红色碎屑岩系中泥化夹层结构及强度特性研究

黄河中游地区红碎屑岩分布极为广泛，泥化夹层为其主要的工程地质问题，泥化夹层可分为全泥，泥夹碎屑，碎屑夹泥及泥膜等四种类型，粘土矿物以伊利石为主，非粘土矿物主要为石英，长石，云母和方解石，抗剪强度试验表明，泥化夹导的抗剪强度不仅取决于物理性状，而且还受试验方法，地层结构等因素影响。限制泥化夹层膨胀的大型原位抗剪试验能比较实际地板映其抗剪强度，应作为设计取值的主要依据。文中还给出了不同类型泥化夹层的抗     

索达干坝址区尼化平层工程地质特征

在大量地质勘探试验研究资料的基础上，分析研究索达干坝址区泥化夹层的类型及分布规律，泥化夹层的粒度成分和一般物理性质及不同试验方法对泥化夹层抗剪强度的影响，提出抗剪强度指标的建议值。     

索达干坝址区泥化夹层工程地质特征

在大量地质勘探试验研究资料的基础上,分析研究索达干坝址区泥化夹层的类型及分布规律,泥化夹层的粒度成分和一般物理性质及不同试验方法对泥化夹层抗剪强度的影响,提出抗剪强度指标的建议值.     

红层坝基泥化夹层高压射流冲洗置换试验研究

红色陆相碎屑岩地层层间剪切带泥化夹层抗剪强度低,对重力坝坝基深层抗滑稳定具有控制性作用,需采取工程措施予以处理。以拟建黄河古贤水利枢纽工程坝基JQD06剪切带泥化夹层为研究对象,开展了高压射流冲洗置换灌浆试验。试验采用孔内高压射流定向切削破坏剪切带泥化夹层原岩结构,冲出软弱碎屑和泥质,通过调整冲洗工艺与冲洗参数优化冲洗效率,并采用水泥浆液对高压射流冲洗后形成的空腔进行灌浆充填置换,从而达到明显提升剪切带泥化夹层抗剪强度的目的。试验结果表明:对近水平发育的红层泥化夹层采用高压射流冲洗置换灌浆处理技术可行,效果良好。     

泥化夹层残余强度的非线性问题探讨

结合工程实际，对坝基软弱泥化夹层在残余状态下所反映的抗剪强度的非线性问题进行了探讨，认为泥化夹层残余强度的摩尔—库仑包线的非线性问题是客观存在的，其产生机理是剪切面上粗颗粒剪胀等因素造成的。笔者进而提出了非线性残余强度的取值和试验过程的安排等问题。     

泥化夹层残余强度的非线性问题探讨

结合工程实际，对坝基软弱泥化夹层在残余状态下所反映的抗剪强度的非线性问题进行了探讨，认为泥化夹层残余强度的摩尔－库仑包线的非线性问题是客观存在的，其产生机理是剪切面上粗颗粒剪胀等因素造成的。笔者进而提出了非线性残余强度的取值和试验过程的安排等问题。     

三峡工程基础岩体泥化结构面力学性能研究

岩石力学试验参数的工程应用,必须充分考虑岩石的不均匀性和试件的代表性。为此,作者在三峡工程基岩泥化面力学性能的测试过程中,采取了两个措施。首先,对结构面充填物做了颗粒分析和矿物分析,将泥化面分成夹泥和夹绿帘石两种类型,分别进行成果整理。其次,据不同糙度情况,采用不同强度取值准则,并通过单点法和多点法相结合途径,使用了单点抗剪断强度参数计算方法。试验获得了如下成果:1、夹泥和夹绿帘石结构面的力学性能,包括抗剪强度上、下限值,残余强度下限值,切向和法向刚度;2、泥化面考虑糙度效应的本构方程。     

黏土化蚀变岩与断层泥质物的工程性质对比研究——以孟底沟水电站工程为例

通过对黏土化蚀变岩和断层泥质物X射线粉晶衍射、颗分、水理性及抗剪（断）强度等的试验研究，对比分析了黏土化蚀变岩与断层泥质物的工程地质特性。试验结果表明：黏土化蚀变岩中主要含有伊利石、高岭石、蒙脱石等黏土矿物和石英等，其次为碳酸盐和长石等，其矿物组成、成分与断层泥质物具有相似的特征；颗分及水理性试验显示，黏土化蚀变岩与断层泥质物都以黏土质砾为主，少许为黏土质砂，且二者具有相同的抗剪（断）强度；黏土化蚀变岩按结构面性状可划分为岩屑夹泥型。该研究为划分黏土化蚀变岩的工程性状、评价其可利用性等提供了可靠的依据。      

