长春地区季冻土微观结构特征的定量评价

利用计算机图像处理系统对长春地区季冻土的SEM图像进行分析,结合分形理论,对土的微观结构、结构单元体的大小、形状、分布以及定向性进行定量评价,以分析土结构对水分迁移机理的影响。通过研究表明:长春地区季冻土颗粒直径主要在2-10μm,粉粘粒成分含量比较多,具有团聚状结构,定向性单一,大小胶结体同时存在,孔隙多为毛细孔隙,比较密集,规则,畅通,直径主要为<2μm,有利于水分储存和形成迁移通道;颗粒分布分维值多在1.1-1.2之间,孔隙定向分维值为0.79-0.95。降低颗粒分布分维数,增加孔隙定向分维数,能有效防止水分迁移和冻胀作用。     

长春地区公路路基土冻胀敏感性因素分析

以吉林省内3条干线公路路基土为研究对象,研究土(粒度成分、矿物成分、盐分,尤其是微观结构、土体密度)、水分、温度及荷载对冻胀的影响.通过室内物理化学试验、冻胀试验、SEM图片测试分析及野外长期观测,获得大量数据.分析表明:路基土具备冻胀的优势条件;亲水性强的黏土矿物含量越高未冻水含量越少,不利于冻胀;土体起始冻胀含水率随压实度增大而减小,压实度相同时,粉质黏土起始冻胀含水率大于黏土;压实度对冻胀影响有一个敏感值,研究区此值为95％;0～-5℃是产生水分迁移的主要温度;研究区路基土具团聚结构,单元体排列不定向.颗粒之间微孔隙发育,为毛细水上升提供有利通道,也为结合水提供赋存空间;以上结果为长春地区道路冻害防治提供理论依据.     

季铵盐改性蒙脱土的微观结构与表面分形特征

以两种双子季铵盐（MD,DMB）和一种单季铵盐（HTMAB）为有机改性剂,通过阳离子交换法对Na蒙脱土改性,制得季铵盐有机改性蒙脱土。采用N2吸附法、X射线衍射（XRD）及红外光谱分析（FT-IR）研究了季铵盐有机改性蒙脱土的微观结构及表面特征。结果表明,经MD,DMB及HTMAB改性后,蒙脱土BET比表面积及层间距均有所减小,这与传统长链单季铵盐的改性效果不同;有机改性后,季铵盐阳离子成功吸附于蒙脱土的层间,蒙脱土的微观结构发生了改变,形成微孔和介孔同时存在的二维交错多孔结构,表面由亲水性转变为疏水性,且改性蒙脱土分形维数D较原土有所减小,表明改性土孔隙分布更加均匀。     

高温冻土固化前后结构性变化对融化压缩特性影响

为解决高温冻土未冻水含量高、压缩性强对冻土路基造成的不良影响.以采自青藏高原粉质黏土为研究对象,从高温冻土的结构性出发,在负温环境下配置15%掺量的普通硅酸盐水泥、高性能硫铝酸盐以及普通硅酸盐水泥+高性能硫铝酸盐水泥的固化冻土试样,并通过烘干法、TDR技术、X射线衍射、扫描电镜与融化压缩试验,分析高温冻土固化前后土体总含水量、未冻水含量变化以及固化剂加入高温冻土后土体的物相成分,对比不同固化剂的固化效果,同时利用MATLAB编程开发CURVEEXTRACT图像分析系统对SEM图像进行预处理,将其导入Image-ProPlus6.0（IPP）软件中,对比分析高温冻土固化前后微观结构孔隙分布、形态以及定向性等特征.以土体孔隙定向性分维数与固化后压缩系数为桥梁,建立高温冻土固化后宏、微观之间的关系.结果表明,固化后土体总含水量减小,未冻水含量增多,由于固化剂产物的胶结作用,土颗粒整体呈现团聚状态,固化效果越好大颗粒越多,内部孔隙面积减小且孔隙由狭长状向等轴状转化,土体孔隙更加均匀化,土体孔隙定向性分维数D_f与融化压缩系数a_v之间存在良好的线性关系,固化效果越好,土体孔隙定向性分维数D_f越小,对应的压缩系数a_v越小.     

