多因素影响的免像控倾斜模型质量分析

游离氧化铁对红黏土力学特性存在显著影响, 为分析其影响机理, 采用柠檬酸钠、碳酸氢钠和连二亚硫酸钠的混合溶液(DCB 法)去除红黏土中游离氧化铁, 以去除和未去除游离氧化铁红黏土为研究对象, 通过室内试验研究了两种试样的土水特征曲线、不同含水率条件下的抗剪强度和失水收缩特性。结果表明: 吸力在较高范围内, 同一含水率时去铁红黏土的基质吸力和总吸力整体高于未去铁红黏土的基质吸力和总吸力; 红黏土无论在去游离氧化铁还是未去游离氧化铁时其试样的渗透吸力都很小, 几乎可以忽略; 基质吸力的影响导致红黏土抗剪强度随含水率增大而降低, 去铁过程减小土颗粒胶结效应引起红黏土抗剪强度 明显下降, 主要表现为有效黏聚力的下降。去铁后红黏土收缩率明显高于未去铁红黏土, 主要归结于游离氧化铁胶结土颗粒作用抑制其收缩。     

黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构

滑带土抗剪强度取值及微观结构特性对于边坡稳定及防治具有重要意义。以陕西延安地区二庄科滑坡为研究对象,通过剪切试验、扫描电镜及X射线衍射仪等,对典型黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构进行研究;通过剪切试验得到不同含水率、不同干密度条件下滑带土的抗剪强度参数及其与含水率、干密度之间的相关性函数;通过研究其微观结构及矿物成分,分析了不同干密度、不同垂直压力条件下的土样微观结构。结果表明:随着含水率的减小和干密度的增加,土样的抗剪强度参数均有所提高;黏聚力与含水率呈负指数关系,内摩擦角与含水率呈负线性关系,黏聚力、内摩擦角分别与干密度呈正线性关系;随着垂直压力的增大,孔隙离散指数增大,颗粒离散指数、孔隙(颗粒)平均形态系数、孔隙(颗粒)定向概率熵及孔隙(颗粒)定向分维数均减小;随着干密度的增大,颗粒定向概率熵及颗粒定向分维数均增大。     

孔隙水酸污染诱发击实黄土的崩解试验研究

以铜川重塑黄土为研究对象进行崩解室内试验,对硝酸污染后的击实黄土崩解特性进行分析研究.在制备不同干密度、含水率和硝酸浓度等击实试样后,探讨不同工况下的黄土崩解演变规律及其结果和影响.结果表明:干密度一定时,崩解速率随含水率呈现先增加后减小的趋势,当试样含水率在16％ 时崩解速率可达到最大值,当含水率在20％ 时崩解性基...     

压力板仪量测土水特征曲线存在问题的试验验证

采用不同初始干密度的南阳重塑膨胀土和郴州重塑红粘土两种土样,在同一压力板仪中设置对比试验。结果表明:试样因称重需要,经历多次与陶土板的"分离-再接触"操作而使二者接触不紧密以及该法难免引起的排水管路不饱和,都使SWCC上两种土的重力含水率偏大;因排水稳定标准不合适,同样使两种土的重力含水率偏大;当吸力较高时,试样初始干密度对使用重力含水率表征的SWCC影响不大。根据试验现象和试验结果,对压力板仪量测SWCC试验提出了建议。     

海洋风化花岗岩崩解特性试验与离散元模拟研究

针对海上风电嵌岩桩基础的施工过程中风化花岗岩的浸水软化崩解对施工安全的影响问题,通过设计浸水崩解装置,开展海洋风化花岗岩的浸水崩解试验,分析风化程度及酸碱溶液对风化花岗岩浸水崩解的影响规律,探究海洋风化花岗岩浸水崩解的机理,并使用离散元模拟风化花岗岩浸水崩解的过程.研究结果表明：花岗岩的风化程度对其浸水崩解速率和程度影响显著,随着花岗岩风化程度的提高,其浸水崩解程度从无明显崩解逐渐发展到部分崩解及完全崩解;黏土矿物胶结作用的丧失是海洋风化花岗岩崩解的主要原因,风化花岗岩中的金属氧化物在酸性溶液中的反应会导致其崩解程度增大.基于平行黏结接触模型建立的离散元模型,可以模拟风化花岗岩的浸水崩解全过程.     

三门峡地区黄土状粉土静力学特性试验研究

以三门峡地区黄土状粉土为研究对象,通过控制重塑土样的干密度及含水率制备不同状态的试样,在非饱和土三轴仪上采用不排水试验法,对试样的静力学特性进行试验研究.试验结果表明:试样的基质吸力、水分状态及密度对土的力学性质有着重要影响,相同围压下土体破坏偏应力随着基质吸力的增大而升高;试样的黏聚力随含水率的增加而减小,且减小幅度在不同含水率区间有不同的变化规律;内摩擦角随含水率的增加呈现出先增加后减小的变化规律,并且其变化曲线出现双峰值点;试样的黏聚力及内摩擦角均随干密度的增加而增大,但不同的是黏聚力与干密度的关系曲线可用双曲线模型拟合,而内摩擦角与干密度的关系曲线呈现出非线性的变化规律.     