小南海坝基软弱夹层沉积规律及强度参数研究

采用马尔可夫链方法,定量分析坝基地层沉积旋回特征,得到坝基软弱夹层的发育特点及沉积规律,并将其分为3类:Ⅰ岩块岩屑型、Ⅱ岩屑夹泥型、Ⅲ1泥夹岩屑型和Ⅲ2全泥型。结果表明:Ⅰ类夹层多形成于洪泛盆地沉积的厚层黏土岩中或厚层黏土岩与厚层粉砂岩的交界处;Ⅱ类夹层一般在软岩内部发育,顶底部均为岩质相对较硬的粉砂岩或砂岩;Ⅲ类夹层主要形成于黏土质粉砂岩与黏土岩薄互层的半韵律沉积中,分布较稳定。室内慢剪试验获得性状最差的泥化夹层在饱水状态下的摩擦因数为0.223,按规范用粒度成分定量指标选取的夹层强度参数明显偏低,相当于接近液限状态时室内剪切峰值强度的0.72~0.86倍,最终类比其他相似地质条件下的工程经验,提出各类软弱夹层强度参数建议值。     

小南海坝基软弱夹层沉积规律及强度参数研究简

 采用马尔可夫链方法,定量分析坝基地层沉积旋回特征,得到坝基软弱夹层的发育特点及沉积规律,并将其分为3类Ⅰ岩块岩屑型、Ⅱ岩屑夹泥型、Ⅲ1泥夹岩屑型和Ⅲ2全泥型。结果表明Ⅰ类夹层多形成于洪泛盆地沉积的厚层黏土岩中或厚层黏土岩与厚层粉砂岩的交界处;Ⅱ类夹层一般在软岩内部发育,顶底部均为岩质相对较硬的粉砂岩或砂岩;Ⅲ类夹层主要形成于黏土质粉砂岩与黏土岩薄互层的半韵律沉积中,分布较稳定。室内慢剪试验获得性状最差的泥化夹层在饱水状态下的摩擦因数为0.223,按规范用粒度成分定量指标选取的夹层强度参数明显偏低,相当于接近液限状态时室内剪切峰值强度的0.72～0.86倍,最终类比其他相似地质条件下的工程经验,提出各类软弱夹层强度参数建议值。     

由弹塑性耦合点预测泥化夹层的加速蠕变

在岩土工程和水利水电工程建设中,软弱泥化夹层的存在势必会给工程建设带来阻碍,在无法避免其刚性存在的条件下,由蠕变的时效微分方程,可由稳态的蠕变微分方程推求时效共轭点,预测泥化夹层蠕变破坏,从而可以避免重大的工程和经济损失。     

由弹塑性耦合点预测泥化夹层的加速蠕变

在岩土工程和水利水电工程建设中,软弱泥化夹层的存在势必会给工程建设带来阻碍,在无法避免其刚性存在的条件下,由蠕变的时效微分方程,可由稳态的蠕变微分方程推求时效共轭点,预测泥化夹层蠕变破坏,从而可以避免重大的工程和经济损失.     

海水环境下水泥加固不同土质土体的效果研究

结合港珠澳跨海大桥西人工岛桥隧段软土地基处理工程,通过室内模拟试验,在已知固定水泥掺入比为18%的前提下,开展了水泥土在不同土质(淤泥、淤泥质黏土、粉质黏土)、不同龄期、不同养护环境条件下的力学性能试验。分析了土样的矿物成分、有机质含量,不同养护环境对水泥土无侧限抗压强度的影响规律及水泥的加固机理。结果表明:海水环境下水泥加固效果最好的是粉质黏土,其次是淤泥质黏土,最差的是淤泥;海水环境对3种水泥土的前期增益效果顺序依次是淤泥质黏土、淤泥、粉质黏土,后期增益效果顺序依次是粉质黏土、淤泥、淤泥质黏土。     

