闽东地区含砾花岗岩残积土的细观剪切特性研究

通过数字图像技术细致描述了闽东地区花岗岩残积土中砾石的颗粒形状特征,并通过簇颗粒在ＰＦＣ数值平台上实现了砾石颗粒的二维重构。进而建立含砾花岗岩残积土的离散元数值模型,对现场大型直剪试验全过程展开细致的数值模拟,探讨了含砾花岗岩残积土的细观剪切特性。从细观颗粒的统计结果上看,球颗粒／簇颗粒的平均相对水平位移和平均转动量,均沿试样高程大致呈正态分布;对其进行正态曲线拟合,发现其剪切带中心并不在剪切面位置,而是略向上发生偏移;同时通过定义上下一个标准差精确计算剪切带宽度;上述剪切带中心偏移量和剪切带宽度均随竖向压力的增大而逐渐减小。另一方面,颗粒间接触力链的分析表明,强力链主要集中在砾石颗粒间;而细颗粒则填充试样孔隙,使得各颗粒间咬合更加充分;二者共同作用有利于形成较为稳定的强力链,增强了含砾花岗岩残积土的抗剪强度。     

花岗岩残积土大孔隙结构定量表征

为揭示花岗岩残积土大孔隙结构的分布规律和形状特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于工业CT扫描和ImageJ软件,定量化研究了大孔隙的成圆率、扁平度、整体轮廓系数、分形维数等参数分布规律。结果表明:约有80%以上的大孔隙直径在0.15~1 mm范围内,不到20%的大孔隙直径>1 mm。花岗岩残积土的大孔隙率介于5.8%~22.7%之间,且随着深度的增加呈先增大后减小趋势。大孔隙直径越大,孔隙成圆度越差。4个试样的整体轮廓系数变化范围在0.81~0.87之间,且孔隙整体轮廓系数随着土壤深度的增加变化较小。花岗岩残积土大孔隙率与分形维数存在一定的相关性,但不同试样的大孔隙率与分形维数的相关系数存在较大差异。综上,花岗岩残积土具有孔隙比大、粗糙程度差、大孔隙分布广泛、孔隙结构差异性大及局部孔隙扁平度离散性大等特点。     

花岗岩残积土的崩解特性研究

通过对花岗岩残积土进行室内崩解试验研究,观察土体在水中的崩解过程,测定残积土在水中的崩解速度。研究表明,花岗岩残积土的崩解速度大致存在3个发展阶段,即初始阶段的慢速崩解、中期阶段的快速崩解、后期阶段又趋慢速崩解。研究结果对认识花岗岩残积土的抗水性、崩解性特征,以及在残积土中的工程实践具有理论及实际意义。     

压实花岗岩残积土的崩解特性试验研究

以深圳市花岗岩残积土为研究对象,考虑氧化铁含量、含水率及干密度影响,对压实花岗岩残积土进行崩解试验研究.结果表明:压实花岗岩残积土遇水快速崩解,崩解过程中崩解物以小颗粒-碎屑-泥状形式逐渐剥离于土样,直至完全崩解.土的崩解过程主要受氧化铁含量影响,物理状态对其影响程度较小.土的崩解速率随时间的变化规律主要呈先迅速增大后...     

干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验与微观机理研究

针对花岗岩残积土遇水易软化、崩解的特性,通过干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验,研究了花岗岩残积土的压实度和干湿循环次数对其崩解特性和崩解参数指标的影响。得到以下结论：花岗岩残积土的压实度越小、经历的干湿循环次数越多,崩解速率越快,试样完全崩解所需的时间越短;拟合了平均崩解速率与干湿循环次数、压实度之间的函数关系式。利用电镜扫描试验,分析干湿循环作用下花岗岩残积土的微观结构变化,解释了崩解机理：随着干湿循环次数增加,片状颗粒间的层叠结构遭到破坏,颗粒的团聚性减弱,平面孔隙率增大,结构趋向疏松,加速了花岗岩残积土的崩解。     

