季冻区公路路基粗粒土的冻胀敏感性及分类研究

对5种粗粒土13种不同含泥量土料在不同含水率、饱和度和密实度状态下进行了一系列封闭系统下的冻胀模拟试验。研究了各种粗粒土的η-w关系,并对其进行线性分析,揭示了粗粒土的冻胀规律。根据所建立的各种不同粗粒土的η-w经验关系式得出各种土料以及粗粒土的相应于不同冻胀等级和类别的界限含水率值,并与现有的规范进行对比,指出规范值得商榷的问题。     

关于塑性图的探讨

<正> 水电部土工试验规程SDS01-79（以下简称规程）已将土塑性图定为细粒土分类的标准,并有专文介绍。塑性图首先由美国卡萨格兰德（A.Casagrande）提出,是目前许多国家进行细粒土分类的依据。 卡氏塑性图是在以塑性指数I_P为纵坐标,以液限ω_L为横坐标的直角坐标图上,绘上两条直线:A线I_P=0.73（ω_L-20）,B线ω_L=50％,将图划为四个区域,分出六大类土:A线以上为高液限和低液限粘质土（CH、CL）,A线以下为高液限和低液限粉质土（MH、ML）与有机粘土和有机粉土（OH、OL）。卡氏塑性图是根据试验成果的统计而制订的,A线和B线是从实践中总结出来的经验分界线。由于塑性图考虑了土中有机质含量与土的塑性指数和液限等决定细粒土性质的基本因素的影响,能较全面地反映细粒土的分类原则,使用塑性图,可避免单纯考虑粒度成分或塑性指数进行分类的缺点。     

新疆托帕铅锌铜矿地质特征及控矿条件

托帕铅锌铜矿位于喀什坳陷北部的塔什皮萨克复背斜内,矿体呈层状、似层状赋存于下白垩统克孜勒苏群第三岩性段(K₁kz³)灰白色砂砾岩和始新统卡拉塔尔组(E₂k)底部的坍塌角砾岩及下白垩统克孜勒苏群第一岩性段(K₁kz¹)灰白色砂岩中。成矿的原始矿源层、盆地卤水改造及后期构造热液叠加等成矿期次和成矿作用与乌拉根铅锌矿相似,但含矿层位不同,经历的后期改造较弱。今后找矿应以塔什皮萨克复背斜南部可能存在的K₁kz⁵、E₁a铅锌赋矿层位为重点,在盆地卤水改造、后期构造热液叠加强烈的地段进行。     

新疆乌拉根铅锌成矿带地质特征与找矿靶区优选

乌拉根铅锌矿带的主体位于塔里木盆地西北缘乌恰凹陷中。矿带中的铅锌矿均属层控砂砾岩型,赋存于下白垩统克孜勒苏群第五岩性段(K₁kz⁵)和古新统阿尔塔什组(E₁a)中,含矿岩石组合为K₁kz⁵灰白色砂砾岩、砾岩及砂岩和E₁a底部的坍塌角砾岩。层控砂砾岩型铅锌矿经历了原始矿源层沉积、盆地卤水油气改造、构造热液叠加等成矿作用。区域上化探异常以Pb-Zn-Cd-Ag-W-Mo-Sr元素组合为特点,矿区前缘元素以Sr、Ba、As、Sb为主,近矿元素为Pb、Zn、Cd、Ag。围岩蚀变表现为岩石的强烈褪色,以褐铁矿化、黄铁矿化、黄钾铁矾化、石膏化、方解石化、天青石化、白云石化为主。以典型矿床的找矿标志、找矿模型为依据,在矿带范围内优选出康西、江额结尔、加斯、硝若布拉克等4个铅锌找矿靶区。     

单向冻结条件下粗颗粒级配土的水热分布及冻胀特性研究

随着寒旱区高速铁路工程的增多和工程服役时间的增长，气态水迁移引发的路基冻害问题被广泛关注。为深入探究寒区粗颗粒填料的冻胀机制，研制一套考虑水–热–力耦合的土柱试验装置，开展不同补水类型、细颗粒含量、细颗粒类型的单向冻结试验。结果表明：(1)冻结锋面位置受补水方式、细粒土含量的影响较为显著，细粒土类型的影响相对较小。(2)随冻结时间的增长，液–气组合补水和气态水补水均会导致试样含水率不断升高，而前者含水率变化较快。细粒土含量和类型会显著影响气态水迁移量，造成土柱水分分布的明显差异。(3)粗颗粒级配土中液态水很难通过冻胀–抽吸力直接上升至冻结锋面，气态水迁移是造成冻胀发展的重要因素。在高速铁路的长期运营过程中，气态水迁移引发的路基水分积聚和冻胀问题不可忽视。     