初始含水率和干密度对膨胀土膨胀力影响的试验研究

不同地区的膨胀土在特定条件下的力学特性具有一定的地域性。试验采用恒体积法测量膨胀土的膨胀力,且用核磁共振技术测量膨胀力稳定后试样的孔隙结构,分析不同初始含水率和干密度对宁明膨胀土膨胀力的影响。结果表明：在中、低干密度状态下,宁明膨胀土的膨胀力随时间的变化呈现快速增长、趋于稳定、缓慢增长、稳定状态4个阶段;在高干密度状态下,宁明膨胀土的膨胀力先快速增长,然后增长速率越来越慢,最终达到稳定状态;用蒸馏水配制土样的初始含水率时,宁明膨胀土的初始含水率越高、干密度越大,配土过程中膨胀能释放越多;孔隙大小直接影响水分子进入土体内部的效率,进而影响膨胀力稳定的时间。     

最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。     

广东花岗岩类岩石风化土的工程地质特征

花岗岩类岩石分布广泛，种类繁多，由于花岗岩所在地区的地形地貌复杂，地貌类型变化大，故花岗岩地区有其特有的工程地质特性，其风化土的工程地质条件也较复杂，对花岗岩风化土的风化规律及工程地质特性的研究表明，从平面分布上大致可把广东花岗岩类风化土厚度特征与地貌形态分为3个类区，并根据风化程度和土质的不同，在垂向上自上而下分为3个带，同时通过对资料统计总结了花岗岩类风化土的物理力学性质，最后对花岗岩类风化土的工程地质条件进行分析评价。     

三灰花岗岩风化料底基层路用性能

针对高速公路沿线存在大量风化花岗岩裸露的问题,通过理论研究并结合工程实践,对花岗岩风化料作进一步的改良,以实现大量挖方工程弃土的再利用,解决花岗岩风化料存在的易崩解、级配不良的缺点．提出水泥、石灰、粉煤灰、花岗岩风化料的质量比分别为2∶4∶16∶78(方案Ⅰ)、2∶6∶14∶78(方案Ⅱ)、2∶8∶12∶78 (方案Ⅲ)的3种三灰改良方案,采用击实、强度、干燥收缩和温度收缩等4类试验,对三灰花岗岩风化料作为路面底基层的材料特性与改良效果进行对比评价．试验结果表明,无侧限抗强度随石灰掺量先减小后持平;随粉煤灰含量增加先持平后增大;方案Ⅰ、Ⅱ的最大干密度均较大,为较优的方案;相比方案Ⅰ具有最好的抗压强度与劈裂强度,方案Ⅱ次之,方案Ⅲ最差;方案Ⅰ、Ⅱ的干缩性能较为接近,方案Ⅲ的干缩性能较差．综合试验结果,可以得出方案I为最优的三灰花岗岩风化料配比方案,并适宜于作为路面底基层进行应用．     

不同含水率下生土导热系数测试及对建筑能耗的影响

为研究不同含水率对生土材料热工性能及对生土建筑能耗的影响,分别从陕西西安、新疆吐鲁番、西藏拉萨采集当地土样并加工成同一密度级的土坯试件,测试了从绝干到湿饱和状态下各种生土导热系数的变化规律。采用建筑能耗动态模拟结合敏感性分析,研究了上述3种土样在不同含水率下导热系数变化对建筑能耗的影响规律。结果表明,含水率与生土导热系数成线性相关;含水率对生土建筑耗热量的影响具有显著的地域性差异;新疆生土在墙体湿度增大情况下建筑能耗增加幅度最小。     

基于抗崩解特性的全风化花岗岩地层注浆参数设计方法

全风化花岗岩遇水极易崩解破坏,受工程扰动后常诱发突水突泥等地质灾害。为实现全风化花岗岩地层注浆加固参数的有效设计,基于响应面试验设计方法,通过注浆模拟试验获得注浆压力、全风化花岗岩初始含水率、黏土含量3因素对注浆后全风化花岗岩土体抗崩解特性及抗压强度的作用规律,并获得三者与抗崩解特性、抗压强度的拟合方程。结果表明:注浆压力、初始含水率、黏土含量对抗崩解特性及抗压强度影响程度大小顺序分别为注浆压力初始含水率黏土含量和注浆压力黏土含量初始含水率,其中注浆压力与注浆加固效果成正相关关系,但当注浆压力达到1.5 MPa时,抗崩解特性及抗压强度增幅减小;注浆加固效果随初始含水率和黏土含量的升高均呈先升高后降低的趋势,其中最佳含水率为16%,最佳黏土含量为24%。通过分析注浆压力、全风化花岗岩初始含水率及黏土含量三者之间的交互作用,提出全风化花岗岩地层注浆参数设计方法,根据初始含水率及黏土含量将全风化花岗岩分为低压注浆区(0.5～1.0 MPa)、中压注浆区(1.0～2.0 MPa)和高压注浆区(2.0～3.0 MPa)。通过现场工程验证,研究成果可用于指导该地层注浆加固参数设计,对全风化花岗岩及类似地层的注浆加固治理具有指导意义。     

