透明黏土可视度及物理力学特性研究

透明土是用于岩土工程模型试验可视化研究的一种重要材料,明确其可视度控制因素与物理力学特性具有重要的意义。采用#15白油与正十二烷作为孔隙液体,无定形硅粉作为固相材料,通过对比不同的孔隙液体配比和掺入硅粉的质量比,发现可视度达到最佳时的配比为15号白油∶正十二烷=10∶3(体积比),孔隙液体∶无定形硅粉=1.5∶1(质量比)。针对最佳可视度的透明黏土进行了变形与强度特性试验,试验结果表明透明黏土属于高压缩性土,并且与天津滨海软黏土的压缩变形特征相近,二者压缩系数和压缩模量相差在10%以内;固结快剪试验表明当透明黏土的当应力水平较低(不大于200 kPa)时,透明黏土的抗剪强度指标可以取c≈11 kPa,φ=14°～18°,当应力水平较高(大于200 kPa)时,可以取c=20.28～22.62 kPa,φ≈17°。     

受铅污染的土-膨润土竖向隔离墙材料的压缩及渗透特性试验研究

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地修复工程中。由于黏土与污染液的相互作用,隔离墙的工程性质将发生改变。通过一维压缩固结试验,研究高岭土-膨润土系竖向隔离墙材料与硝酸铅溶液相互作用下的物理性质、压缩固结和渗透特性的改变规律,并给出机理解释。引入评价天然重塑黏土的压缩和渗透特性的归一化孔隙比e /e_L和孔隙指数I_v概念,进一步评价分析受铅污染土-膨润土系竖向隔离墙材料的压缩和渗透特性。     

天然结构性软黏土一维压缩性状模拟

通过比较天然软黏土原状样一维压缩曲线与基于重塑土一维压缩曲线确定的定量变化规律,建立了天然软黏土屈服后压缩曲线的定量预测方法,给出了与重塑土一致的压缩参数定量表达式,通过搜集已有文献中41个天然原状土样一维压缩试验数据,验证了定量公式的有效性和适用范围,并说明天然软黏土屈服后的压缩性状与土结构性无关。     

上海黏土一维压缩特性的试验研究

虽然上海黏土的压缩特性已得到了广泛研究，但是关于上海黏土的压缩特性特别是其长期压缩特性与国际上其他天然黏土的比较相对较少。采用取自上海浦西某基坑不同深度的原状土样进行一系列常规及长达70 d的长期一维压缩试验。主要目的是为了研究上海黏土的压缩特性尤其是其次压缩特性，并与国际上其他典型黏土进行比较。试验结果表明：上海黏土的压缩指数C_c相对较小，分布在0.43～0.50的范围之内。研究发现固结压力小于或接近前期固结压力时，次压缩系数C_??基本不变，然而当固结压力大于前期固结压力时，次压缩系数C_??随时间急剧减小。与其他典型黏土相比，上海黏土的C_??/C_c值略大于无机质黏土及粉土的下限值。按照Mesri (1973)提出的以次压缩系数为基础的土体划分标准，可以将上海黏土划分为低至中等次压缩性土体。     

玻璃砂透明土变形特性三轴试验研究

玻璃砂透明土是一种由玻璃砂、正十二烷和15号白油按质量比1∶4的混合液体制备而成的新型人工合成透明土;该材料具有透明度高,与天然土体相似度更好等优点,可以用于基于透明土材料的可视化模型试验。为了研究其变形特性,对不同级配的玻璃砂透明土,进行三轴固结不排水剪切试验和三轴固结排水剪切试验,并与同等条件下的福建标准砂试验结果进行对比分析;测得固结不排水剪应力-应变曲线、以及孔压应变曲线形态等工程特性。试验结果表明,随着相对密度的增加,玻璃砂的应力-应变关系从应变硬化型向应变软化型过渡,破坏时的孔压系数A_f降低,变形模量变大;与标准砂相比,玻璃砂透明土的应力-应变曲线峰值来的相对更慢一些。     

重塑黏土次固结性状的变化规律与定量评价

通过对6种不同的天然沉积土重塑样进行一维压缩次固结试验,明确了重塑黏土次固结变形的主要影响因素为孔隙比与对应于液限的孔隙比,得出了重塑黏土的次固结系数随着固结压力的增大和孔隙比的减小而减小,且相同孔隙比下次固结系数随液限的增大而增大的规律。定义了ln(1+e)-lnt双对数坐标下的次固结系数CαL,提出了双对数坐标次固结系数与液限孔隙比的定量关系表达式,为重塑黏土提供了简便实用的次固结变形计算方法,也为进一步完善Burland等提出的固有压缩概念与压缩理论奠定试验基础。     

