南水北调中线膨胀土/岩微观特征及其性质研究

对南水北调中线工程典型的强、中膨胀土/岩开展室内土工试验与X射线衍射试验,研究了其矿物成分及与胀缩性指标的关系,利用扫描电镜SEM图像进行了微观结构的定性分析,并基于MATLAB软件对孔隙和微结构单元体的微观特征进行了定量化研究,探讨了不同类型膨胀土/岩的颗粒形态、结构类型、裂隙分布等微观特征及其与工程特性的关系。结果表明：膨胀土/岩中的蒙脱石等黏土矿物含量高,强膨胀土/岩以絮凝结构,扁平状聚集体与卷曲片状颗粒为主,中膨胀土/岩以紊流状、粒状堆叠结构为主,片状聚集体与单粒体并存,前者微裂隙发育且定向性明显,孔隙比大,孔隙分形维数与颗粒尺寸小于后者。膨胀土/岩微结构单元圆形度低,复杂度高。膨胀岩定向排列特征显著,颗粒分形维数小,颗粒分形维数与膨胀潜势和孔隙比的变化规律一致。微观组分和结构特征与物性指标分别呈线性关系与负指数幂关系。     

广州软土固结过程微观结构的显微观测与分析

 利用环境扫描电子显微镜(ESEM)对珠三角典型的广州金沙洲软土固结过程土样的微观结构进行观测，基于观测所得的显微照片分析软土在不同固结压力下微结构的尺度、形状、定向性等微结构特征及其变化规律，并采用计算机图像处理软件定量分析软土的微孔隙率、结构单元体分布角等微结构参数随固结压力的变化规律。根据显微观测照片的分析获得随着固结压力的增加结构单元体不断变大、微孔隙率减小、垂直于固结压力方向的集合体形状增长、结构单元体的定向性有所提高以及孔隙分布分维呈下降趋势并逐步稳定等有价值的结论。     

新老混凝土粘结界面的微结构及与集料-水泥界面的差异

新老混凝土粘结界面的性能在很大程度上将由其微观结构来决定。在大量宏观和微观试验研究的基础上 ,提出了粘结界面的微结构模型 ,并分析了微结构的生成机理、组成和形貌特征。与已有较多研究的集料 -水泥界面模型进行了进一步对比 ,指出了它们之间的重要差异。最后分析了微结构与宏观力学性能的关系     

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。     

106国道黄石段膨胀土结构特性研究

自由膨胀率是膨胀土判别和分类的一项重要指标,研究自由膨胀率特征与膨胀土结构特性关系有着重要意义。该文依托106国道黄石段边坡治理,开展了对该段路膨胀土自由膨胀率及其结构特性的一系列试验研究,分析了黄石段膨胀土的主要物理化学性质及微观特征。研究表明:106国道黄石段沿线膨胀土自由膨胀率与反映膨胀本质的指标蒙脱石的含量,以及液限、塑性指数等间接性判别指标具有较好的相关性;通过进一步微观分析总结出膨胀土的物理化学性质与水理性质主要受膨胀土的物质组成控制,而膨胀土的胀缩性、强度特性以及变形性质,则在很大程度上取决于膨胀土的结构特征。     