RVE孔隙模型细观结构特征分析与对比

为揭示三维层面花岗岩残积土内大孔隙分布特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,采用计算机断层扫描(CT)技术得到CT扫描图像,并进行三维重构,提取了土壤内相关大孔隙参数,选取代表性体积单元(RVE)对大孔隙特征进行定量表征分析。结果表明:花岗岩残积土中不同试样的连通孔隙数量差异性较大,但由于孔隙形成原因类似,孔隙结构之间差异性较小,且孔隙半径多介于1～4 mm之间;不同位置的土壤内部孔隙拓扑空间结构差异性较大,部分孔隙的配位数可达40以上,但深度对其影响较小;对比不同处理方法可知,二维图像处理得到的孔隙平均直径最小,孔隙差异性较大,孔隙网络模型处理得到的孔隙平均直径最大,孔隙分布较为均匀;而三维重构处理和孔隙网络模型处理平均孔隙体积相差5倍以上。     

湿热风化环境下残积土性能劣化试验研究

基于福建省气候变化特征及花岗岩残积土的工程特性,利用高低温湿热试验箱对福建省典型 残积土在高温高湿ＨＨ、高温低湿ＨＬ及低温高湿ＬＨ环境下的力学性能劣化规律进行对比研究,揭示湿 热环境下残积土损伤机理。结果表明,在三种不同的湿热环境下,残积土的黏聚力及内摩擦角发生不同 程度的损伤劣化,残积土黏聚力ｃ在低温高湿环境中损伤累积程度最大,在高温低湿环境中平均损伤速 率最大,在高温高湿作用下损伤不明显;三种湿热环境对内摩擦角损伤劣化程度均较小。损伤程度与不 同环境下蒸发作用,颗粒间的不协调膨胀或收缩作用减弱颗粒间的连接强度直接相关。 关键词:花岗岩残积土;温湿风化作用;劣化机理;温湿敏感性     

重型动力触探试验在广东花岗岩地区的应用

分析广东花岗岩地区花岗岩残积土的特征，论述重型动力触探试验在广东花岗岩地区的适用性，得出重型动力触探试验与标准贯入试验的回归方程，据此来确定花岗岩残积土的地基土承载力标准值及变形模量，并将其应用于实际工程中。     

基于自钻式旁压试验的花岗岩残积土原位力学特性研究

花岗岩残积土在闽粤地区广泛分布,属于区域性特殊土,同时具有结构性强且层厚大的特点,准确把握其力学特性是工程设计的前提条件。针对福建地区典型花岗岩残积土地层开展自钻式旁压试验研究,获得表征花岗岩残积土原位力学特性的相关参数,并分析其变化规律及取值合理性。结果表明:基于自钻式旁压试验得到的花岗岩残积土原位力学特性参数随着深度的增加而增大,推算得到的地基承载力特征值与标贯试验及压板载荷试验结果基本一致,一定程度上说明了基于自钻式旁压试验的花岗岩残积土力学参数确定方法的合理性和优越性。     

黏粒含量对花岗岩残积土渗透与强度特性的影响

花岗岩残积土由于强度较高,常常用于高速公路路基的填方,但花岗岩残积土具有较强的渗透性,抗冲刷能力较差,在多雨季节施工,雨水冲刷会对填方质量产生较大的影响。通过对不同红黏土掺量的花岗岩残积土进行渗透试验和无侧限抗压强度试验,研究红黏土掺量对花岗岩残积土的渗透系数和无侧限抗压强度的影响趋势;在室内试验的基础上选取具体工程进行填方对比试验。研究结果认为:花岗岩残积土的渗透系数随着红黏土掺量的增加而减小;无侧限抗压强度随着红黏土掺量的增加而增大;花岗岩残积土中红黏土的最优掺量是40%,具体工程中采取2车花岗岩残积土加1车红黏土的“3+2”混合填料法能达到较好的填方效果。研究结果为花岗岩残积土地区工程建设的基础材料填筑与加固提供参考。     

