这一现状，采用室内模拟试验法，研究了地膜覆盖后土壤剖面上的水盐运移特点和规律．研究结果表明，在盐碱地上采用地膜覆盖，一方面可以减少土壤水分的蒸发，提高表层土壤的湿度；一方面由于通过土壤表层蒸发的水分减少，土壤中的盐分的表聚作用大为减弱，抑制了土壤返盐过程．     

滨海盐渍土的强度特性试验与机理分析

为深入研究滨海盐渍土等特殊黏土的不良工程特性产生的物理化学机制,结合中国交通建设股份有限公司在科威特 Bubiyan 岛的海港盐渍土软基加固工程现场的盐渍土地基开展试验研究。通过十字板剪切试验、三轴试验、直剪试验、液塑限试验与成分分析、电化学特性等物理化学试验,探讨在水的作用下由可溶盐离子引起的土颗粒表面微电场的变化对盐渍土抗剪强度的影响,并与广州南沙软土的工程特性进行了对比。试验及分析结果表明,自然成因、可溶盐含量和颗粒表面电荷密度是两者在强度特性上产生差异的重要原因,同时也是科威特滨海盐渍土具有低强度、低液塑限等宏观不良工程特性的主要因素,对滨海盐渍土强度特性的研究为指导该项目的软基处理方案提供了实验参数与理论基础,并为滨海盐渍土地区的地基处理提供了有益的参考。     

膨胀土电化学改性试验研究

为了研究改善膨胀土性质的方法,同时了解膨胀土改善后的性质,通过以羟基铝溶液为电解液的电化学试验方法对膨胀土的性质进行改善,将改性后的试样土分为A区(阳极区)、C区(阴极区)和M区(中间区)3个部分,并分别对3个部分试样土以及原状土进行宏观和微观试验分析。试验数据分析得到:电化学改性后的试样土的黏粒含量减少而粉粒含量增多,比表面积和孔径减小,颗粒间连接更紧密,内摩擦角增大,同时土颗粒的持水量减少,亲水性减弱,自由膨胀率大大降低。试验结果表明:膨胀土的性质变化是由[Al₁₃]⁷⁺的离子交换和局部pH值变化等使带电土颗粒的扩散双电层变薄、颗粒间斥力变弱导致的,试样土A,C,M区的改善效果差异是受到外加电场对双电层的影响和土体微结构的各向异性等因素造成的。