非饱和膨胀土的结构模型和力学性质的研究

 博士学位论文摘要　主要研究了膨胀土的结构模型和力学性质, 取得了以下几方面的成果:(1) 建立了膨胀土微结构的数学模型, 运用分形几何理论研究膨胀土的粒度分布和膨胀土微孔隙表面的特征; 建立粒度分布的分维与膨胀土的成因类型、膨胀特性、力学特性的相关关系; 研究了粒度分布的分维与压力(围压) 的关系, 随着围压增加, 粒度分布的分维增大。(2) 根据非饱和膨胀土微结构的分形模型, 导出了其水份特征曲线方程, 并由此得到了非饱和膨胀土的导水规律与含水量的相关公式。(3) 建立了膨胀土的结构性强度理论。根据工程实践提出了结构性凝聚力和结构性内摩擦角的概念,结构性内摩擦角和结构性凝聚力是指原状非饱和膨胀土的内摩擦角和凝聚力。对于膨胀性不强的膨胀土,结构性内摩擦角与饱和膨胀土的有效内摩擦角相等; 结构性强度是由非饱和土的溶质吸力和基质吸力引起的强度。根据非饱和膨胀土的结构模型, 建立非饱和膨胀土的结构性强度理论; 用非饱和土三轴仪研究了非饱和膨胀土的强度特征, 并用试验结果证实了非饱和土的结构性强度理论。(4) 分析了膨胀力与含水量和干密度的相关性, 讨论膨胀力对地基承载力的影响, 修正了太沙基承载力公式, 使之适用于膨胀土地基。(5) 建立了膨胀土的膨胀变形的相关公式。用压缩仪研究了宁夏膨胀变形特征, 建立了膨胀量与压力和初始含水量的相关公式; 膨胀变形的机制是膨胀矿物与水之间的相互作用, 运用这个机制解释了膨胀变形的试验结果; 建立了膨胀变形的物理模型, 很好地解释了膨胀变形的试验结果。(6) 建立了膨胀土的弹塑性本构模型。在饱和土的弹塑性本构关系中增加吸力作为独立的应力状态变量, 从而得到非饱和土的通用弹塑性本构关系; 用椭圆2抛物线双屈服面研究了非饱和膨胀土的应力2应变关系; 用非饱和土的三轴试验研究了非饱和膨胀土的本构模型, 得到非饱和膨胀土的LC 屈服面, P r～ us 屈服面, 用数值模拟方法计算了宁夏膨胀土的应力应变关系曲线, 与试验结果一致。     

黏土微结构参数的相关分析和主成分分析

将统计学中的相关分析和主成分分析方法引入到对土微结构参数的研究之中,并给出了具体分析方法。从而不仅可以消除不同微结构参数在反映土体内部机理方面存在的"部分信息重复"现象,而且可以大大降低微结构参数的维数。根据对累积贡献率的要求不同,可以用不同数目的主成分近似表达所有微结构参数携带的大部分信息,这使得微结构参数的广泛应用成为可能。降维得到的主成分指标,可以用来建立本构方程、强度准则等土力学关系,以反映土微结构特征与宏观力学现象之间的固有联系;并可以利用建立的关系研究土微结构再造过程。对由64幅SEM照片组成的黏土样本进行的域微结构分析表明,微结构参数之间存在明显的"信息重复"现象,2个主成分就可以反映6个原始微结构参数95.28%的信息,从而达到了降维目的。     

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     

基于电阻率法的膨胀土吸水膨胀过程中结构变化定量研究

针对非饱和黏性土结构定量研究中存在的困难以及现有的土的结构性研究方法所存在的不足,引入能同步反映土的微结构变化的电阻率方法,探讨土的电阻率方法在黏性土微结构定量研究中的应用。通过膨胀土击实样的无荷膨胀试验,同步测定土样的竖向电阻率与横向电阻率,计算出土的电阻率结构性参数指标,包括土的竖向与横向结构因子、平均结构因子、各向异性系数与平均形状因子的大小,通过研究土样吸水膨胀过程中的土的电阻率结构性参数指标的变化规律,建立描述膨胀土微结构变化的电阻率评价方法。试验结果表明,土的电阻率方法具有连续、快捷与测试方便等优点,其结构性参数指标可有效用于土的微结构变化定量研究。     

合徐合安高速公路膨胀土的胀缩特性

研究合徐、合安高速公路经过地区的膨胀土的膨胀特性,对采自十个县市的具有代表性的膨胀土进行了一系列试验,包括:X射线衍射、扫描电子显微镜、阳离子交换量以及土的物理力学等试验.研究发现:膨胀土的膨胀特性主要受其粘土矿物成分、土粒自然分散程度、阳离子交换能力以及微结构特征等因素的影响.在研究膨胀土的膨胀特性时,应对上述的几个因素,特别是粘土矿物成分和微结构特征做进一步研究.     

