粘性土的微观结构分析技术研究

重点介绍了工程粘性土微观结构研究方面的一些新技术、新成果和新发展,主要包括供扫描电镜(SEM)分析用的处理高含水量土样的冷冻刀切干燥法、定量评价粘性土微观结构的图象处理技术、测定粘性土粒间胶结物化学成分的EDX技术和无损伤探测土体内部结构的CT技术.     

关于粘性土击实过程中微观结构定量评价的讨论——-与施斌同志商榷

关于粘性土击实过程中微观结构定量评价的讨论---与施斌同志商榷刘松玉（东南大学岩土工程研究所，南京，２１００９６）微观结构是决定土的工程性质的重要因素，近年来，随着电子显微镜技术的发展，微观结构研究取得了长足的进步，如何定量描述微观结构是各国学者正努...     

各向异性粘性土蠕变的微观力学模型

根据土蠕变的速率过程理论、塑性滑动理论和虚功原理，从土的微观结构的角度，建立了各向异性粘性土蠕变的微观力学模型，给出了模型的数值解，首次确定了粘粒定向分布函数。以淮阴三种粘性土为研究对象，用上述模型对其试验结果进行了拟合。拟合结果表明所建立的模型是一个比较合理和有效的模型。     

粘性土微观结构定量研究中的几个热点课题——-兼答刘松玉同志

粘性土微观结构定量研究中的几个热点课题---兼答刘松玉同志施斌（南京大学地球科学系，２１００９３）刘松玉同志对笔者“粘性土击实过程中微观结构的定量评价”（发表于《岩土工程学报》１９９６年第４期，以下简称“原文”）一文所提出的疑问和进行的讨论十分有益，...     

粘性土击实过程中微观结构的定量评价

本文应用Ｖｉｄｅｏｌａｂ图像分析系统，对粘性土在击实过程中形成的５种微观结构类型进行了定量评价，这些定量指标包括孔隙比、平均孔径、平均形状系数、定向角分布、主定向角、各向异性率等，并引进了一个反映微观结构单元体排列有序性的定量指标---概率熵。最后根据定量分析结果，对粘性土击实特性的内在机理进行了分析     

受压花岗岩砂质粘性土结构性的试验及研究

通过引入应力综合结构势来分析花岗岩砂质粘性土的结构性.以深圳宝安区新龙园二期工程施工工地的砂质粘性土为例,对土样进行原状、饱和、重塑状态下的压缩试验,得到结构性参数曲线,得出含水量、干密度及压力的变化对砂质粘性土的结构性有显著影响的结论.     

土体中惰性孔隙及其物理力学属性的研究

不同种类的土 ,当物理性质相同时会有不同的力学性质 ,这是因为土的成分尤其是结构不同。本文以特殊土为例从微观角度来研究土中不同力学属性孔隙及其存在条件 ,提出粘性土中惰性孔隙和敏感性孔隙的概念和特征 ,并对它们的物理力学属性进行分析和讨论     

某区域超软淤泥土处理分析

分析了大连某区域超软淤泥土的颗粒组成,比较了国内典型地区超软淤泥土的活性指数,基于粘性土微观结构研究成果,设定大连某区域超软淤泥土的基本结构特征,提出了解决超软淤泥土的思路和技术路线。     

膨胀土微观测试技术与分析方法的研究进展

膨胀土的微观研究可分为定性研究和定量研究,膨胀土微观测试技术也可分为定性微观测试技术和定量微观测试技术。在扫描电镜技术基础上,归纳总结了其他微观测试技术,并从中探讨膨胀土微观研究的发展历程和现状,最后总结了目前常用的分析方法,得到了以下结论:(1)虽然目前有着许多的定量测试技术,但是膨胀土微观结构的研究仍大多在定性描述方面;(2)土的微观结构研究程度与所用的观察手段密切相关,正逐步从对土体微观结构进行单独的定性研究向着定性与定量研究相结合的方向前进,未来或许将会出现单独的定量研究;(3)扫描电镜、压汞法和分形理论相结合的方法是研究土体微观结构的有效方法。     