深厚结构性软土地基的一维固结

1　前　　言 软土广泛分布于我国沿海、内河两岸和湖泊地区 ,厚度可达几十米甚至上百米 ,许多建筑物 (如高速公路、国际机场、大型油罐等 )建在软土地基上 ,因此对天然软土工程性质的研究具有重要意义。大多数天然土都有一定的结构性 ,结构性对土的工程性质有强烈影响[1] 。张诚厚对湛江黏土和上海黏土[2 ] ,Ｙｏｎｇ对Ｌｅｄａｃｌａｙ的研究表明[3] :结构性原状黏土具有明显的结构屈服应力 ,当应力增加到结构屈服应力附近时 ,则固结系数急剧降低 ,然后趋于重塑土固结系数 ,渗透系数也有相似的规律。大量试验和工程实测结果表明 :当压应力达到其结构屈服应力时即伴随土体结构的大量破坏 ,此时土体的压缩     

海陆交互相沉积软土固结效应

海陆交互相沉积软土是珠江三角洲内广泛分布的不良地基土，土类主要为含粉细砂的淤泥和淤泥质黏土，基本力学特性较一般海相软土有所不同。基于广州南沙万顷沙组（Q₄W）灰黑色淤泥质土的一系列室内试验成果，系统分析和研究了土体固结作用对基本力学特性的影响，包括渗透特性、剪切强度特性、次固结特性、直接剪切蠕变特性、三轴压缩蠕变特性、回弹特性等，提出了考虑固结效应的量化分析方法。为适应工程需要，这些分析方法所涉及的参数大多可通过简单／常规的试验方法确定。     

透明土与标准砂压缩变形特性对比试验研究

人工合成透明土模拟天然土体,以研究土体内部位移场和渗透场等问题的可视化模型试验方法逐渐得到相关工程技术人员的认可与应用;然而,针对不同类型人工合成透明土的压缩变形特性的研究却相对较少。基于熔融石英砂和无定形二氧化硅这两种固体颗粒材料,开展不同孔隙液体、粒径范围及相对密实度等情况下的单向压缩试验;分析不同制配方法和制配材料所制配成的透明土材料的压缩变形特性,并与福建标准砂、Toyoura砂的单向压缩试验进行对比分析。同时,针对典型透明土土体在载荷板作用下的土体内部位移场进行了简要对比分析。试验结果表明,本文试验条件下,由蔗糖溶液制配的熔融石英砂透明土压缩性相对于由混合油及溴化钙溶液制配的压缩性更接近天然砂土;熔融石英砂相对于无定型二氧化硅更适合模拟天然砂土;与福建标准砂相比,透明土材料的压缩性相对较大,且目前模型试验中常用的0.5~1.0 mm粒径制配成的透明土压缩性相对更大,值得相关研究人员重视。     

天然沉积软黏土的次固结变形机理分析

土体在天然沉积过程中由于时间效应会产生次固结变形和结构性,两者都使土体的固结屈服压力增大,传统Bjerrum次固结模型无法解释后者的机理,也无法描述结构性土的次固结变形特性。通过天然沉积结构性土的次固结试验,基于Burland提出的孔隙指数Iv和固有压缩曲线ICL,分析了结构性土的次固结变形机理。当固结压力小于固结屈服压力时,天然沉积结构性土的结构强度抵抗了孔隙的压缩势,压缩曲线与固有压缩曲线间的距离△Iv随压力增大而增大,该阶段存在稳定的土颗粒骨架结构,土颗粒的蠕动变形受抵抗,导致几乎不产生次固结变形;而当土体处于临界屈服状态时,土结构强度受破坏,孔隙压缩势的抵抗作用消失,大孔隙骨架坍塌,Iv发生骤减,土颗粒的蠕动变形剧烈,次固结系数骤增出现峰值;△Iv随固结压力的进一步增大而减小,次固结系数的变化表现出与△Iv密切的线性相关性;基于天然沉积土SCL压缩曲线说明了天然沉积土的次固结变形不可能无限发展。     