基于微生物诱导碳酸钙沉积技术的黏性土水稳性改良

采用微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术对黏性土进行改性处理,以改善其水稳性与抗侵蚀能力. 利用喷洒法将配制的微生物菌液及胶结液先后喷洒至黏性土表层进行MICP处理,并开展一系列崩解试验,通过数字图像处理技术对土样的崩解过程进行定量分析和评价. 通过颗粒分析试验研究MICP改性前后土样粒度组分的变化,通过扫描电子显微镜（SEM）分析土样的微观结构特征. 结果表明：1）素土在浸水后发生快速崩解,而在相同的时间内MICP改性土样则能较好地保持原始结构,水稳性更强;2）崩解指数是描述土体崩解过程和评价土体水稳性的定量指标. MICP改性土样的崩解速率远低于素土,且最终稳定后的崩解指数仅为素土的50%;3）MICP改性能显著改变土样的粒度组分,具体表现为细颗粒质量分数减少,粗粒土质量分数增加;4）微生物诱导所产生的碳酸钙填充了土样中的大孔隙,并在土颗粒之间形成有效的胶结,极大提高土颗粒之间的联接强度,这是MICP技术提高土体水稳性的主要作用机制.     

含水率对非饱和砂土抗剪强度影响试验研究

为深入研究含水率对非饱和砂土抗剪强度影响,运用DHJ50-2型叠环式剪切试验机,对相同干密度下的6种不同含水率的砂土进行直剪试验,结果表明:(1)砂土含水率变化造成土中基质吸力的变化,从而影响土的黏聚力;(2)砂土在低竖向荷载(100 kPa)作用下,适宜的含水率(8%)有助于提高土体的抗剪强度;砂土黏聚力最小时(37.10 kPa)试样产生最大的剪变形量(-2.32 mm);(3)砂土在高竖向荷载(400 kPa)作用下,含水率增加降低土的内摩擦角,含水率超过6%后对内摩擦角不再产生影响;内摩擦角最大时(39.68°),试样剪缩变形量最小(0.26 mm)。     

水玻璃改良低液限粉土的室内试验研究

通过对泰州地区低液限粉土进行室内改良试验,研究2.6~2.9和3.1~3.4两种不同模数水玻璃作为改良剂对该地区粉土改良效果,试验结果表明:两种水玻璃改良土的最大干密度均小于素土的最大干密度,最优含水率均大于素土的最优含水率;两种不同模数水玻璃对该地区低液限粉土的CBR值均有明显提高作用,压实度对2种改良填料土的CBR值有着不同程度的影响,随着压实度增加,CBR值呈现不同比例的增长,而且28 d龄期增长幅度远大于0 d龄期的增长幅度,不养护时增加压实度对CBR值的提高影响不大;模数3.1~3.4水玻璃改良土的早期强度要高于模数2.6~2.9的水玻璃改良土;养护相同时间情况下模数2.6~2.9水玻璃改良土强度提高更大。     

石墨烯改性粘土的剪切强度特性研究

为了研究石墨烯改性粘土的强度特性,将石墨烯均匀地掺入土中,在控制干密度条件下,进行直剪试验,并用扫描电镜(SEM)对样品的剪切面结构进行了观察。将石墨烯按干土质量百分比分别为0%、1%、2%、3%和4%的掺量分别掺入到含水率为14%、16%、18%的素土中进行试验,结果表明,石墨烯能有效提高粘土的破坏强度,且在本试验中未发现最佳掺量。粘聚力随着掺量的增加而增大,随含水率的增长而减小,但内摩擦角基本不变。借助SEM从微观上对石墨烯改性作用机理进行分析,石墨烯的掺入可以填充土中孔隙,提升土颗粒间的摩擦力,从而增强土体的抗剪强度。     

