两处粘性土龟裂发展规律的实验分析

通过对两处粘土和粉质粘土的室内龟裂实验,运用裂隙的统计方法和分形理论对不同温度条件下形成粘性土龟裂的表面结构特征进行了定量统计与分析,研究了龟裂发展与温度之间的关系,实验表明：龟裂的发育方式为三种,即极点推进式、平行推进式和环绕推进式;温度对粘性土表面龟裂长度、节点个数、条数、裂隙率和分维值等参数有重要影响,且对粘土和粉质粘土等不同土质的影响具有一定的差异性。     

干湿循环作用下膨胀土裂隙发育规律及影响因素

工程实践中不同类型膨胀土裂隙发育程度与其对应的胀缩强弱等级有着不完全一致的现象, 为探明原因, 以广西地区4 种不同胀缩等级的膨胀土为研究对象开展室内干湿循环试验, 用CT 扫描、图像数字处理等手段进行裂隙观测, 以体积裂隙率作为膨胀土裂隙发育量化指标, 同时通过土性特征、微观结构、抗拉强度等方面分析膨胀土裂隙发育程度的主要控制和影响因素。试验表明: 4 种膨胀土裂隙发育程度随干湿循环次数增加而增加, 自由膨胀率、黏土矿物相对含量、比表面积等指标与膨胀土胀缩强弱程度有关; 而微观结构特征是裂隙发育的内因, 不同的微观结构特征裂隙发育程度有所不同, 且闭式絮凝状结构的裂隙发育最大; 膨胀土抗拉强度指标与裂隙发育程度有一定的相关性, 可为膨胀土裂隙发育程度的预测提供参考依据。     

非饱和膨胀土渗透性室内模拟试验

以广西南宁强膨胀土为实验对象,对比分析了膨胀土室内渗透试验结果和土体裂隙性指标。结果表明:土样初始渗透系数与表面裂隙率之间具有较好的相关性,其相关关系可以反映土体表层裂隙的发育情况;而在渗透试验中,当渗透系数收敛到1E-6 m/s时所用的时间,可定义为裂隙闭合时间,这一时间数据与土样表面裂隙率表现出较好的相关性。其关系可以从侧面反映出现场场地大气剧烈影响深度范围内的膨胀土裂隙开展状态。分析表明:渗透试验的方法可以间接描述膨胀土的裂隙发育。     

干湿循环作用下膨胀土裂隙开展室内试验研究

为了解裂隙开展演化规律,以合肥黑色中膨胀土为研究对象,对模型试样进行一系列干湿循环试验,研究降雨蒸发作用下膨胀土裂隙演化规律。利用图像识别程序对面积裂隙率等进行定量分析并观测土样侧面裂隙开展形态以及深度。结果表明:单次脱湿情况下,土体的面积裂隙率、裂隙分形维数等形态参数和裂隙深度随时间逐渐增加,且土体表面形态参数存在极限值;干湿循环作用表现为裂隙的反复开裂、愈合使得土体结构趋于松散,裂隙率、裂隙分维趋于稳定;由侧向剖面观测得到边坡失稳是横向裂隙发展贯通而引起的。     

压实膨胀土表面裂隙参数之间的关系分析

利用图像处理软件对干湿循环后不同压实度的膨胀土试样表面裂隙参数进行提取,并通过曲线回归和拟合得到了裂隙参数之间的函数关系.结果表明:1)裂隙网络相关参数及块区个数、裂隙率、分形维数随干湿循环次数增加而增大,而块区平均面积逐步减小.提高膨胀土的压实度,可有效地抑制土样的开裂.2)裂隙条数、裂隙总长度、块区个数与裂隙率和分形维数都具有良好的指数关系,裂隙平均宽度和块区平均面积与裂隙率分别具有较好的二次多项式关系和对数关系,裂隙平均宽度与分形维数却具有很好的线性关系,区块平均面积与分形维数则具有较好的幂函数关系.实验结果可以简化裂隙的量测,推进裂隙的定量化表述和裂隙的数值模拟化.     

