绿泥石及绢云母对西昌昔格达组粘土I_p影响的分析

为了查明层状硅酸盐绿泥石、绢云母对西昌钒钛钢铁新基地工程区昔格达组粘土塑性指数IP的影响,本文对工程区昔格达组粘土样品的矿物成分、化学成分及塑性指数进行了对比分析,并用一定粒径的市购石英粉末与绿泥石、绢云母、蒙脱石等矿物粉末按比例混合进行室内试验测定其阿太堡界限,对试验结果进行塑性分析,并运用最小二乘法原理对塑性指数与液限之间的关系进行了线性回归分析。研究结果还表明,绿泥石及绢云母含量均与工程区昔格达组粘土的塑性指数存在线性关系。     

黏土片与球状颗粒间范德华作用的简便计算方法

黏粒(黏土片)与非塑性粉粒间相互作用是控制粉质黏土/黏质粉土这一大类土体力学特性的关键因素之一,范德华力是两种颗粒间最主要的相互作用形式,也是饱和土真黏聚力的来源。然而,在土体宏微观关联理论分析、离散元模拟等研究中尚难以得到该力的解析解。为此,提出一种简便计算方法,其基本思想是将粉粒视为球体,将黏土片视为由规则排列的基本立方体构成,将问题转变为可实现的基本立方体与球状颗粒间的范德华作用求解。首先采用蒙特卡罗模拟,计算得到不同空间排列方式下基本立方体与球状颗粒间范德华作用力;随后,训练一个三层人工神经网络模型用于高精度拟合范德华力与两种颗粒空间关系参数的函数关系;最后采用叠加法即可简便求得黏土片与球状颗粒间范德华作用的合力与合力矩。结果表明,提出的简便计算方法准确性高、计算速度快,且拟合的模型参数适用于黏土片与土体中大于1μm的球状颗粒间范德华作用计算。     

含砾武鸣红黏土的击实性能与承载强度

取自广西武鸣的一种红黏土粗粒含量高,胶结作用明显,工程性质特殊。通过对三种不同级配的武鸣红黏土进行击实试验及CBR试验,结合其矿物组成,比较了粗粒含量以及含水率变化对填筑性能的影响。研究结果表明:天然武鸣红黏土颗粒组成中砾粒和粉粒含量较多,不同级配的击实土在最优含水率时,其浸水后的CBR均为最大值,虽然级配不同浸水后CBR值下降幅度不同,但三种土样浸水后CBR均趋向一个稳定的值,这一规律受红黏土的土质特点以及浸水前后土间毛细力、范德华力及化学胶结力变化所控制;饱和度较高时,武鸣红黏土的工程性能主要受控于土中的黏粒及具有黏粒特性的粉粒级团粒结构,大于0.5mm粗粒组的存在并不能提高泡水后CBR强度以及改善水稳定的范围,无法产生类似于掺加粗粒料对土性改良的效果。在最优含水率附近,天然级配的武鸣红黏土CBR满足规范对路堤及路床填料的要求。     

地下水对土体物理特性和地基承载力的影响研究

根据沈阳地区的地质勘察发现,耕土下多出现灰褐色粉质黏土或黄褐色与灰色条纹相间的粉质黏土,粉质黏土层下出现棕红色砂土,深处出现灰绿色砂土。地表水下渗为地下水的过程,分析地下水的淋虑作用和土层的形成原因有重要关系;根据实验室试验发现,土体用手捏较硬可定为硬可塑,但试验数据液性指数判断为软可塑,分析土体粘性颗粒弱结合水膜较厚,较硬土体含水率较大导致;含粉粒粉质黏土现场标贯击数为软可塑试验数据为流塑,分析为粉土颗粒保水能力差,在运输过程中水体析出使土体变软的缘故。对地下水上浮,砂土地基承载力变低,从抗剪强度与地基承载力关系角度出发分析力学原因,又从颗粒空隙细颗粒被带走土体颗粒变松散的物理特性角度分析,得出结论:地基承载力由滑动面上的抗剪强度积分得来,水位上升超载值下降,导致抗剪强度中的滑动面正应力减小,承载力变低。     

高速公路路基填料承载比影响因素研究

路基填料的承载比(CBR值)是土体抗局部剪切力(潜在强度)的反映,评价其路用性能的重要指标。为了研究影响粘性土CBR值的主要因素,结合河北省青(岛)银(川)高速公路工程实际,对15组填料进行了物理、理学试验。根据土样塑性指数相同,而CBR值差异很大的实验结果,从土体的颗粒组成、矿物成分以及粘土矿物成分几方面研究了其对填料CBR值的影响。得出有益的结论:在标准的试验方法和相同的试验条件下,对塑性指数相同的土体而言,影响CBR值的主要因素是土体中矿物类型及其含量的多少,其次为粘粒组颗粒曲线分布情况及粘粉比m。粘粉比m越大,CBR值越小。     