微生物改性水泥土的制备与力学特性研究

花岗岩残积土在我国华南地区广泛分布,由于其具有明显的遇水崩解特性,往往带来山体滑坡等地质灾害.基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)采用巴氏芽孢杆菌对水泥加固花岗岩残积土的工程性质、工程技术进行改良研究,探究以水泥掺入量、钙离子浓度和钙源等因素为变量时,MICP技术对水泥土强度、应力应变关系等力学性能的影响.通过无侧...     

湖南临湘贺畈沟灾害性泥石流成因分析和启示

2011年6月10日,属湿润、低地震烈度区的湖南临湘贺畈沟暴发了历史罕见的特大泥石流灾害。为探明此次泥石流灾害的成因,在现场勘查工作的基础上,结合室内试验,划分了泥石流发生前贺畈沟流域的干旱等级,分析了长历时干旱对沟内花岗岩残积土物理力学性质的影响,计算了花岗岩残积土饱和所需的降雨量和时间,得出了此次泥石流灾害的成因：源区花岗岩残积土的垂直分层特征,决定了土体极易从细颗粒含量高的表层起动;前期长历时干旱导致土体表层沿细颗粒含量多的部位开裂,土体局部渗透性加强;在后期短历时强降雨作用下,雨水沿干裂缝等表层通道下渗,土体中的细颗粒发生运移、富集并形成局部隔水层,土体强度降低;随着降雨的进行,隔水层上部土体中孔隙水压力升高,土体破坏并液化形成泥石流。相关结论对于开展花岗岩残积土起动形成泥石流过程特征及机理研究具有启示意义。     

花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性研究

花岗岩残积土广泛分布于我国南方,它具有特殊的土壤力学性质,研究花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性及其影响因素对于指导工程施工及解释崩岗发生演变具有十分重要的意义。对花岗岩残积土进行多点采样,通过对花岗岩残积土不同层次的土壤进行基本性质测定,研究了土体在垂直层面上抗剪强度的变异特性及影响因素。研究发现:花岗岩残积土土体垂直层次之间的抗剪强度差异较大,这种差异主要体现在内摩擦角的变化上;影响花岗岩残积土抗剪强度指标的主要因素为水分含量以及砂粒含量;同时考虑水份和砂粒含量两项因素时,一定含水率范围内,抗剪强度随含水率的降低、砂粒含量的增多而增大,凝聚力总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增大而减小,内摩擦角总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增多而增大。     

某含软弱夹层花岗岩残积土边坡稳定性研究

福建省地处中国东南沿海地区,花岗岩残积土分布较为集中。花岗岩残积土边坡存在较为发育的微裂隙结构面和一些软弱岩脉风化而成的软弱夹层,由于风化作用、降雨和地下水渗入等外界环境影响,裂隙中的填充物泥化和膨胀,结构面的抗剪强度迅速下降,形成软弱夹层,造成边坡失稳破坏。以某含软弱夹层花岗岩残积土边坡为例,建立有限元数值模型对该边坡的变形特征进行研究,发现直接开挖后沿软弱夹层将发生较大的相对滑动,最大水平位移达22 cm,同时表明软弱夹层的存在不仅造成了边坡总体变形的增大,还决定了边坡失稳破坏时滑动面的位置。研究成果可为此类含软弱夹层的残积土边坡的设计、施工和治理提供借鉴和参考。更多还原     