河北承德中部富锶地下水与地质建造相关性分析

承德中部地区富锶地下水分布较广,本次工作在不同地质建造区采集水样62件,土壤和岩石样品143件,水样中锶含量介于0.11～2.32 mg/L之间,其中锶含量≥0.40 mg/L、达到富锶地下水界限含量的水点共有46个,占全部水点的74.19%。pH为7.16～8.39,属于中性-弱碱性水,水化学类型主要为HCO₃- Ca、HCO₃·SO₄- Ca型,水体中Sr²⁺与其他主要离子成分相关性较好,均受岩石风化作用控制。碎屑岩建造中地下水Sr²⁺含量最高,平均值0.75 mg/L,在变质岩建造中地下水 Sr²⁺含量平均值0.51mg/L,第四系松散堆积物中地下水Sr²⁺含量平均值0.55 mg/L,火山岩建造中地下水Sr²⁺含量最低,平均值0.43 mg/L。不同地质建造岩石中的锶含量差异较大,变质岩建造中锶含量最高,平均含量499.94 mg/kg,其次为碎屑岩建造,锶含量平均值为490.77 mg/kg,火山岩建造中锶含量最低,平均值为373.19 mg/kg。地下水中锶元素主要来源于基岩,二者锶含量具有正相关关系,碎屑岩建造及其水体中锶含量均较高,火山岩建造及其水体中含量最低,相比火山岩和变质岩建造,碎屑岩类建造中锶元素更易于向地下水中迁移。     

含泥砂砾石的强度特性

本文根据大直剪试验资料对含泥砂砾石的强度特性作了初步探讨。认为:①莫尔强度包线是一条过原点的曲线,用指数方程式τ=Ap（σ/p）ⁿ表示较好;②含泥量对粗料含量不同的砂砾石强度影响的特征和大小不同;③不同性质的泥对粗料含量相同的砂砾石料强度影响的大小也不尽相同;④剪位移-时间过程线中的直线段的起点是值得注意的特征点。     

氯盐粉质黏土冻结过程中变形特性及其机制研究

近海和海底粉质黏土受海水浸渍形成氯盐土,为研究氯盐粉质黏土冻胀变形特性,揭示其冻胀变形机制,通过开放系统单向冻结试验监测冻结过程中不同氯盐含量土体冻胀变形及水盐迁移规律;开展核磁共振试验获得冻结过程中孔径分布,探讨微观结构变化与宏观冻胀变形内在联系。单向冻结试验结果表明：含盐量对冻结锋面发展、水盐迁移以及冻胀均有显著影响;冻结锋面先快速发展后趋于稳定,含盐量越低冻结锋面稳定位置距离冷端越远。土水势梯度是水盐迁移的驱动力,含盐量越低土水势梯度越大,引起的水盐迁移越明显。冻胀随含盐量增加而减小,补水引起冻胀占总冻胀的主要部分。冻结结束时的冻胀率随含盐量增加表现为先降低后增加,存在一个临界含盐量,即1%含盐量的冻胀率最低。核磁共振试验表明：试样中的孔隙主要由中孔隙组成,冻结过程中中孔隙向大孔隙和小孔隙转化,含盐量越低孔隙体积转化比例越大。这是由于低含盐量土中发生更多冰水相变,微观孔隙结构改变更为明显,产生冻胀也更为显著。     