粉质黏土电化学阻抗特性

基于电化学阻抗在土体方面理论体系的不足,提出了用电化学阻抗谱(EIS)所拟合等效电路参数来表征土体结构和特性的方法。该方法通过测试粉质黏土在不同击实功、含水质量比、孔隙水中NaCl质量比和黏粒质量比下的电化学阻抗谱图,并利用Z-View软件拟合粉质黏土的等效电路,分析其等效电路参数与土体特性之间的物理意义。在含水质量比为9%时,粉质黏土的电化学阻抗谱呈现准Randles模型,随着其含水质量分数的增加、孔隙水中NaCl质量比的增大和黏粒质量比的降低,粉质黏土扩散阻抗消散,呈现非Randles模型。经等效电路模拟后发现:可以用其参数溶液电阻表征孔隙水的状态及特性;电荷转移电阻表征粉质黏土孔隙的连通特性;双电层电容表示粉质黏土内部孔隙离子浓度和土体电荷带电的综合特性;扩散阻抗则反映粉质黏土的密实度。表明所提出的方法可以形象衡量粉质黏土的物理性质,扩展了电化学阻抗在土体方面的研究。     

深层海床粉质黏土动剪切模量和阻尼比试验研究

利用英国GDS公司研制的空心圆柱扭剪仪,采用应变控制,对琼州海峡海床埋深超过100m的粉质黏土进行动三轴试验,研究有效围压、塑性指数对其动剪切模量Gd和阻尼比的影响。研究发现:在相同条件下塑性指数越大动剪切模量越小,而阻尼比变化规律不明显;根据塑性指数IP、孔隙比e和有效围压σ0’建立了适合计算深层海床粉质黏土最大动剪切模量的经验公式,拟合出模量衰减曲线Gd/Gdmax-γd和阻尼比增长曲线λ-γd的经验公式并给出其上、下包络线拟合参数值。     

云南遮放盆地粉质黏土物理力学指标相关性分析

根据遮放盆地粉质黏土的土工试验资料,运用相关关系和一元线性回归分析等方法,研究其物理力学指标及相互间的关系,建立回归方程,为该区勘察设计提供参考。结果表明:区内粉质黏土天然含水率较高、压缩性中等、抗剪强度略高;物理指标变异性较小,其中天然密度ρ、干密度ρ_d、比重G_s、饱和度S_r、塑性指数I_P可作为常量;力学指标变异系数相对较大;W_P-W_L、ρ_d-e_o高度相关,液性指数I_L与压缩系数a_(1-2)、压缩模量E_(s1-2)、内摩擦角Φ相关性也较好,可根据粉质黏土液性指数IL估算力学指标的大小。     

粘土的塑性指数及其测量方法

粘土的可塑性对生料成球影响较大。可塑性好的粘土,生料容易成球,料球质量也好。粘土的可塑性是由它的颗粒大小决定的。颗粒越细,塑性越好。粒径小于0.005毫米(5μ)的颗粒称为“粘粒”。粘粒含量高的粘土塑性好。可塑性的高低,以“可塑性指数”(简称塑性指数)表示。可塑性指数大于15的为强可塑性粘土;7至15的为中等可塑性粘土;1至7的为弱可塑性粘     

江苏海相黏土电阻率与岩土特性参数间相关性研究

土的电阻率是表征土体导电性的基本参数,也是土体固有物性的综合指标之一。电阻率静力触探技术是一种可原位测试土体电阻率的新型测试技术。首先介绍了江苏海相黏土和电阻率静力触探技术,采用电阻率静力触探在江苏海相黏土场地进行了原位测试,得到土的原位电阻率测试值,结合室内基本土工试验,分析了该海相黏土电阻率与基本土性指标和力学特性指标间的相关关系。研究结果表明：孔隙液含盐量、黏粒含量和塑性指数是电阻率的主控因素。电阻率随孔隙液含盐量、黏粒含量增加而减小,两者与电阻率均呈现较好的指数相关性,孔隙液含盐量大于6 g/L或黏粒含量大于60 %时,电阻率趋于定值;江苏海相黏土电阻率随塑性指数的增加而减小;其他岩土特性指标对电阻率存在一定的影响,但与电阻率之间相关性不显著。     

