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     

淤泥固结过程中孔隙特征与压缩系数的关系

为了分析固结过程中,淤泥的孔隙特征和压缩系数之间的联系,以某工程海相淤泥为例,利用扫描电镜（SEM）和计算机图像处理技术,采用分形理论,结合土工试验,分析在堆载预压过程中孔隙分布分维数和压缩系数之间联系,发现二者呈相反的变化趋势,说明宏观的力学性质与土体孔隙分布存在本质的联系,这对分析淤泥的固结沉降特性具有一定的参考价值。     

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。     

压实黄土在固结和剪切过程中的微结构演化

为了解压实黄土在固结和剪切过程中微结构的演化过程,运用三轴试验和MIP技术,得出不同应力应变状态的压实黄土试样的孔径分布曲线,通过分析压实土样的孔径分布特征,研究压实黄土在固结和剪切过程中的微结构演化规律.结果显示,该压实黄土在剪应力作用下表现为强烈的剪缩特性,固结和剪切阶段的孔径分布演化规律相似,粒内孔隙没有受到影响...     

饱和细粒土固结过程中三维微观空架结构研究

饱和细粒土具有典型的多尺度孔隙三维空架结构,显著影响着土体固结沉降等宏观力学特征。基于SEM及多能量同步辐射X射线μCT技术结合数据约束算法(DCM),建立饱和细粒土多尺度结构三维微观模型。研究结果表明:土样受荷时土体表面的表观孔隙率与体积孔隙率的变化趋势基本一致,但表观孔隙率略小于体积孔隙率。800 kPa压力是土样表面表观孔隙率随压力变化的转折点,土体在800 kPa压力时其微观结构发生了显著变化,可能对应着土体骨架的蠕变变形。100 kPa土样和800 kPa土样表面的平均孔隙形状系数出现异常,100 kPa时低于均值0.32,而800 kPa时显著高于0.32,表明土体中孔隙在受压初始阶段对压力变化较敏感,而在固结后期土体结构发生变化。土样的实验孔隙率略大于由DCM计算出的体积孔隙率和DCM导出二维切片的表观孔隙率,经DCM二维切片得到的土样平均表观孔隙率在0.35～0.45范围内波动。数据约束模型突破分辨率限制,实现微纳米级颗粒的三维结构表征,同时PCAS检验数据约束模型切片数据可为计算土体孔隙率提供新途径。     

粉土干化过程中微观结构的演变

对黏粒含量为34%的粉土泥浆样进行无宏观裂缝出现的慢速干化试验,对干化至不同目标含水率的试样进行压汞试验,获得孔隙分布曲线,系统地研究干化过程中粉土微观结构的演变规律,分析微观裂隙的形成及发展机制。研究结果表明:随着干化的发展,最大进汞量逐渐减小,当含水率达到缩限后,最大进汞量保持不变;不可侵入孔随干化逐渐增多,当含水率小于缩限后,不可侵入孔增大的趋势减缓;当含水率大于缩限前,孔径分布(PSD)曲线峰值对应孔径随干化呈单调递减的关系,含水率继续减小至缩限以下时,峰值对应孔径逐渐增大至固定值;由饱和到非饱和过渡时,PSD曲线在0.1~1?m范围有隆起并达到最大,随着干化的深入,隆起减小直至消失。PSD曲线峰值孔径随干化先减小后增大的趋势以及隆起随干化的变化规律,均证明干化过程中有可能产生微观裂隙,并反映了微观裂隙的演变过程。粉土泥浆样干化过程中,当由饱和过渡到非饱和状态时,黏土会像"外套"一样裹在粉土颗粒周围,微观裂隙在黏土颗粒间及黏土颗粒与粉土颗粒间的交界面上开始出现,该微观裂隙和宏观干燥裂缝在本质上是不同的,是对土体龟裂研究机制的补充。     

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。     

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。     

腐殖酸与盐分浓度对石灰加固土有明黏土的影响以及微观结构研究

首先从力学性质方面考察了有机质之一的腐殖酸和盐分浓度对于石灰加固土的影响。分析的结果显示对于腐殖酸含量较高的黏土由于凝硬反应被阻碍使得加固土的强度与屈服应力较小,并且由于盐分浓度较高时腐殖酸活性降低,因此随着盐分浓度的增加腐殖酸对于石灰加固土的影响减小。然后通过分析加固土的微观结构,我们讨论了石灰加固土的力学性质与微观结构之间的关联性。     