动、静荷载作用下细粒土的冻胀特性实验研究

随着列车速度的不断提高,季节冻土区路基工程的冻胀问题也越来越突出。为研究细颗粒土在动荷载作用下的冻胀特性,进行了无荷载、静荷载和动荷载条件下室内开敞系统的冻胀实验,对比分析了无荷载、静荷载和动荷载条件下细粒土的冻胀变形、水分迁移速率及土中含水量的分布。实验结果表明：静荷载、列车动荷载对土的冻胀都具有一定的抑制作用,随着外荷载值的增大,该细颗粒土的冻胀率逐渐减小;且当静荷载值等于动荷载幅值的二分之一时,动、静荷载对细颗粒土冻胀的影响基本相同;土冻结过程中水分迁移速率随着冷却温度的降低而逐渐增大,而随列车动荷载值的增大而相应降低;土的冻胀特性基本不受列车动荷载频率变化的影响。     

新疆康西铅锌矿地质特征及成矿潜力

康西铅锌矿位于塔里木盆地西北缘,乌拉根大型铅锌矿的西侧,属于层控砂砾岩型铅锌矿床。康西铅锌矿产于库什维克复式向斜的北翼,矿体呈层状、似层状赋存于下白垩统克孜勒苏群第五岩性段(K₁kz⁵)灰白色砂砾岩和古新统阿尔塔什组(E₁a)底部的坍塌角砾灰岩中。地表控制铅锌矿化蚀变带长约7.0 km,矿化集中区段长约5.0 km。深部钻探验证显示,不仅赋矿层位向深部稳定延伸,而且矿化有加富、加厚的特点。具有形成大型铅锌矿的成矿潜力。     

试论冻害敏感性的合理性

冻胀和融沉是影响寒区工程设施安全服役的关键难题,如何合理评价土体的冻害敏感性一直是寒区岩土工程的热点话题.长期以来,以细粒含量为指标的冻胀特性评价体系,较为简单、明确,在指导寒区工程建设中发挥了重要作用.但近年来的研究成果表明:不同国家和地区的冻害敏感性评价体系差别较大,准确性参差不齐;气态水迁移能够引起粗粒土发生冰体...     

单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验及THM耦合冻胀模型

为研究寒区岩石在梯度温度场中补水条件下的冻胀变形规律,进行了单向冻结时开放条件下饱和砂岩冻胀试验。试验结果表明,单向冻结时开放条件下饱和岩石冻胀过程中,沿冻结方向的冻胀位移变化过程可分为冷缩阶段、原位冻胀阶段、分凝冻胀阶段3个阶段。分凝冻胀阶段冻结锋面趋于稳定,冻胀变形持续增长,与时间基本呈线性关系。此外,分凝冻胀阶段补水量换算的迁移水分凝冻胀位移与冻结方向冻胀位移比较接近。随着平均温度梯度增大,分凝冻胀变形速率增大,且分凝冰位置与平均温度梯度线性相关。然后,建立了考虑孔隙水原位冻胀与迁移水分凝冻胀的THM耦合冻胀模型。模型中,孔隙水原位冻胀计算基于未冻水含量,并引入约束系数表征岩石骨架对孔隙水冻胀约束程度;迁移水分凝冻胀计算基于分凝势理论,水分迁移速率与冻结缘处的温度梯度成正比。模型计算结果与试验结果对比表明,建立的THM耦合冻胀模型能够比较准确地计算单向冻结时开放条件下饱和岩石冻胀位移,并能够模拟出分凝冻胀时分凝冰层引起的位移突变及分凝冰位置,可用于寒区冻胀敏感性岩石开放条件下冻胀变形计算。     

高速列车与路基冻胀相互作用机理

针对高速铁路路基中低含水率、远离地下水的级配碎石等冻胀不敏感性粗颗粒土,却普遍发生冻胀的特殊现象,提出了一个简洁的#x0201c;循环动载诱发冻胀#x0201d;模型,认为高速列车循环荷载会导致地下水位以下饱和地基土中超静孔隙水压力的发展,进而将地下水#x0201c;泵送#x0201d;至冻结线以上,从而为土中独立冰层的形成,及冻胀的发生持续地提供#x0201c;原材料#x0201d;。模拟结果表明,本模型能够很好的揭示上述特殊工程现象发生的原因；同时,新模型对循环荷载诱发冻胀机理的阐述,也为季节性冻土区高速铁路路基冻胀防治研究提供了一种新的思路。     

