武广客运专线非饱和红粘土三轴试验成果及分析

从武广客运专线的泉口、咸宁、耒阳3个工点的不同深度的非饱和红粘土地基中钻探取样,分别进行不固结不排水、固结不排水、固结排水三轴试验,获得了3个工点的非饱和红粘土的粘聚力、内摩擦角的试验值,为武广客运专线红粘土地段的设计提供了设计指标.     

部分排水条件下饱和红黏土循环试验研究

为了研究交通荷载作用下路基天然黏土层的长期动力特性,采用GDS循环三轴系统,对赣南地区的路基红黏土开展部分排水条件下大次数循环荷载试验.研究部分排水条件下红黏土的孔压累积和模量变化情况,分析循环应力比、平均初始固结压力、初始固结应力比对红黏土累积变形的影响.研究结果表明,红黏土的最终竖向累积变形随循环应力比和初始固结应力比的增大而指数型增大,随平均初始固结压力的增大而线性增大,提出考虑循环应力比、平均初始固结压力、初始固结应力比和循环次数的累积应变模型,通过不同动应力状态下红黏土累积应变随循环次数发展曲线的归一化表明了该累积应变模型的正确性.     

武广客运专线非饱和红粘土三轴试验成果及分析

从武广客运专线的泉口、咸宁、耒阳3个工点的不同深度的非饱和红粘土地基中钻探取样,分别进行不固结不排水、固结不排水、固结排水三轴试验,获得了3个工点的非饱和红粘土的粘聚力、内摩擦角的试验值,为武广客运专线红粘土地段的设计提供了设计指标。     

各向异性固结软粘土的循环软化-孔压模型

通过对杭州软粘土进行应力控制的循环三轴试验,研究了各向异性固结软粘土的循环软化特性及孔压发展规律.试验结果表明,随着循环次数的增加和循环应力比的提高,软化指数逐渐降低,残余孔压逐渐增高;当采用各向异性固结时,初始静剪应力的增大会造成土体软化加快,但残余孔压变化缺乏一定规律性.建立了各向异性固结软粘土循环软化-孔压模型,该模型反映了软粘土循环软化特性及残余孔压增长规律.     

循环荷载作用下超固结软黏土变形特性试验研究

利用GDS振动三轴仪对温州饱和软黏土在不同超固结比下进行了循环加载试验,研究了超固结比对温州饱和软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线特征、累积应变预测方程等的影响.试验结果表明:在相同循环应力比下,超固结软黏土的应变随超固结比的增大而减小,且随超固结比的增大,使软黏土破坏所需的循环应力比呈现出减小的趋势.由于超固结土先期承受了较大的固结压力,随着超固结比的增大,软黏土的应力-应变关系逐渐由粘弹性转变为近似弹性特征.基于不同超固结比下的试验结果建立了累积应变预测方程,阐述了方程中各参数的物理意义及确定方法.     

武广客运专线非饱和红粘土的快剪 与慢剪对比试验研究

采用某客运专线3个工点的非饱和红粘土试样进行三轴、直剪的不固结不排水剪切、固结不排水剪切和固结排水剪切试验，获得了这3个工点的直剪、三轴试验指标，分别对其进行了不固结不排水剪与固结排水剪强度指标对比，获得了相应的比值，提出了建议，对客运专线非饱和红粘土地段设计参数的选取具有参考作用。     

武广客运专线非饱和红粘土 动三轴试验成果及分析

从武广客专线有代表性的红粘土地段——泉口、咸宁钻孔取样，并对其进行了动三轴试验及分析，获得了这2个工点的非饱和红粘土在不同固结比、不同围压条件下的动剪应力-破坏震次的关系曲线、动应力、动剪强度指标、动弹性模量及相关试验常数，这对武广客运专线非饱和红粘土地段的设计具有参考作用。     

不排水强度随固结度增长特性试验研究

土体的固结程度对土的强度影响很大,采用等应变速率的直剪仪研究了饱和高岭土在各级固结压力作用下的直剪强度随固结度的变化规律,研究表明:各级固结压力下的直剪强度均随固结度的增长呈近似线性增长。利用微型十字板剪切仪研究了各级固结压力作用下的微型十字板强度随固结度的变化规律,同时考虑到尺寸效应的影响,研制了配合微型十字板剪切仪使用的小直径固结仪,研究表明:微型十字板强度同样随固结度的增长而呈线性增长;将以上两种试验结果进行比较分析,发现具有很好的一致性,验证了用微型十字板剪切仪来研究饱和软粘土抗剪强度变化规律是可行的。     