支护结构上水土压力计算微观分析

以土体渗流为基础，通过对土颗粒间孔隙水状态的微观分析，结果表明：非粘性土的孔隙水是连通的，宜用水土分算方法计算水土压力；粘性土团粒间孔隙水的连通状态决定于团粒接触点附近渗透结合水膜的粘滞力和外界水力梯度的渗透力之间平衡状况；计算粘性土的水土压力时，微观分析认为，水土压力分算与合算是粘性土水土压力计算的最大和最小极限值。基坑几乎无渗流时，宜用水土合算方法计算。实例分析认为，存在渗流作用时，用水土分算方法计算水土压力偏于安全。     

基于GIS的黏性土微观结构的分形研究

介绍了一种利用图象处理技术结合地理信息系统(GIS)软件的数据提取技术,从而计算土体中颗粒形态分形维数的方法,讨论了在图象处理过程中阙值的确定方法。通过对郧县膨胀土土样微结构图象分析,论证了黏性土微观结构的分形特征,并分析了分形维数与土体微观结构类型间的关系。     

基于微结构参数的饱和软土工程性质的研究

利用液氮冷冻制样、扫描电镜和计算机图像处理技术,采用多元逐步线性回归的方法,对广东科学中心46组饱和软土试样的颗粒分布分维值、孔隙分布分维值、孔隙度、孔隙总面积、孔隙总个数、平均孔隙周长、孔隙平均直径及孔洞的复杂度等微结构参数与压缩系数、压缩模量、内聚力和内摩擦角等宏观工程性质参数的关联性进行了分析,初步探讨了饱和软土微结构参数对工程性质的影响,为饱和软土微观结构力学理论的进一步发展提供了思路和方法。     

Effect of discrete fibre reinforcement on soil tensile strength

The tensile behaviour of soil plays a significantly important role in various engineering applications. Compacted soils used in geotechnical constructions such as dams and clayey liners in waste containment facilities can suffer from cracking due to tensile failure. In order to increase soil tensile strength, discrete fibre reinforcement technique was proposed. An innovative tensile apparatus was developed to deter- mine the tensile strength characteristics of fibre reinforced soil. The effects of fibre content, dry density and water content on the tensile strength were studied. The results indicate that the developed test apparatus was applicable in determining tensile strength of soils. Fibre inclusion can significantly in- crease soil tensile strength and soil tensile failure ductility. The tensile strength basically increases with increasing fibre content. As the fibre content increases from 0% to 0.2%, the tensile strength increases by 65.7%. The tensile strength of fibre reinforced soil increases with increasing dry density and decreases with decreasing water content. For instance, the tensile strength at a dry density of 1.7 Mg/m^3 is 2.8 times higher than that at 1.4 Mg/m^3. It decreases by 30% as the water content increases from 14.5% to 20.5%. Furthermore, it is observed that the tensile strength of fibre reinforced soil is dominated by fibre pull-out resistance, depending on the interracial mechanical interaction between fibre surface and soil matrix.     

基于非饱和黏性土桩土界面剪切特性试验研究

通过自制的大型恒刚度直剪仪对非饱和黏性土进行桩土界面剪切试验,探讨了非饱和黏性土桩土界面剪切特性及受黏性土饱和度的影响规律。试验和研究结果表明:在分析了非饱和黏性土桩土界面土压力和孔隙水压力的变化规律后,得到桩土界面剪应力峰值和剪切破坏位移随黏性土饱和度的增大而降低的结论,同时还受界面粗糙度和法向应力的影响,界面粗糙度和法向应力越大,桩土界面剪应力峰值和剪切破坏位移越大,在法向应力不同时最大剪切破坏位移相差9.81~12.23 mm;桩土界面黏聚力在饱和度80%~90%时最大,摩擦角随着饱和度的增大呈衰减趋势,因此在桩基设计中需要考虑黏性土饱和度对桩土界面抗剪强度参数的影响,否则会使设计结果过于安全。     

Effects of oil contamination and bioremediation on geotechnical properties of highly plastic clayey soil