低固结压力下土–膨润土防渗墙填料渗透和扩散系数测试

渗透和扩散是污染物在防渗屏障中迁移的重要方式,当前对低固结压力下土–膨润土防渗墙渗透系数和扩散系数测试是否必须采用柔性壁渗透仪、是否必须对试样进行固结尚无统一看法。按土–膨润土防渗墙施工工艺制备填料,使用柔性壁渗透仪测试了30,50和100 k Pa有效固结压力下填料渗透系数,进行刚性壁土柱渗透–扩散试验测试了10 k Pa固结压力下填料渗透系数和扩散系数,基于加速沥出试验原理提出快速测定高塌落度填料有效扩散系数的透析试验方法。柔性壁渗透试验结果表明,填料流入和流出渗透系数均随水力梯度增大而增大,存在起始水力梯度,柔性壁渗透试验的起始水力梯度在6.82~8,随固结压力由30 k Pa增至100 k Pa,渗透系数由5.21×10~(-8)降至3.78×10~(-8) cm/s。10 k Pa固结压力下,刚性壁渗透–扩散试验测得起始水力梯度为5.67,渗透系数为7.14×10~(-8) cm/s,试验不存在侧壁渗漏,填料中Cl~-有效扩散系数为3.12×10~(-6) cm~2/s。透析试验填料未经固结,测得有效扩散系数为4.45×10~(-6) cm~2/s。掺入6.02%膨润土后,粉土渗透系数降低约4个数量级,有效扩散系数仅降低约一半,扩散将是膨润土系防渗墙中污染物迁移的主要方式。     

冻结状态青藏粉质黏土的渗透系数测量研究

粉质黏土在青藏高原多年冻土地区广泛分布,为了充分认识其在冻结状态下的渗透性质,开展了一系列渗透试验测量了在-0.6℃~0.1℃条件下含水率为50%的青藏粉质黏土的渗透系数。结果显示:在高负温区间内,冻结粉质黏土的渗透系数处于8.22×10~(-11)~7.19×10~(-9) cm/s之间;另外,渗透系数与土温之间呈现出幂函数关系,土温越接近于0℃,渗透系数增大越快;冻土的渗透系数表现出随着未冻水体积含量的增加而快速增大的趋势。渗透性的存在可测意味着高温冻土在外荷载下会存在固结作用。     

基于钻进参数的岩土地层结构识别技术与方法

岩土地层结构是影响工程稳定与安全的重要因素,是地质及岩土工程勘测的主要内容。研发了一种地层地质界面识别系统,阐述了其基本组成和工作原理,建立了钻进过程识别码及岩土地层结构实时识别方法;通过花岗岩地基钻进试验研究,确定了岩体风化等级以及土层/散体、碎裂岩体及整体岩体结构的比能值范围,建立了金刚石钻进比能的地层结构分级标准,比能值分别是土层及散体为0.0017~0.6955 k N·m/cm3,碎裂岩体为0.0258~0.9798 k N·m/cm3,整体岩体为0.0018~2.4935 k N·m/cm3。研究结果表明,该方法与岩土勘测结果一致,可用于地层地质及岩土地层结构的实时识别,为岩土工程智能勘测提供了新的途径。     

竖井抽水下垃圾填埋场渗滤液运移规律研究

城市固废由于组成成分的多样性及分层填埋等原因,导致渗滤液运移存在明显的优先流及各向异性现象。在成都某填埋场开展多口竖井抽水及水位恢复试验,同时结合高密度电法技术(ERT)现场大尺度研究渗滤液分布及运移规律。多口竖井水位恢复试验显示填埋体内渗滤液运移具有明显的不均质性,表现为同一填埋场不同位置的竖井抽排性能差异较大,竖井周围垃圾渗透系数值分布范围为2.35×10-5~3.90×10-4 cm/s。竖井抽水下周围监测井的水位异常变化表明渗滤液补给存在明显优先流特征。ERT监测渗滤液抽水及回灌过程中堆体内电阻率变化,进一步揭示了现场渗流存在显著的各向异性和优先流特征,主要渗流路径与水平向呈0~30°。     

宽级配砾质土防渗性能研究

宽级配砾质土是一种性能良好的防渗料,然而土体的细粒含量、细粒物理特性、击实功以及颗粒级配等多种因素均对其渗透系数有很大的影响。针对以上因素对宽级配土的渗透系数影响因素展开试验研究。采用不同细粒含量、不同种类细粒部分以及不同级配的宽级配砾质土进行室内变水头渗透试验,探究这些因素对渗透系数的影响规律。试验结果表明:宽级配砾质土的渗透系数随着细粒含量的升高先迅速降低后趋于平稳;随着细粒料液限和塑性指数的增加,宽级配砾质土的渗透系数逐渐降低;以粉质黏土和黏土为细粒料的宽级配砾质土的渗透系数均随击实功的增加呈指数函数形式下降;粗粒料级配连续性越好,宽级配砾质土渗透系数越低。根据大坝心墙渗透系数小于1×10~(-5) cm/s的防渗要求,提出了以界限含水率和细粒料百分比为控制指标的宽级配土防渗料的控制标准。     