软粘土的次固结变形特性

在笔者所改装的应力式三轴压缩仪和一维压缩仪上,用杜湖、杭州和萧山三种粘土做了一定数量的固结试验。基于这些试验资料的分析,提出了一种新的主、次固结变形划分法,同时还探讨了固结应力和应力比对次固结系数的影响、固结后期的孔隙水压力、高载增量比对次固结变形比例的影响。根据室内外试验资料,分析了主固结阶段的粘滞蠕变效应。结果表明,主固结阶段的粘滞变形很不显著,可忽略不计。     

重塑高岭土渗透各向异性影响因素

为了研究软土渗透各向异性,以重塑高岭土为研究对象,利用三轴渗流仪对重塑高岭土展开一系列渗流试验,研究电解质类型、浓度及固结压力对软黏土渗透各向异性的影响,并从微观角度解释其作用机理。研究发现：1）高岭土颗粒为扁平状结构,在一维固结下颗粒趋向于垂直于主应力方向排列,重塑高岭土竖向剖面孔隙面积大于水平向剖面孔隙面积,这2个因素共同导致渗透各向异性比（水平渗透系数与垂直渗透系数之比）大于1;2）渗透各向异性比随固结压力增大而减小,主要是因为竖向剖面大孔隙较多,压力作用下竖向剖面孔隙面积减小幅度大于水平剖面孔隙面积减小幅度;3）马来西亚高岭土在高纯水下为絮凝状结构,在盐溶液下为散凝状结构,在高纯水下土体竖向剖面大孔隙较多,而在盐溶液下竖向剖面孔隙和水平向剖面孔隙较为接近,导致在高纯水下测得的渗透各向异性比在盐溶液下的测量结果大;4）在本试验条件下,电解质类型、浓度对马来西亚高岭土渗透各向异性比的影响均较小。     

重塑红黏土动剪切模量与阻尼比的共振柱试验

在保证路基施工质量的前提下,对重塑红黏土在小应变幅值条件下土体动剪切模量和阻尼比的研究,可作为其是否适宜作高铁地基的判别标准之一.为此,在颗分、液塑限及击实等试验的基础上,对不同围压下标准红黏土试样进行小应变幅值的共振柱试验研究.通过对相关试验数据进行整理,得出了重塑红黏土在小应变条件下动剪切模量和阻尼比的变化规律及其影响因素.利用改进的Davidenkov模型对重塑红黏土动力指标进行了拟合,效果良好.该研究成果可为相关高速铁路路基工程提供基础数据及分析参考.     

Design and fabrication of a large-scale oedometer

The most common apparatus used to investigate the load-deformation parameters of homogeneous fine-grained soils is a Casagrande-type oedometer. A typical Casagrande oedometer cell has an internal diameter of 76 mm and a height of 19 mm.However, the dimensions of this kind of apparatus do not meet the requirements of some civil engineering applications like studying load-deformation characteristics of specimens with large-diameter particles such as granular materials or municipal solid waste materials. Therefore, it is decided to design and develop a large-scale oedometer with an internal diameter of 490 mm. The new apparatus provides the possibility to evaluate the load-deformation characteristics of soil specimens with different diameter to height ratios. The designed apparatus is able to measure the coefficient of lateral earth pressure at rest. The details and capabilities of the developed oedometer are provided and discussed. To study the performance and efficiency, a number of consolidation tests were performed on Firoozkoh No. 161 sand using the newly developed large scale oedometer made and also the 50 mm diameter Casagrande oedometer. Benchmark test results show that measured consolidation parameters by large scale oedometer are comparable to values measured by Casagrande type oedometer.     

云南红粘土的工程特性及其应用

根据多年来云南红粘土的物理力学试验资料，分析了云南红粘土的工程特性，讨论了其在工程中的应用问题。     

稻壳灰固化红黏土的路用性能及微观机理

为响应建设节约的发展思路，向红黏土中掺入稻壳灰，并通过一系列实验探讨稻壳灰对红黏土力学性能的影响，分析稻壳灰对红黏土的微观作用机理。试验结果表明，掺入稻壳灰后红黏土液塑限变化较小；其最优含水率与渗透系数随稻壳灰掺量的增加而增高，最大干密度降低；掺入稻壳灰的红黏土抗压强度随掺量的增加呈先增后减的趋势，当稻壳灰掺入量为15%，养护时间为28 d时达到最大值。电镜扫描试验发现：稻壳灰表面覆盖大量的胶凝物质，红黏土结构密实性相应提升。用稻壳灰改良红黏土能节约路基的建设成本，同时也有利于保护环境，实现资源的可持续利用。     