低温饱和岩石未冻水含量与冻胀变形模型研究

 寒区岩石在季节性温度变化下会经历冻胀融缩过程,研究低温岩石中未冻水含量以及冻胀变形规律是进行寒区工程数值仿真和稳定性分析的关键问题。岩石是不同于土体的脆性多孔介质材料,孔隙中的未冻水含量还无法通过实验直接测量;基于累计孔隙体积分布规律,考虑孔隙水的冻结点变化和未冻水膜的影响建立低温岩石未冻水含量理论表达式,实例证明该计算式具有较高的可靠度。假定岩石为弹性孔隙介质,基于孔隙冰与岩石孔隙间的膨胀耦合关系可计算冰压力;利用应变等价原理将孔隙中的冰压力等效为岩石表面的三向拉应力,从而根据弹性理论建立了有效冻胀力下低温饱和岩石冻胀变形模型。结果表明饱和岩石低温冻胀变形与岩石基质的力学参数、岩石孔隙率以及未冻水含量等因素有关。最后通过与2个已有的室内冻胀变形实验对比,说明本文冻胀变形模型的正确性以及实用性。     

单向冻结条件下饱和粉质黏土的冻胀试验研究

在单向冻结条件下对饱和粉质黏土试件进行了6种工况下的室内冻胀试验研究.结果表明:冷端温度、压实度、温度梯度、上覆压力和补水条件是影响土体冻胀变形的关键因素;温度梯度、冷端温度和上覆压力与土体冻胀变形呈反比,压实度与土体冻胀变形呈正比;冻胀率是表征土体冻胀敏感性的关键指标,与材料参数和冻结条件有关.最后,基于试验研究提出了用于指导工程应用的路基冻胀病害防治措施.     

阿拉尔市区道路盐胀-冻胀变形破坏机理研究

阿拉尔市地处季节性冻土灾害区和严重盐胀灾害区。城市道路在建成后就遭受了严重的盐胀-冻胀变形破坏。本文通过对严重变形破坏路段的路基土与道路两侧绿化带土体的含盐量进行对比检测试验,试验分析认为阿拉尔市区道路的变形类型属于盐胀-冻胀变形。对其盐胀-冻胀变形破坏的原因与机理进行分析研究,提出要解决阿拉尔市道路盐胀-冻胀变形问题,需要在控制路基盐分、含盐量的基础上,必须要考虑地表水及地下水对路基盐胀-冻胀的影响。     

土工袋防渠道冻胀模型试验研究

为研究土工袋在寒冷地区的防渠道冻胀效果,开展了冻融循环作用下土工袋处理渠道和常规渠道模型试验,研究了土工袋处理渠道和常规渠道的冻胀量、融沉量、含水率和温度随时间的变化规律。试验结果表明：冻融循环作用下土工袋处理渠道防冻胀效果显著,同时揭示了土工袋防渠道冻胀机理,即土工袋通过抑制毛细水、薄膜水上升、加筋作用达到防冻胀效果,为寒区渠道防冻胀提供理论依据。     

砂砾土液化的剪切波速判别方法

 剪切波速也正逐步成为土层液化判别的基本指标之一,但采用现场波速资料得到的砂砾土液化判别方法尚较少见。针对2008年汶川8.0级地震显著的砂砾土液化现象,获取45个场地剪切波速结构,以此提出基于剪切波速的砂砾土液化判别方法;构建相应模型和计算公式,并分析现有2种典型砂土液化剪切波速判别方法对砂砾土的适用性。提出的砂砾土液化剪切波速判别方法由初判和复判组成,初判包括地质年代、埋藏条件和含砾量3个条件;复判模型则由地震烈度、剪切波速基准值、地下水位、砂砾土埋深和和含砾量等5个参数构成,并分别采用归一化方法和优化方法推导出剪切波速基准值以及地下水位和砂砾土埋深的影响系数。砂砾土与砂土属不同土类,相同波速值下二者密实程度不同,现有砂土液化剪切波速判别方法对砂砾土不适用,给出的判别结果明显偏于危险。获取的砂砾土液化资料扩充现有液化数据库内容,提出的砂砾土液化剪切波速判别方法简单明了,回判成功率高,可为工程应用及规范修订提供参考。     

砾砂在公路软基排水垫层中的应用

对砾砂和中砂进行渗透试验研究及性能的分析,表明砾砂作为砂垫层在同等条件下,其力学性能和排水性能方面都有优于细砂,认证了在公路软基处理中用砾砂作垫层的可行性。