再生集料混凝土的微观结构特征

研究了两种不同类型的再生混凝土集料(RC集料)和一种花岗岩集料配制的混凝土的微观结构特征，尤其是集料和水泥浆体之间的界面过渡区的某些结构细节。结果表明，界面过渡区的微观结构特征与集料的密实程度有关，过于密实(天然集料)和过于疏松(低标号混凝土)的集料可引起界面区的多孔性或聚集粗大颗粒的水化产物，而适中密实程度的集料可形成较为密实的界面区。     

软土孔隙微观结构的分形研究

根据分形模型的构造方法，提出了孔隙度分维、孔隙分布分维及孔隙边缘形状分维，用以描述软土微结构SEM图像中孔隙的变化情况．利用数字图像处理与分析的方法研究了软土加固前后3种分形维数的变化趋势，发现软土加固后3种分形维数随深度增加有减小趋势，说明软土加固后孔隙的分布面积减少，结构单元体之间排列紧密，孔隙尺寸分布趋于均匀，孔隙边缘趋于光滑．结果表明：软土中孔隙分布及其形状具有分形特征，不同的分形维数可以从不同角度反映土体的加固效果及力学特性变化，为由微观结构反映土体的宏观力学性能提供了桥梁．     

基于分形理论的人体骨微观结构仿生设计

利用分形理论对人体骨微观结构进行了分形特性描述，根据分形维构造符合人体要求的微孔结构，利用快速成型制造技术，从仿生学的角度提出了一种新的人体骨微观结构三维建模设计方法。     

细粒煤压滤滤饼的微观结构分析

基于过滤理论，探讨了量化滤饼内部结构对拓展过滤理论的可行性，提出了借助扫描电镜分析研究细粒煤压滤滤饼微观结构的新途径．研究了滤饼的内部空隙率、最大空隙直径、平均空隙面积等因素对压滤滤饼脱水效果的影响．从量的角度分析了各种因素影响细粒煤滤饼最终水分的原因．结果表明：当入料粒度由0．045mm逐渐增加到0．5mm过程中，滤饼的孔隙率由3．87％逐渐增加到15．46％，同时孔隙平均面积则由2．14μm^2增加到8．24μm^2。     

再生细骨料及其混凝土的微观结构特征

采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、显微硬度和氮吸附等微观测试方法研究了再生细骨料及其混凝土的微观结构特征.研究结果表明:再生细骨料是一种组成复杂的、具有一定水化活性的和高渗透性的人造骨料,其主要矿物相为SiO2、CaCO3以及少量的C2S.再生细骨料混凝土内部水泥石孔隙较多,结构密实性较差,同时其与再生细骨料间存在较为明显的界面过渡区,该界面过渡区宽度较大,且界面过渡区两侧的骨料和水泥石的显微硬度均较低.再生细骨料的多孔结构,以及再生细骨料混凝土内部水泥石和界面过渡区微观结构缺陷是导致其大孔增多的主要原因,大孔的增多会对混凝土抗渗性产生不利影响.     

基于分形理论的人体骨二维微观结构建模方法研究

利用人体骨二维微观结构多区域上的自相似这一分形特性，采用分形理论和蒙特卡罗（Monte-Carlo)模拟法来代替传统建模方法建立人体骨微观结构的二维模型。     

季节性冻土区冻胀对桩长的影响

论述季节性冻土区,由于桩周土质不同冻胀对桩长的影响。     

季节冻土区桩基础抗冻拔稳定计算的探讨

分析了季节冻土区桩基浆拔破坏的基本形式和抗冻拔稳定计算的条件,提出桩基抗冻拔稳定计算方法及抗冻拔措施。     

基于多孔介质理论的冻土水热迁移耦合模型推导

在多孔介质理论的基础上,基于非线性达西定律并假设水分迁移过程为单向、可逆及水分迁移过程中无溶质迁移,推导得出了无相变以及考虑相变的水分迁移方程;引入土体传热方程和土骨架质量密度变化方程,过程中考虑了冻土中温度变化,扩散和对流,以及水分相变和温度、质量变化之间的相互影响。联立各方程得到了非饱和冻土水热分布控制方程,建立了非饱和冻土水热迁移耦合模型。文中亦对模型中具体参数的确定方法提出了建议。方程属于非线性偏微分方程,无法得出解析解,须采用数值解法。     

