不同应力路径下红黏土的力学特性与含水率的变化规律试验研究

针对实际工程中不同部位土体所经历的应力路径不同的问题,以研究不同含水率、不同应力路径下贵州红黏土的力学特性为目的,选取实际工程中典型的三种应力路径,设计了采用K_0固结方式的不同含水率的三轴固结不排水试验。结果表明:不同的含水率及不同的应力路径对贵州红黏土的力学特性有很大的影响,红黏土的水敏性及对应力路径的敏感性都与其自身的结构性有很大关系;含水率及应力路径对红黏土抗剪强度指标的影响主要都表现在对黏聚力的影响上,而对内摩擦角的影响较小;坚硬、硬塑状态的红黏土在卸荷状态下达到抗剪强度峰值时的变形值最小,而含水率较高的红黏土在卸荷状态下的抗剪强度最差,在实际工程中该部分往往是发生变形破坏的突破点,应重点加强对该部分土体的加固与治理。研究成果对今后红黏土基坑的支护设计与计算及相关的数值模拟等具有参考价值。     

碱污染红黏土抗剪强度特性室内试验研究

为了研究碱污染红黏土的抗剪强度特性,考虑碱液NaOH质量分数和养护时间2个因素,通过室内模拟试验,分析碱液与红黏土的相互作用。试验结果表明:高NaOH质量分数时红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均增大,存在极大值,极大值出现的时间和碱液NaOH质量分数有关;低NaOH质量分数下红黏土抗剪强度降低,存在极小值,黏聚力呈先增后减,内摩擦角呈先减后增的变化趋势。碱污染红黏土抗剪强度特征为水化、离子吸附、阳离子交换、碱液溶蚀和外力共同作用的结果。     

重塑条件对红黏土力学特性影响试验研究

重塑条件是影响重塑土样相关力学特性的重要因素,为分析堤防建设的土工试验中各重塑条件对重塑土力学特性的影响,采用不固结不排水三轴试验研究了不同重塑条件(碎土方式、含水率和制样方式)对重塑红黏土力学特性的影响,并结合扫描电镜图像揭示了相关重塑条件对力学强度特性的影响机理。结果表明：在含水率较低时,影响红黏土重塑样强度的主要因素为制样方式;当含水率升高后,碎土方式成为主要的控制因素;结合微观试验进一步说明不同碎土方式得到不同级配的土粒,机械碎土方式会使得土颗粒集聚成不同数量的“粗颗粒”,改变土粒级配从而影响相关力学特性;不同制样方式导致土颗粒发生不同的有序排列,进而使得土体抗剪强度发生变化。     

应力路径与红粘土的力学特性

通过室内应力路径试验，分析红粘土的力学特性，认为符合实际工程应力变化的应力路径试验来确定红粘土的力学指标是很有必要的。     

微生物对红黏土强度的改良效应及机理研究

利用微生物加固红黏土是一种创新、环保、经济的方法。选取巴氏芽孢杆菌和铁细菌2种微生物固化土体,以活性炭为载体,根据微生物最佳养护条件,制备2种微生物土样。研究微生物土样的基本物理力学性质时,发现微生物改良后的土样密度增加,孔隙比下降,抗剪强度和无侧限抗压强度提高,物理力学性质得到极大改善。为进一步研究微生物对红黏土的加固机理,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)分析试样微观结构和物质成分。试验发现巴氏芽孢杆菌诱导生成碳酸钙充填土体孔隙,形成胶结固化土体,碳酸钙多集中于活性炭附近呈块状结构;铁细菌生成铁基络合物充填土体孔隙,铁基络合物多呈片状、层状结构。总体来说,巴氏芽孢杆菌对红黏土的固化效果要优于铁细菌。研究结果对微生物加固红黏土机理认识和菌种选择具有重要参考价值。     

不同酸碱度对改良红黏土力学性质及结构的影响

红黏土在土类划分上属于特殊性土,由于其特殊的成因过程及成因环境,工程性质也有很大区别。为了研究地下水环境酸碱度对改良土的强度影响,通过将改良土体浸泡到不同酸碱度的溶液中,测试改良土的力学性质,研究不同掺量、浸泡时间和溶液酸碱度对改良红黏土的影响和作用机理。再通过电镜扫描,研究改良红黏土的微观结构,探讨其与力学性质改善的关系。试验结果表明,从宏观上,在酸性环境下改良土凝聚力均随浸泡时间的增长而减小。从微观上,土粒的搭接形式、搭接程度以及颗粒间的胶结程度决定了土体的物理力学性质,而酸碱环境使改良红黏土结构发生变化,土粒间黏结程度得到改善。     

贵阳红黏土介-微观结构对力学特性影响试验研究

为阐明贵阳红黏土宏观力学强度与变形特性的介-微观机理,同时考虑不同围压、不同干密度下贵阳重塑红黏土宏观力学特性之间的差异,通过不固结不排水三轴剪切试验、N2吸附测试及电镜扫描(SEM)测试,研究了原状和重塑土样因颗粒形态、孔隙结构与分布等不同所产生的宏观力学特性之间的差异。试验结果表明:不固结不排水三轴剪切试验条件下贵阳红黏土原状样应力-应变曲线表现出具有驼峰状的应变软化特性;重塑样则呈现出明显的应变硬化现象。随着干密度的增加,一定围压下重塑样强度曲线硬化现象加强;随围压增加,强度不断增强。原状和重塑土样氮气吸附-脱附等温曲线均表现出明显的Ⅳ型、H3滞后环,曲线整体均呈反“S”型。不过,在平均孔径、比表面积、总孔容积等指标上有差异,反映出原状样孔隙主要由中大孔构成,含部分微小孔;经重塑后大孔和微孔有所减少,介孔呈增多趋势。扫描电镜(SEM)下原状样较重塑样介-微观结构更加复杂,介-微观结构形态参数更加优化,表现出明显的原生结构、更强的力学强度。     