粘土矿物与斜坡失稳

作为微米级材料，粘土矿物的单晶尺寸及特殊晶体结构使其集合体-粘土呈现低渗透性、分散-凝絮性及粘滞性等重要工程特性。除沉积岩斜坡含粘土矿物外，76％以上的斜坡岩石造岩矿物还可形成次生粘土矿物。粘土矿物广泛分布于原生沉积岩、三大岩类风化带及第四系松散堆积物构成的斜坡中。泥屑岩因含粘土矿物而易于失稳，且水稳定性差。次生粘土矿物的形成将引起源矿物、矿物集合体及岩块的强度与变形特性的显著变化，诱发岩石向松散介质转化。宏观结构面是粘土矿物最主要的形成和聚集场所，结构面及其内侧一定范围内不同成因粘土矿物的淀积将导致结构面及岩体强度的衰减。粘土矿物是滑坡滑带的常见矿物组分；粘土滑带可以在滑体与滑床之间起到润滑作用。滑带中粘土矿物的含量越多，其润滑效应越显著。粘土型滑带还具有隔水边界之功效，可将滑体与周围介质隔离，使之成为独立水文地质单元，提高坡体拦截、吸收渗入水的能力及斜坡稳定对降雨过程的敏感度。粘土矿物可以促进斜坡时效变形，甚至成为斜坡破坏的关键因素，对斜坡演化及失稳的贡献是显著的。     

南通淤泥烧结多孔砖原料物理性能试验研究

对南通辖区6个不同土质特点的区域进行江海河沟淤泥取样,对淤泥密度、堆积密度、含水率、塑性指数等进行了测试,并进行颗粒分析.试验结果表明,典型样本大部分颗粒级配较好,塑性指数75.76％处在适合生产烧结砖的范围,同一河道不同河段塑性指数有时相差较大.并按JTG E40-2007《公路土工试验规程》进行试验,对GB/T 50123-1999《土工试验方法标准》测得的塑性指数进行复核.对南通地区淤泥烧结砖原料资源开发利用等提出建议.     

Geotechnical properties and microstructure of lime-stabilized silt clay

The geotechnical properties and microstructures of lime-stabilized silt clay from Jilin province, China, were studied in detail. Laboratory tests were conducted to evaluate the effects of lime content and curing time on the overall soil properties, including compaction characteristics, Atterberg limits, particle size distribution, pH, stress–strain behavior, peak strength, shear strength parameters, and California bearing ratio (CBR). The stabilized mechanisms of lime in silt clay were examined, and the observed test results were explained based on the results of scanning electron microscropy (SEM) and X-ray diffraction analyses of the specimens. Lime content and curing duration significantly influenced the geotechnical properties and microstructure of the lime-stabilized silt clay specimens. An increase in lime content resulted in increases in compaction water content, liquid limit, plastic limit, sand size-fractions, pH, peak strength, cohesion, internal friction angle, and the CBR, but led to a reduction in the plasticity index, silt fractions, clay fractions, swelling capacity, and water absorption. Also, the addition of lime to silt clay changed this soil type from a ductile to a brittle material. The optimum lime content of the silt clays from Jilin province was determined to be approximately 5–7%. SEM micrographs showed that a white cementitious gel was formed after the addition of lime and that peaks related to smectite, illite, kaolinite, and quartz appeared to be sharper after stabilization with lime and a 90-day period of curing. These results show that the geotechnical properties of lime-stabilized silt clay are affected by the microstructural organization of the silt clay itself.

     

黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响

采用人工配制不同黏粒含量的淤泥研究黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响。研究发现,淤泥中黏粒含量对固化淤泥的力学性质存在显著影响,当水泥量为5.0%时,固化淤泥强度随黏粒含量的增加呈增加趋势;当水泥量高于7.5%时,对于不同水泥量都存在一个对应的适宜黏粒含量CCop,在该黏粒含量时固化淤泥的无侧限抗压强度最大,破坏应变最小。适宜黏粒含量CCop随着水泥量增加而有所增加,但龄期对其没有影响。三轴试验结果发现,当黏粒含量为CCop时固化淤泥黏聚力c达到最大,内摩擦角?则随黏粒含量的增加呈现减小趋势。对于不同黏粒含量下固化淤泥的应力–应变关系的研究发现,当水泥量不超过5.0%时,固化淤泥都表现出理想弹塑性的特性;当水泥量大于5.0%时固化淤泥都存在破坏峰值,表现出脆性破坏模式,而且随着黏粒含量的增加破坏应变先减小后增加;当黏粒含量为CCop时,固化淤泥对应的破坏应变接近最小。因此,当黏粒含量为CCop时,固化淤泥将出现最大强度和最小变形。该研究结果对淤泥固化实际应用中的材料配制具有重要意义。     

改良膨胀土的干湿循环特性试验研究

干湿循环作用对改良膨胀土的工程性质存在重要的影响,而目前这方面的研究成果很少。以掺石灰和粉煤灰改良的典型合肥膨胀土为研究对象,通过系统的室内试验,研究在干湿循环作用下,改良膨胀土的膨胀性、界限含水量、颗粒分布以及无侧限抗压强度等方面的变化规律,深入探讨干湿循环作用对改良膨胀土工程性质的影响。结果表明,改良膨胀土的膨胀量、液限、塑性指数、黏粒含量随干湿循环次数的增加而增大,而塑限、粉粒含量以及无侧限抗压强度则随干湿循环次数的增加而减小。     