Leakage of oil and its derivatives into the soil can change the engineering behavior of soil as well as cause enviro nmental disasters.Also,recovering the contaminated sites into their natural condition and making contaminated materials as both environmentally and geotechnically suitable construction materials need the employment of remediation techniques.Bioremediation,as an efficient,low cost and environmentalfriendly approach,was used in the case of highly plastic clayey soils.To better understand the change in geotechnical properties of highly plastic fine-grained soil due to crude oil contamination and bioremediation,Atterberg limits,compaction,unconfined compression,direct shear,and consolidation tests were conducted on natural,contaminated,and bioremediated soil samples to investigate the effects of contamination and remediation on fine-grained soil properties.Oil contamination reduced maximum dry density(MDD),optimum moisture content(OMC),unconfined compressive strength(UCS),shear strength,swelling pressure,and coefficient of consolidation of soil.In addition,contamination increased the compression and swelling indices and compressibility of soil.Bioremediation reduced soil contamination by about 50%.Moreover,in comparison with contaminated soil,bio re mediation reduced the MDD,UCS,swelling index,free swelling and swelling pressure of soil,and also increased OMC,shear strength,cohesion,internal friction angle,failure strain,porosity,compression index,and settlement.Micro structural analyses showed that oil contamination does not alter the soil structure in terms of chemical compounds,elements,and constituent minerals.While it decreased the specific surface area of the soil,and the bio re mediation significantly increased the mentioned parameters.Bioremediation resulted in the formation of quasi-fibrous textures and porous and agglomerated structures.As a result,oil contamination affected the mechanical properties of soil negatively,but bioremediation improved these properties.     

基于GIS实现黏性土颗粒形态的三维分形研究

利用扫描电镜照片研究黏性土的微观结构是目前应用较为广泛的方法,但多数研究仍以定性为主,定量研究方法十分有限。介绍了利用分形理论定量研究黏性土微观结构的方法,并提出利用图像处理技术结合GIS数据提取技术,通过计算颗粒表面积和体积的方法获取土颗粒形态三维分形维数的方法。该方法简化了颗粒表面积和体积计算过程,提高了分维确定的工作效率。通过对计算图像分形维数的表面积–体积法和面积–周长法进行的对比分析,认为表面积–体积法更能够反应土体的三维特性。     

黏性土地层中盾构隧道开挖面支护压力计算方法探讨

 盾构隧道开挖面支护压力的确定一直是隧道工程界普遍关注的核心问题之一。对开挖面支护压力计算的6种模型进行深入的讨论,并在此基础上,针对黏性土地层的特点,修正著名的Horn筒仓模型,推导考虑土拱效应的黏性土开挖面支护压力计算公式。以钱江隧道工程为背景,详细分析开挖面支护压力7种确定方法的计算结果,论证各计算方法的工程实用性,并对计算参数的选取进行讨论,为类似工程提供重要的建议值。     

软土工程性质与微观结构关系的神经网络模型

软土的工程性质很大程度上取决于它的内部结构。通过对广州南沙地区软土的物理力学试验获取了土的物理力学性质指标,利用扫描电镜分析和图像处理技术获取了软土的微观结构参数。运用Matlab神经网络工具箱编程,建立了软土工程性质指标与微观结构参数的RBF神经网络模型。通过两个分析模型(模型Ⅰ和模型Ⅱ)的实例研究表明,RBF网络模型具有结构简单,计算速度快,精度高,泛化能力强、性能稳定的优点。该方法可以作为软土宏微观关系建模的有效途径和软土微观结构试验的有效补充,可为软土工程可靠性分析和软基处理设计提供参考依据。     

预压作用下软土固结蠕变及微观结构试验研究

为了揭示预压荷载作用下软土路基工后沉降的机理,开展了室内模拟真空、堆载以及真空—堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及微观结构试验。分析了在三种不同的预压作用下土体固结蠕变性状的不同和微观结构的变化机理。结果表明:在三种不同的预压荷载作用下,固结过程中,是真空—堆载联合预压条件下土体的沉降量最大,其次是堆载预压,最小的是真空预压。蠕变过程的沉降量是堆载预压的最大,其次是联合预压,最小的是真空预压。预压荷载作用下土体的固结和蠕变具有耦合效应;微观结构参数的变化受预压加载方式的影响。微观结构参数的变化率与宏观物性参数的变化率有相似的性质。     

从粘性土微观角度论述含水量对工程性质影响

从粘性土的微观角度论述了土的含水量变化对土质工程性质的影响，得出了土的含水量变化将引起土的物理、力学性质的变化，特别是含水量的变化对地基土的强度、承载力和土体变形影响较大的结论。