正交长迹线裂隙岩体REV存在性与裂隙平均间距探讨

裂隙岩体表征单元体的大小是岩体水力学特征的尺度效应的客观反映,表征单元体的性质也决定了岩体水力学参数选取的合理性和可靠性.在以理论推导和多元线性回归分析方法验证FractureToKarst软件可靠性的基础上,讨论了正交长迹线裂隙岩体表征单元体的存在性与裂隙平均间距之间的关系,以及表征单元体的合理尺寸,并利用统计学方法求解了表征单元体的渗透系数张量.     

采动裂隙网络重构分形特征参数敏感性分析

基于离散裂隙网络重构技术,借助RJNS~(3D)三维裂隙网络重构平台,探讨了采动裂隙网络重构参数的敏感性.研究结果表明:离散裂隙网络重构次数对裂隙分形特征存在略微影响,可忽略不计;裂隙类型和体积密度对裂隙分形特征存在一定敏感性,裂隙分维随着裂隙轴比的增加而减小,随着体积密度的增加而增加;测窗产状对裂隙分形特征存在一定敏感性,裂隙分维随着测窗产状与裂隙平均产状的夹角的增加有一定增长趋势;不同测窗尺寸下裂隙分维存在差异性,体积分维随着测芯尺寸的增大有明显增大趋势.     

利用最大面积收缩率对膨胀土进行判别与分类的试验研究

提出一种对膨胀土进行判别和分类的新指标——最大面积收缩率（SCR）,其定义为最大面积收缩率试验中试样干燥后收缩裂隙的总面积与试样初始面积的比值。通过对不同地区土样开展试验,研究了制样初始含水率、初始厚度、接触面粗糙度以及环境温度对试验结果的影响,并对SCR作为膨胀土判别与分类指标的可信度与可靠度进行了分析,最终提出了利用SCR对膨胀土进行分类的界限指标。试验结果表明：初始含水率和界面粗糙度对SCR用于膨胀土的判别和分类没有影响;当初始厚度限制在8 mm以内时,可以忽略厚度对试验结果的影响;建议烘干温度为105℃。SCR与蒙脱石含量、阳离子交换量线性相关,能较好地反应膨胀土的胀缩特性;SCR与标准吸湿含水率和塑性指数线性相关,体现出利用SCR对膨胀土进行判别与分类具有较高的可信度。最大面积收缩率试验操作简单、周期短且可重复性高。     

基于最小二乘法的压实膨胀土裂隙参数关系分析

利用图像处理软件对干湿循环作用下的压实膨胀土表面裂隙参数进行提取,同时基于最小二乘算法定量分析了各裂隙参数之间的关系.结果表明:1第一次脱湿对土样开裂的影响最为明显,裂隙参数变化幅度最大,随着干湿循环次数的增加,块区个数、裂隙率、分形维数、节点个数等相关裂隙网络参数都逐渐增大,而裂隙平均长度和块区面积逐步减小;2运用最小二乘法对土样表面裂隙参数关系进行分析非常有效,拟合结果合理,预测精度较高;3裂隙的节点个数、块区个数、裂隙率和分形维数能很好地表征其他裂隙网络参数,可以简化对裂隙的量测.     

膨胀土裂隙发育与土体状态的关系研究

不同状态的膨胀土在干湿循环下裂隙发育的最终程度不同。为寻求应力状态、膨胀力与最终裂隙发育程度的关系,取样自云南文山盆地普者黑机场区域膨胀土,进行荷载状态下干湿循环等试验。试验结果:膨胀土最终裂隙发育程度与所受载荷关系密切,单位面积裂隙长度平均值由5 k Pa载荷下的15. 32 mm/cm~2减少至40k Pa载荷下的10. 56 mm/cm~2;相同载荷作用下,单位面积裂隙长度平均值与膨胀力呈正相关,由土样膨胀力12. 76 k Pa对应的9. 78 mm/cm~2增至土样膨胀力39. 52 k Pa对应的11. 39 mm/cm~2。表明膨胀土最终裂隙发育程度受载荷制约,并与自身膨胀力有关,而裂隙展布则受含水率梯度分布影响。