欠固结土中单桩负摩擦效应研究

本文针对桩土工后沉降引起的负摩擦效应,建立了桩和土体协同作用的三维计算模型,对桩土沉降过程进行了内力和变形计算,分析了不同欠固结土厚度和桩顶荷载对负摩擦效应的影响。计算结果表明在欠固结土厚度为定值时,桩侧负摩阻力随桩顶荷载的增大而减小,桩顶荷载越大,"中性点"位置越靠近地面(即上移),欠固结土厚度越大,"中性点"位置越远离地面(即下移);桩体轴力分布沿桩身呈现先增大后减小的趋势,轴力最大值对应桩侧摩阻力为零的位置,即桩体中性点位置;在桩端部位存在摩阻力的增强效应,受桩顶荷载大小的影响,轴力在桩端部位的变化幅度较大。随着欠固结土厚度的增大,土体的沉降量也逐渐增大;随着桩顶荷载的增大,土体的沉降量也逐渐增大,但欠固结厚度对于沉降量的影响大于桩顶荷载对于沉降量的影响。     

水-土相互作用对土体裂隙水流的影响

分析了土体裂隙介质的渗透空间结构,概化了其水文地质模型;从流体动力学角度探讨了水－土相互作用与水流运动互为影响,互为控制的内在关系。     

一种土体微细结构连续变化过程的试验方法研究

提出一种新的岩土材料微细结构光学图像测量方法。实现了常规土工三轴实验与岩土材料微细结构测试的联合 ,获得了土体在荷载作用过程中微细结构变化清晰的图像序列 ,不仅可以定量研究土体在荷载作用下微结构的变化情况 ,还可利用数字图像相关技术对微细结构图像序列进行相关分析 ,得出土颗粒在荷载作用下的微观位移场 ,为建立土体合理的本构关系模型提供试验依据。     

深基坑降水过程中土体c、ψ值的动态变化

深基坑降水,会增加土体的有效应力并使土体渗流固结.运用太沙基渗流固结原理,可以求得基坑降水后土体固结度Ut.通过土工试验过程的分析,推求得到了降水后基坑土体为任意固结度Ut时的c、ψ值计算公式.结合工程算例,分析了深基坑降水过程中其土体c、ψ值的动态变化特征.     

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。     

粘性土的微观的结构分析技术研究

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。     

微观结构对用于工程屏障的高压实膨胀黏土性状的一些作用

近10a米，用丁高放废物工程屏障的高压实膨胀黏土的性状受到了广泛关注。据此通过吸力控制试验获取了一些高压实膨润土的试验数据，并从微观结构特性角度进行了解释。水分滞留和迁移特性，以及吸力变化下的膨胀反应都与微观机理相关，同时对吸附阳离了的作用也进行了评价。     

THE EFFECTS OF SOIL-WATER INTERACTION ONTHE FLOW IN SOIL FISSURE

A hydrogeologic model is presented, andthe permeabl e structure is analysed of the soil fissure medium. The mechanics apperancesan d effects of the interaction on the flow in the soil fissure are discussed. The internal relationships in coupling effect and control between them are studied.     

指数渗流定律下成层地基一维非线性固结分析

在土中渗流遵循指数形式渗流定律的背景下,考虑实际中的变荷载作用及土体初始有效应力沿深度的线性增加,建立成层软土地基一维非线性固结控制微分方程及求解条件。运用有限差分法获取其数值解并编制相应的计算程序,通过与达西渗流定律下成层地基非线性固结半解析解相对比,验证了该差分解及计算程序的可靠性。最后,结合不同工况下的某四层软土地基一维非线性固结计算实例,分别对土中的超静孔压、按孔压定义的平均固结度以及地基沉降量进行计算分析。     

饱和软黏土渗透特性及对一维大变形固结影响

 通过室内渗压试验对广州南沙饱和软黏土在不同固结压力和不同渗透压力下的渗透特性进行系统研究,分析影响土体渗透性的各种加卸荷条件;归纳渗透系数与固结压力、渗透系数与孔隙比的经验关系;揭示了软黏土的渗透规律和渗透破坏特征。在试验成果分析基础上,根据大变形固结理论中以位移为控制变量的物质描述方程,进一步研究初始渗透系数对大变形固结的影响以及在软土地基大变形固结计算中考虑压缩系数和渗透系数的非线性的必要性和合理性。     

碳酸钠污染重塑黏土微观结构的试验研究

,利用扫描电镜(SEM)观测浸泡试验制备的不同浓度的碳酸钠(Na2CO3)污染重塑黏土的微观结构,而后利用Matlab提取出污染重塑黏土的表观孔隙率和表观孔径分布,并进一步探讨Na2CO3对污染重塑黏土微观结构的改造机理。研究表明:经Na2CO3污染侵蚀后,重塑黏土的絮状结构遭到破坏,颗粒与孔隙重新分布,孔隙率显著降低;基于手动选取最佳阈值,利用Matlab提取的污染重塑黏土表观孔隙率随Na2CO3侵蚀程度的提高显著降低,表观孔径呈现出以大孔和中孔为主逐渐演化为以小孔和微孔为主的分布特征;Na2CO3通过与黏土颗粒的离子交换和吸附,与非碱金属阳离子和游离氧化物的化学反应以及与腐植酸的中和作用,实现对黏土微观结构的多元化改造。