黄淮地区深部黏土工程性质试验研究

总结了黄淮地区深部黏土的物理力学性质,包括密度、含水量、颗粒大小、矿物成分、膨胀性、压缩性、抗剪强度等。研究表明,黄淮地区深部黏土主要为高液限饱和膨胀土,其物理力学性质指标随埋深或液性指数变化一般表现出总体上增大或减小,而局部呈无规则振荡变化的规律。对深部黏土重塑土的常规三轴试验表明,其内摩擦角较一般浅层黏土低,而且在高围压下强度包线出现向下的转折。     

超大粒径人工砾石土的击实特性试验研究

 对2种击实功、3种击实尺寸、8种掺砾量的人工砾石土进行击实试验,研究人工砾石土颗分曲线、最优含水率、最大干密度、破碎率、细料变化等特性。得出尺寸效应、骨架作用、掺砾量、击实功是人工砾石土击实特性的关键影响因素。人工砾石土在击实功能的作用下颗粒级配趋于良好,其最优含水率均随人工掺砾石量的增加而降低,破碎主要发生在粒径大于约为最大粒径的0.5倍的颗粒范围内。当掺砾量小于60%时,采用2 690 kJ/m3功能300型击实对超大粒径人工砾石土进行质量控制是完全合适的。对于超大粒径人工砾石土的压实度检测,采用粒径小于20 mm的颗粒更能反映击实料的细料变化。     

Boom Clay蠕变特性研究

Boom Clay为比利时第三纪细密黏土沉积物,其力学性质十分复杂,尤其是其显著的蠕变特性更需进行广泛的试验和深入的理论研究。通过室内固结和三轴蠕变试验,研究不同应力水平下的蠕变特性;建立以不可恢复应变为变量的不显含时间的分离型屈服面蠕变本构模型,避免了传统显含时间项的蠕变模型在土体经历加、卸载过程等复杂工况的实际计算中,具体蠕变时间确定的难题。将所建新型蠕变模型在ABAQUS软件中实现二次开发,并通过不同蠕变参数下的基本性能检验和蠕变试验的模拟,验证了所建模型的正确性和所编程序的可靠性。     

黄河三角洲粉土原位力学性能试验研究

 黄河三角洲粉土主要为第四纪散河流堆积物。结合现场钻探取样、旁压试验(PMT)、扁铲试验(DMT)和室内试验,综合研究黄河三角洲粉土的原位力学特性。室内试验结果表明,黄河三角洲粉土粒径集中在0.075～0.005 mm,粒径均匀,级配较差且黏粒含量极低,导致难以压实;孔隙率较高,压缩性大。原位旁压试验结果表明,黄河三角洲地区地基的容许承载力为300 kPa左右,且土体的临塑压力随着深度的增加逐渐增大,但在13.0 m以下有减小的趋势;随后给出该地区地基旁压模量Em随深度的变化关系式,提出该地区土层旁压模量建议值为1 800 kPa,并进一步分析变形模量与旁压模量之间的定量关系。扁铲试验进一步论证该地区土层的类别主要为粉土,给出静止侧压力系数K0和水平应力指数KD随深度的变化图。最后讨论侧胀模量ED与压缩模量Es的关系,以及ED,Es随深度的变化情况。     

Clay particle retention in small constructed wetlands

Constructed wetlands (CWs) can be used to mitigate non-point source pollution from arable fields. Previous investigations have shown that the relative soil particle retention in small CWs increases when hydraulic load increases. This paper investigates why this phenomenon occurs, even though common retention models predict the opposite, by studying clay and silt particle retention in two Norwegian CWs. Retention was measured with water flow proportional sampling systems in the inlet and outlet of the wetlands, and the texture of the suspended solids was analyzed. The surface area of the CWs was small compared to the watershed area (approximately 0.07%), giving high average hydraulic loads (1.1 and 2.0 md(-1)). One of the watersheds included only old arable land, whereas the other included areas with disturbed topsoil after artificial land leveling. Clay particle retention was 57% for the CW in the first watershed, and 22% for the CW in the disturbed watershed. The different behavior of the wetlands could be due to differences in aggregate size and stability of the particles entering the wetlands. Results showed that increased hydraulic loads did affect CW retention negatively. However, as runoff increased, soil particles/aggregates with higher sedimentation velocities entered the CWs (e.g., the clay particles behaved as silt particles). Hence, clay particle settling velocity is not constant as assumed in many prediction models. The net result was increased retention.