红黏土覆盖层水力参数演变规律与防渗设计讨论

以红黏土为对象,通过室内单元体并结合填埋场现场原位试验,从建设施工和建成后长期服役两个不同时间尺度对土质覆盖层水力参数开展了5a的跟踪监测;分析对比了从实验室到现场、从建设施工到建成长期服役水力参数的劣化衰减规律.结果 表明:①5a长期服役中,无植被红黏土覆盖层入渗系数从10-7 cm/s增大到10-3 cm/s,增大...     

Utilisation of transparent synthetic soil surrogates in geotechnical physical models: A review

Efforts to obtain non-intrusive measurement of deformations and spatial flow within soil mass prior to the advent of transparent soils have perceptible limitations. The transparent soil is a two-phase medium composed of both the synthetic aggregate and fluid components of identical refractive indices aiming at attaining transparency of the resulting soil. The transparency facilitates real life visualisation of soil continuum in physical models. When applied in conjunction with advanced photogrammetry and image processing techniques, transparent soils enable the quantification of the spatial deformation, displacement and multi-phase flow in physical model tests. Transparent synthetic soils have been successfully employed in geotechnical model tests as soil surrogates based on the testing results of their geotechnical properties which replicate those of natural soils. This paper presents a review on transparent synthetic soils and their numerous applications in geotechnical physical models. The properties of the aggregate materials are outlined and the features of the various transparent clays and sands available in the literature are described. The merits of transparent soil are highlighted and the need to amplify its application in geotechnical physical model researches is emphasised. This paper will serve as a concise compendium on the subject of transparent soils for future researchers in this field.     

天津滨海吹填泥浆的自重沉降固结特性研究

以天津滨海新区吹填泥浆为研究对象,对初始含水率w_0=200%~2000%的泥浆开展长达100 d的自然沉降模型试验,研究吹填泥浆的自重沉降固结规律与形成土的微观结构特性,据此提出吹填工程设计的控制指标,为吹填工程的设计与施工提供可靠的技术支撑。结果表明,天津吹填泥浆的沉降类型主要是沉积沉降和固结沉降,沉积沉降过程分为絮凝阶段、阻碍沉降阶段、自重固结阶段。含水率临界值(或土的形成含水率)w_0*=400%,且w_0*与液限w_L具有较好的线性关系。初始含水率w_0≤w_0*,发生固结沉降,沉降量可以用一维固结理论计算;w_0w_0*,发生沉积沉降,沉降量可以用沉积规律计算。土的形成孔隙比e_0*=10.92;沉降稳定时间Tc可用Tc=159(w_0/w_L)~(-1)计算;稳定孔隙比e_c可由分段公式计算,e_c=0.08+5.4(e_0≥13.65),e_c=0.4+1.03(e_013.65);絮凝屈服应力P_s=0.3 k Pa,界限孔隙比e_s=6.4。研究还表明,泥浆沉降过程其实是絮凝屈服应力与有效应力相互影响的过程,进而产生不同的沉降特征;吹填形成土在平行于沉降方向为絮凝结构,而垂直沉降方向呈堆叠结构。     

剪切应变速率对淤泥土力学性状影响试验研究

为研究剪切应变速率对高含水量淤泥土力学性状的影响,运用SPAX-2000真三轴测试系统进行了不同周围压力和不同应变速率的固结不排水剪切试验,分析了淤泥土不排水抗剪强度和孔隙水压力随应变速率的变化规律。试验结果表明,高含水量淤泥具有“应变速率软化”现象。在剪切过程中(应变速率为10^-6/s～10^-2/s),淤泥土不排水抗剪强度随剪切应变速率增长而增长,符合指数变化规律;根据试验数据,建立了经验方程式,并求得其应变速率参数η_e1为0.130 5,η_e2为0.131 9;当变率增长10倍时,淤泥土的不排水抗剪强度增长率为13.12%。不同于强结构性黏土,淤泥土的强度随剪切应变速率呈渐进性变化,未出现明显临界速率转折点。在加载初期,孔隙水压力增长和最大孔隙水压力受应变速率影响较明显;在试验过程中,孔隙水压力变化具有一定波动性和滞后性。