甲基红-溴酸钾动力学方法测定面粉中的吊白块

利用甲基红-溴酸钾动力学催化体系建立一种检测面粉中吊白块的方法。通过试验及试验条件优化,得到最优试验条件为:反应温度15℃,盐酸溶液(2mol/L)2.6mL,甲基红溶液(0.05%,w/w)3.8mL,溴酸钾溶液(0.01mol/L)1.6mL,反应时间9min,方法线性工作区间为甲醛质量浓度[0.0243,1944]mg/L;精密度4.03%;回收率达到96.25%;测定结果在4h内保持稳定;抗面粉中其他物质干扰能力强。     

基于锆石U-Pb年龄的黄土高原红黏土沉积序列物源示踪

黄土高原广泛沉积的新近纪红黏土序列对东亚古气候具有重要的指示意义。通过甘肃灵台红黏土剖面7.0、6.5、5.5、3.2 Ma沉积物和山西保德红黏土剖面6.56、5.24、3.50 Ma沉积物碎屑锆石U-Pb年龄的对比,表明黄土高原不同区域红黏土沉积物物源在空间上具有一致性,而在时间上具有差异性。通过与周缘潜在物源区碎屑锆石U-Pb年龄对比,可将黄土高原红黏土沉积物物源的差异划分为3个沉积阶段:第一阶段(5.7～7.0 Ma)物源主要为西昆仑山、帕米尔高原;第二阶段(3.4～5.7 Ma)物源主要来自塔克拉玛干沙漠;第三阶段(2.6～3.4 Ma)物源主要为阿拉善区域。红黏土沉积物物源的变化表明2.6～7.0 Ma处于西风逐渐减弱伴随东亚季风逐渐增强的过程,物源的两次变化对应于约5.7 Ma墨西拿盐度危机和约3.4 Ma青藏高原的隆升,说明青藏高原以及中国西部山脉的隆升和板块运动控制下的特提斯洋演化是影响黄土高原风成沉积的重要因素。     

Engineering property test of kaolin clay contaminated by diesel oil

Engineering property of kaolin clay contaminated by diesel oil was studied through a series of laboratory experiments.Oil contents(mass fraction) of 4%,8%,12%,16% and 20% were selected to represent different contamination degrees,and the soil specimens were manually prepared through mixing and static compaction method.Initial water content and dry density of the test kaolin clay were controlled at 10% and 1.58 g/cm~3,respectively.Test results indicate that since part of the diesel oil will be released from soil by evaporation,the real water content should be derived through calibration of the quasi water content obtained by traditional test method.As contamination degree of the kaolin clay increases,both liquid limit and plastic limit decrease,but there's only a slight increase for plasticity index.Swelling pressure of contaminated kaolin clay under confined condition will be lowered when oil-content gets higher.Unconfined compressive strength(UCS) of the oil-contaminated kaolin clay is influenced by not only oil content but also curing period.Increase of contamination degree will continually lower UCS of the kaolin clay specimen.In addition,electrical resistivity of the contaminated kaolin clay with given water content decreases with the increase of oil content.However,soil resistivity is in good relationship with oil content and UCS.Finally,oil content of 8% is found to be a critical value for engineering property of kaolin clay to transit from water-dominated towards oil-dominated characteristics.     

基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型

随着含水率的增加,红层岩土材料会表现出体应变增加而变形模量降低的双重特征。为研究荷载作用下含水率变化对岩土体变形的影响,本文在湿度应力场理论的基础上,对含水率进行归一化处理,提出基于相对湿度的变模量本构,建立了岩土膨胀分析模型。以压实红黏土和红层黏土岩为研究对象,首先开展侧限膨胀试验,对稳态模型参数和不同法向应力条件下变形模量随含水率的变化规律进行了反演。试验结果表明：压实土和黏土岩都具有一定的膨胀性,膨胀力分别为225kPa和112.5kPa,无荷载侧限膨胀率分别为0.345和0.205;相对湿度相同时,粘土岩具有较大的变形模量,但随着含水率的增加,黏土岩的模量衰减速度快于压实黏土;在膨胀力实验中,压实黏土的膨胀应力能过够更快达到稳定,具有较高的相对湿度扩散率。其次,基于已标定的膨胀分析模型对侧限膨胀试验进行数值模拟,通过数值模拟和实验得到的膨胀力和膨胀率对比,一方面,验证本文方法在稳态分析时的适用性;另一方面,给出了相对湿度场平均扩散率K的标定方法。最后,以圆形洞室遇水问题为算例,进行了稳态理论分析和瞬态数值模拟,通过与湿度应力场理论解的对比,说明了本文模型在考虑遇水软化和大变形引起应力重分布时的优越性。本文膨胀分析模型参数易获得,数值模拟结果准确性高,可为红层膨胀岩和膨胀土地区工程建设提供指导。