桩基础约束条件下季节冻土场地冻胀量的二维数值求解

根据热传导理论建立水热相互迁移模型,利用有限差分方法求解二维季节冻土的时程温度场,由二维土体中水份迁移质量微分方程求解成冰量,进而得到场地的自由冻胀量。由于建筑物基础的侧表面对土体冰胀过程产生约束作用,使土体产生与冻胀相反的约束变形,因而桩基础约束条件下季节冻土场地的最终冻胀量为有限差分方法求解的自由冻胀量与约束冻胀量之差;该理论计算结果与模型试验实测值基本吻合,验证了该数值求解方法的正确性与合理性。     

季节冻土区黄土抗剪强度变化特征及其影响因素

黄土作为一种特殊的土质,其力学特性极易受水热效应的影响。为研究温度、压实度、含水率等因素对季节冻土区黄土抗剪强度的影响,以中国西部典型的兰州黄土为研究对象,通过低温三轴试验,探讨温度、压实度、含水率的变化对冻结兰州黄土抗剪强度的影响。结果表明：冻结兰州黄土的黏聚力及内摩擦角随着温度的降低呈升高趋势,其中,黏聚力受温度的影响较大,而内摩擦角受温度的影响相对较小;冻结兰州黄土的黏聚力及内摩擦角随着土体压实度的增加而增大;对于含水率,由于土体中冰晶以及未冻水会使土骨架自身强度以及土颗粒与冰之间的胶结力发生变化,以土体最优含水率为分界点,分界点两边的冻结兰州黄土抗剪强度呈相反的变化趋势。由此可知温度、压实度及含水率会对冻结兰州黄土的抗剪强度产生较大的影响,在有黄土覆盖层的季节冻土区工程建设中应充分考虑。     

霍拉盆盆地多年冻土环境中地下水类型及赋存规律

对大兴安岭多年冻土区的山间断陷盆地内赋存的冻结层上水及层下水分布,埋藏条件,富水性,水质,补给,径流和排泄条件进行了研究,为多年冻土区寻找饮用水源,提供参考。     

延边地区季节冻土变化及其对气温变化的响应

为研究延边地区的冻土与气温变化的响应关系,利用1965—2018年延边地区季节冻土的逐月冻土深度、冻结初终日期、月平均气温等资料,采用气候倾向率、小波分析、Mann -Kendall 检验、Pearson相关系数等方法对其进行了分析.结果表明:①延边地区冻土深度呈逐年变浅趋势,冻结日数呈逐年缩短趋势,气温呈逐年升高趋势,三者的气候倾向率分别为-6.48 cm/10 a,-4.30 d/10 a, 0.26 ℃/10 a.②冻土深度存在着17～24 a、10～16 a和3～9 a的变化周期,其中以17～24 a为主周期.③冻土深度和冻结日数与年均气温呈显著负相关性,即气温每升高1 ℃,最大冻土深度减小19.24 cm,冻结日数缩短10.35 d.本文研究结果可为延边地区的生态环境保护以及工程建设和农业生产等提供参考.     

振动荷载作用下冻土结构弱化机理研究

基于低温动三轴试验及CT扫描试验对不同围压、负温下冻结粉质黏土的弱化机理进行了分析研究，利用冻结粉质黏土动三轴试验前、后的CT扫描试验数据与图像，定量分析了冻土的密度、结构及损伤度等方面的变化及动三轴试验前、后CT数增量．方差增量与围压、负温之间的关系．分析了在振动荷载作用下冻土内部孔隙、裂隙扩展过程，从附加损伤的角度证实了临界围压值的存在，明确了冻结粉质黏土结构弱化的根本原因是孔隙冰的压融和微裂隙的发育．     

季冻区土坡冻融界面土体的抗剪强度参数衰减

季节冰冻区土质边坡在春融期经常发生浅层滑坡,现象表明:一般情况春融期滑坡面位于冻融土体交界面处,冻融界面处的土体抗剪强度直接影响该地区土坡稳定性.设计不同配比材料形成冻融界面的抗剪强度模型试验,得到对应不同土体含水量以及冻融循环次数条件下的剪应力,计算出不同含水量和不同冻融次数条件下对应的c,φ值,依据试验结果提出冻融界面土体抗剪强度参数值随着含水量和冻融次数变化时的损伤模型.研究结果表明,抗剪强度参数随该两影响因素的增加而发生损伤.