循环应力作用下饱和软粘土的不固结不排水强度与破坏准则

通过饱和软粘土循环三轴与循环扭剪试验,研究了循环应力作用下饱和软粘土不固结不排水强度的变化。结果表明,当循环破坏次数给定后,饱和软粘土的不固结不排水循环强度取决于试验土样受到的静剪（偏）应力,与其受到的围压力无关;当作用在试样上的静剪应力比（静偏应力比）从0.3变化至0.6时,饱和软粘土循环强度也逐渐增大;进一步依据Mises破坏准则,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环荷载作用下饱和软粘土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软粘土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

木质素磺酸钙改良的低液限黏土三轴压缩特性

通过对具有不同木质素磺酸钙掺量、不同养护时间的改良低液限黏土进行一系列三轴剪切试验,分析了改良土应力应变曲线、峰值偏应力及抗剪强度参数的变化规律,结合扫描电镜探究了其内在机制。试验结果表明：木质素磺酸钙的掺入能够显著提升土体抗剪强度,随着掺量的增加,改良土的抗剪强度先增加后减小,最优掺量为8%;随着养护时间的增加,改良土的抗剪强度提升,且增强速度逐渐变缓;养护7 d后8%掺量的改良土获得最大峰值偏应力2 017.23 kPa,比养护相同时间的纯黏土高236.25%;改良土黏聚力随着木质素磺酸钙掺量的增加先增加后减小,而内摩擦角增大到一定值后趋于稳定。改良土强度提升的内在机制可以概括为填充孔隙、离子交换、吸附包裹土粒以及胶结土粒团聚体。     

模拟履带-软黏土相互作用的环形触探仪研发

海底履带机器人在软黏土海床上行走时会压陷并剪切土体。压陷反映了履带贯入深度与土体强度，剪切则决定了土体能够提供的驱动力。传统地面力学中的贝式仪将压陷和剪切过程剥离测试，忽略了两者之间的相互作用关系。提出了新的环形触探形式与工作方法，将床面行走的压陷和剪切过程统一到触探仪的压陷贯入和扭转剪切中，通过与前人室内模型试验的对比，验证了环形触探概念的有效性和可行性。针对海床常见的正常固结软黏土，采用修正剑桥模型结合有限元方法，基于环形触探仪对履齿结构参数齿高、齿距进行了敏感性分析，探究了履齿结构参数对软黏土强度发挥的影响。研究结果表明，齿高、齿距对软黏土的强度发挥影响显著，适当增大齿高、缩小齿距有助于软黏土强度的充分发挥。     

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。     

循环应力作用下饱和软黏土的不固结不排水强度与破坏准则

通过循环三轴与循环扭剪试验,研究了饱和软黏土不固结不排水循环强度的变化。结果表明：当循环破坏次数给定后,饱和软黏土的不固结不排水循环强度取决于土单元受到的静剪 （偏） 应力,与其受到的围压无关;当作用在土单元上的静剪 （偏） 应力比从0.3变化至0.6时,饱和软黏土循环强度也逐渐增大。进一步,通过分析循环扭剪试验确定的循环剪切强度与循环三轴试验确定的循环压缩强度之间的关系,阐明了循环应力作用下饱和软黏土不固结不排水强度满足Mises破坏准则。依据本文研究结论,可以通过特定试验建立描述一般应力状态饱和软黏土单元不固结不排水循环强度的变化关系。     

基于蚁群算法的冻结重塑黏土分数阶导数西原模型分析

掌握冻结状态下岩土体的蠕变规律,对利用冻结法施工的井筒建设安全至关重要。对人工冻结重塑黏土在-5,-10,-15 ℃下进行单轴抗压强度试验,得到温度对人工冻结重塑黏土单轴抗压强度的影响规律;根据重塑黏土冻结下的单轴强度,分别进行3个加载等级的蠕变试验,得到温度、加载等级对蠕变的影响规律。将Abel黏壶引入到西原模型,建立分数阶导数西原模型;利用蚁群算法对重塑黏土冻结状态下蠕变西原模型和分数阶西原模型进行参数辨识,通过分析2种模型的模拟结果,表明分数阶西原模型更适合于计算重塑黏土冻结状态下的蠕变规律。