基质吸力对花岗岩残积土强度影响分析

花岗岩残积土分布相当广泛,是工程建设中经常遇到的土体之一。借助非饱和三轴仪进行花岗岩残积土抗剪强度试验分析,探究基质吸力对其强度参数影响。试验结果表明基质吸力和净围压的增大对花岗岩残积土强度有提升作用,花岗岩残积土黏聚力随基质吸力增大呈线性增长趋势,内摩擦角随基质吸力增大呈曲线增长趋势。基质吸力对土体弹性模量的影响也是正相关的,即弹性模量随基质吸力增大呈递增规律。根据试验结果,得出抗剪强度参数与基质吸力的关系式及不同基质吸力下土体的弹性模量表达式。     

非均匀卵砾石粗糙床面的分形特征

针对传统方法刻画粗糙床面总体特征存在缺陷的问题,将分形几何理论引入非均匀卵砾石粗糙床面特征研究,以卵砾石床面激光扫描试验资料为基础,探讨了分形尺度区宽度与中值粒径d50的关系,分析了覆盖基准面对分形维数的影响,研究了床面整体与局部分形维数的特征与联系,获得了分形维数随床面颗粒组成及高程统计参数的变化规律。结果表明:分形尺度区宽度与床面颗粒中值粒径d50有关,上临界尺度可取为1.5d50;分形维数与覆盖基准面位置有关,覆盖基准面距平均床面的距离越大,分形维数越大且逐渐失真,为有效量化和区分床面粗糙特征,覆盖基准面宜取平均床面;粗糙床面分形维数具有良好的稳定性,局部分形维数变异性很小,并与整体分形维数接近;粗糙床面的分形维数与颗粒大小、级配组成及床面高程统计参数有关,中值粒径越大,颗粒组成越均匀,床面高程极差、标准差、偏度(绝对值)和峰度越大,分形维数越小。     

水库花岗岩残积土三轴剪切力学特征的试验研究

花岗岩残积土的工程特质异常复杂,时常诱发工程围岩体失稳。以水库花岗岩残积土为试验材料进行了三轴固结排水剪切试验和三轴固结不排水剪切试验,分析了应力应变演化规律及力学参数特征。结果表明,三轴固结排水剪切试验时原状样出现显著的剪胀现象,重塑样在低围压条件下发生明显的剪胀现象,三轴固结不排水剪切试验时原状样和重塑样的孔隙水压力变化规律较为一致,应力应变路径最终均趋于临界状态线,而区别在于平均有效应力的变化明显不同。研究成果可为揭示工程花岗岩残积土的力学特征提供参考。     

某残积土边坡锚杆框架梁支挡结构的变形破坏机理与处理

简述了某花岗岩残积土边坡锚杆框架梁支档结构变形破坏的构成,分析了其形成机理,介绍了所采取的工程治理措施。阐述了在花岗岩残积土边坡中不太适合采用单纯的植被护坡,应结合三维立体土工植物进行治理,效果较好。     

全风化花岗岩与花岗岩残积土的判别及物理力学性质对比

全风化花岗岩(CDG)和花岗岩残积土(GRS)是华南地区易发生工程事故和地质灾害的土类.这2种土风化程度不同,其工程性质也有显著差异.现有规范主要根据野外特征和标准贯入试验实测击数进行划分,但在实际地质勘探中仍存在识别上的困难.对现有规范中关于确定CDG和GRS的相关条款进行了评述和讨论.鉴于CDG和GRS的级配特征存...     

堆石料形状系数分析

堆石料是堆石坝坝体的主体材料，其颗粒形状作为影响堆石料颗粒破碎和密实程度的一个重要因素，与堆石料的应力变形特性有直接关系，进而影响坝体的整体沉降变形特性。以某大型水电站堆石坝为例，从二维尺度和三维尺度对其堆石料形状系数进行了描述，并通过形状系数试验分析了不同颗粒粒径条件下的堆石料形状系数。研究结果表明，针对所使用的试验材料，在二维尺度下堆石料的修正Blaschke系数在0.85~0.86之间，凹凸度在0.55~0.80之间；三维尺度下，堆石料的颗粒球形度在0.69~0.78之间，凹凸度在0.60~0.67之间。