银川粉砂土样的饱和特性研究

砂土的动力和冻融效应是抗震设防区及季冻区试验研究的热点,而饱和度是影响砂土动力和冻融效应试验结果的关键因素。为保证土样的饱和程度,提高饱和效率,以饱和方法、饱和时间和土样干密度为因素,进行了银川粉砂土样的饱和特性试验研究。通过分析作用规律和机理,建立了粉砂土样饱和度与饱和时间、干密度间显著的关系模型,确定了银川粉砂土样合理的饱和方法及饱和时间。结果表明:在含水率为8.0%的条件下,银川粉砂土样的饱和度与饱和时间呈双曲线关系;毛细管法土样的饱和度低,随干密度的增大,饱和度增大,饱和速度减小;真空法土样的饱和度高,饱和速度随干密度的增大而增大,稳定饱和度与干密度近乎无关。     

桂东南花岗岩风化土与残余节理的微观结构及演化

花岗岩残余节理是指花岗岩高度风化土体内的节理,常常被铁锰氧化物充填,呈褐黑色或黑色薄夹层,对边坡稳定性有重要影响。选取广西东南部容县陈村风化花岗岩滑坡内残余节理土及其两侧土体(全风化土)和上覆残积土为研究对象,分别研究这3种土样的矿物成分、化学成分、微观结构、孔隙分布特征,并探讨残余节理的演化过程及其对边坡稳定性的影响。结果表明:组成花岗岩全风化土和残积土的主要黏土矿物为高岭石、石英及少量伊利石。其中,全风化土内高岭石单晶尺寸在数微米至数十微米,呈书本状构造; 残积土内高岭石矿物渐碎片化,单晶尺寸小于全风化土,呈杂乱无章分布。残余节理土的主要矿物类型为赤铁矿和水钠锰矿。初始风化阶段铁锰氧化物胶体呈球状、粒状分布,颗粒孔径主要为数微米至数十微米,表面呈多孔蜂窝状,具有较大的比表面积和胶体活性; 随着风化作用持续,铁锰氧化物胶体颗粒被拉长呈椭球状,沿节理走向呈片状定向挤密排列; 最终形成薄板状定向分层排列,且胶体颗粒的蜂窝状结构逐渐消失,比表面积逐渐降低,圆度降低。残余节理土的饱和渗透系数比两侧全风化土约低两个数量级,节理由风化早期的渗流优先通道逐渐转变为风化后期的隔水夹层,从而影响风化土体内地下水渗流过程,对其边坡稳定性产生不利影响。     

宁明膨胀土持水性研究

采用压力板法（吸力范围０～１.５ＭＰａ）及盐溶液蒸气平衡法（吸力范围３～３６８ＭＰａ）对宁明膨胀土进行了土－水特性试验研究,获得全吸力范围内的土－水特征曲线。采用初始干密度为１.２５和１.５ｇ／ｃｍ^３的压实样,比较不同初始干密度对土体持水性的影响;用泥浆制成干密度为１.２５ｇ／ｃｍ^３的预固结试样,比较相同干密度下,不同成样方式对土体持水性的影响。结果表明：压实试样初始干密度１.５和１.２５ｇ／ｃｍ^３的进气值分别约为７０、１０ｋＰａ,预固结试样初始干密度１.２５ｇ／ｃｍ^３的进气值约为３０ｋＰａ;土体质量含水率或者饱和度随着吸力的增加而减小,当吸力大于７０ｋＰａ,压实试样两种干密度曲线重合,说明初始干密度对土－水特征曲线影响发生在０～７０ｋＰａ,相同吸力条件下,预固结试样持水性更好。     

膨胀土微结构对膨胀行为的影响

评估膨胀土的膨胀行为对于膨胀土地区的结构设计十分重要。因降雨入渗,膨胀土在垂直方向和水平方向均产生膨胀变形,当膨胀变形受抑制时将产生膨胀压力,影响其周围结构的稳定性。为揭示膨胀土在增湿膨胀过程中出现各向异性的原因,从微观角度出发,通过电镜扫描(SEM)对百色中膨胀土和枝江弱膨胀土的微观结构进行观察,并通过图像处理技术统计分析膨胀土内黏土矿物颗粒的层状排列。通过研发的二维膨胀仪和改进的试件制备方法,从宏观角度测得了侧限条件下的两向膨胀规律。研究结果表明,膨胀土的微观结构呈片状且面-面相叠;当膨胀土处于天然松散状态时,其内部的黏土矿物颗粒随机定向排列且集聚;压实后,因受各向不均等应力作用,黏土矿物颗粒开始趋向于水平层状排列;干密度越大,土样越密实,其水平层状排列越显著。侧限条件下,两向的膨胀规律表现出显著的差异,干密度越大,膨胀性越强,这种差异就越明显。然而,对黏土矿物颗粒来说,其膨胀的方向垂直于其长轴,高度的水平定向是造成膨胀土在宏观上表现出膨胀各向异性的原因,这种两向的膨胀差异受到干密度和膨胀性的影响,难以做出预测,建议在工程实践中实测两向的膨胀规律。