水泥红黏土力学性能试验研究

针对红黏土这种特殊土质,研究了水泥掺量、龄期、Ca(OH)2掺量等对水泥红黏土无侧限抗压强度的影响。结果表明:水泥红黏土的无侧限抗压强度随着龄期的延长而增强;水泥土无侧限抗压强度随着水泥掺量的增加逐渐增强,15%的水泥掺量为最优掺量;Ca(OH)2对水泥红黏土无侧限抗压强度影响较大,随着Ca(OH)2掺量的增加强度增强。     

西南地区覆盖层深部黏土物理力学试验参数研究

在水电工程建设实践中,专门针对覆盖层黏土特别是覆盖层深部黏土布置的勘探及试验工作量有限,覆盖层黏土物理力学参数系统性的研究通常受制于基础试验资料。依托长河坝、ML等大型水电工程,搜集、整理了西南地区大量的覆盖层勘探试验资料,统计分析了覆盖层深部黏土的物理性质以及相关指标间的关联,印证了土的可塑性经典规律。同时,分析了覆盖层深部黏土在常规压缩、渗透、强度等方面的特性表现,可为后续工程地质评价或基础处理提供一定参考。     

不同应力路径下红粘土的力学特性

通过室内应力路径试验，分析红粘土的力学特性，认为通过符合实际工程应力变化的应力路径试验来确定红粘土的力学指标是很有必要的。     

细菌对红黏土抗剪强度的影响

为了探究土壤原生细菌对红黏土强度的影响,通过对红黏土中天然赋存的原生细菌进行富集培养,并在红黏土重塑试样中添加培养后的细菌菌液,通过土工试验和电镜试验分析红黏土物理力学性质和微观结构的变化。结果表明:随着细菌的掺入,三轴试样的破坏峰值和压缩模量都有所提高,并且随时间的增长,呈现先增大后减小的趋势;同时从电镜图像上来看,细菌的掺入使得红黏土中粉粒含量有所增加,相应的黏粒含量下降。研究结果可为进一步研究单一的细菌种类对红黏土物理力学性质和微观结构的影响提供参考。     

脱湿过程中红黏土热导率的变化试验研究

自然状态下岩土体中的三相组成处于动态变化之中,对土体热传导性能的准确测试造成困难,通过热导率脱湿曲线(TCDC)可间接获取土体的传热性能。为此,以桂林红黏土为研究对象,采用压力板仪和KD2 Pro土壤热特性分析仪,研究了红黏土在脱湿过程中热导率的变化规律。试验结果表明:在进气值之前,土体饱和度不变,3种干密度的土体热导率都有小幅度增加,此阶段主要与吸力变化引起的土体密实度变化有关;当吸力超过进气值后,热导率随饱和度减小逐渐减小,此阶段含水率为影响热导率的主要因素。基于热导率试验结果,采用Lu模型和William模型对红黏土脱湿过程中热导率变化曲线进行拟合,整体上2模型对试验结果拟合较好,可以用于红黏土脱湿过程中热导率变化的模拟。     

不同温度下红黏土胀缩性试验研究

为了探究温度对红黏土胀缩性的影响,通过不同温度下红黏土的胀缩性试验(膨胀变形和收缩变形试验),以初始含水率和干密度为对比变量,分析红黏土胀缩性;并通过红黏土的收缩变形试验分析温度对红黏土体缩率、最终线缩率和收缩系数的影响规律。试验结果表明:膨胀率随着初始含水率的变化而变化,干密度最大的试样的膨胀率增幅最明显,干密度最小的试样的膨胀率却随着初始含水率的增加而减小;随着温度的升高,膨胀率总体呈增大趋势, 膨胀率在80 ℃之前缓慢增长,超过80 ℃时增长较快; 随着温度的升高,线缩率、体缩率、收缩系数总体呈现递减的趋势;不同温度下红黏土随着含水率的降低,收缩曲线大致可以分为斜直线阶段、外凸阶段和直线稳定阶段共3个阶段,各阶段的收缩速度和收缩变化幅度不同。研究成果可为研究红黏土胀缩性的岩土工程技术人员提供参考。     

武鸣红黏土轴向压裂与单轴拉伸抗拉强度试验对比研究

针对红黏土抗拉特性正确认识的不足,通过轴向压裂法和单轴拉伸法分别测定了武鸣红黏土的抗拉强度,并对比分析了两种试验方法及其测定结果,研究结果表明两种试验方法均能有效测定红黏土的抗拉强度,且具有很好的一致性,二者各有优缺点,在此基础上,探讨了武鸣红黏土抗拉强度与含水率之间的关系。试验结果可为正确认识红黏土的抗拉特性及裂缝处理方案设计提供合理的抗拉强度指标和相应依据。     

红色碎屑岩系中泥化夹层组构及强度特性研究

黄河中游地区红色碎屑岩分布极为广泛，泥化夹层为其主要的工程地质问题。泥化夹层可分为全泥、泥夹碎屑、碎屑夹泥及泥膜等四种类型，粘土矿物以伊利石为主，非粘土矿物主要为石英、长石、云母和方解石。抗剪强度试验表明，泥化夹层的抗剪强度不仅取决于其物理性状，而且还受试验方法、地层结构等因素影响。限制泥化夹层膨胀的大型原位抗剪试验能比较实际地反映其抗剪强度，应作为设计取值的主要依据。文中还给出了不同类型泥化夹层的抗剪强度指标建议值。