改良膨胀土的微结构变化规律电阻率法研究

通过改良膨胀土养护过程中的同步横向和竖向电阻率测试,由测试结果计算出改良膨胀土的电阻率结构性参数,包括平均结构因子、各向异性系数以及平均形状因子的大小。通过对电阻率结构性参数在养护过程中变化规律的研究,定量分析掺灰改良膨胀土养护过程中的微结构变化规律。养护过程中的平均结构因子、平均形状因子以及各向异性系数分别代表了土的...     

非饱和膨胀土的三轴试验研究

用改装可测吸力的三轴仪，研究了宁夏膨胀上的变形性质和强度特性。试验结果表明，含水量（吸力）决定了上样的变形行为，并影响了土样的强度；随着含水量增加，土样的塑性应变量增加，强度减小。文中还研究了随吸力的变化规律及非地和上强度理论中的状态变量的选取方法。     

某些膨胀土的基本性质研究

本文就笔者搜集到的几种不同的膨胀土样进行了基本特性研究,如物质组成、物理化学性质、微观结构等。特别是对影响膨胀土胀缩特性的某些因素作了较深入的研究。对表征膨胀土胀缩特性的某些因素,如风干(或吸着)含水量、单位干土重的自由膨胀体积以及膨胀土分类图首次法等被用来研讨膨胀土,并在文中作了初步的讨论。     

降雨入渗条件下的膨胀土边坡稳定性分析

考虑膨胀土的开裂性,研究了雨水入渗条件下的膨胀土边坡的渗流规律,进行了相对应的稳定性分析。通过考虑和不考虑裂隙时的膨胀土边坡稳定性的比较,表明二者具有很大的差异性。通过与现场实际情况相比较说明,在研究降雨入渗条件下的膨胀土边坡稳定性时,考虑土体的开裂性是十分必要的。     

非饱和膨胀土的弹塑性本构模型研究

Alonso(1999)提出的膨胀土模型存在着微观结构参数难以确定的缺点。本文在阐述膨胀土干湿循环试验后,对膨胀土的结构特征进行了分析,并研究了膨胀土的微观变形机理。认为膨胀土宏观上的胀缩塑性变形是由两部分塑性变形组成,一部分是微观结构层次中集聚体胀缩变形耦合后形成的微-宏观结构耦合变形,另一部分是宏观结构塑性变形。由此,本文改进了膨胀土模型,利用宏观结构层次的参数和微-宏观结构变形耦合参数t计算前部分变形,而后部分变形仍按低塑性非饱和土的弹塑性变形计算。最后通过计算实例表明:模型的结论与试验相近。     

苏丹某变电站膨胀土地基处理

介绍了苏丹膨胀土地区岩土地质情况,通过综合分析各种膨胀土地基处理措施,研究得出针对某变电站工程的最佳地基处理方法,为类似工程及在相似膨胀土地区进行工程设计提供了参考.     

考虑微观孔隙结构的非饱和土水–力耦合本构模型

非饱和土在应力和水力路径的作用下均会产生微观孔隙结构的变化,同时,不同的孔隙类型和结构也会对非饱和土宏观水力、力学特性产生不同的影响,尤其是在膨胀土、压实黏土等双孔结构土中,这种影响尤为显著。以Wheeler建立的非饱和土水–力全耦合模型(GCM)为理论框架,引入有效饱和度来描述土体内部宏观和微观孔隙对水–力特性的不同影响,提出考虑孔隙结构影响的Bishop有效应力表达式,建立了各向等压状态下考虑微观结构的非饱和土水–力耦合本构模型,并实现了模型的预测功能。通过与非饱和土等向压缩试验结果的对比,初步验证了所建立模型的合理性和有效性。