初始含水率对重塑连云港黏土压缩特性的影响

目的探讨初始含水率对重塑黏性土压缩性状的影响,建立土结构性对天然沉积黏性土力学性状影响的定量评价基准．方法设计加工了适用于高初始含水率重塑黏性土固结试验的轻型固结仪,针对具有不同初始含水率的连云港黏性土重塑样进行了大量的一维固结试验．结果对连云港黏性土而言,当固结压力低于约25kPa时,采用孔隙指数不能将不同压缩曲线归一化;而超过25kPa后,各压缩曲线均可以较好的进行归一化至重塑土的固有压缩曲线上,且固有压缩参数e100、Cc与W0／wL之间存在良好的线性关系．结论得到了一簇对应不同初始含水率连云港重塑土样的压缩曲线,初始含水率高的重塑样压缩曲线位于含水率低的压缩曲线之上,表明初始含水率对重塑土压缩性状有着显著影响．     

结构性对黏性土渗透性状的影响研究

利用改进的固结渗透仪,通过对天然沉积软黏土原状样及重塑样进行固结渗透试验,对比分析了压缩过程中天然沉积土原状样与重塑样在同一孔隙比和同一应力水平下的渗透性状。研究结果表明,天然沉积土原状样e—logkv,曲线位于重塑样的右边,但是两者差别不大;原状样的logk,-logoσ’,关系曲线位于重塑样的上方,天然沉积土原状样与重塑样同一应力水平下的渗透系数的比值随着应力水平的增大而先增大后减小,在原状样固结屈服压力时达到最大值。     

基于核磁共振技术探究细粒土中孔隙水的分布

细粒土中孔隙水分布特征影响其物理力学性质,厘清细粒土的孔隙水分布特征及其影响因素对深刻认识细粒土的力学特性尤为重要。为探究细粒土颗粒孔隙水水分布机制,利用核磁共振技术进行了一系列试验,研究了细粒土颗粒物理化学性质和初始含水率对孔隙水分布的影响。随着含水率的增加核磁共振分布曲线向右侧移动,而高岭土表现得最为明显;对比不同细粒土饱和后发现,高岭土的弛豫时间要大于膨胀土和红黏土,饱和后高岭土的孔径较大。     

天然沉积软黏土渗透系数随应力水平的变化规律

以天然沉积温州软黏土为研究对象,进行了一系列的固结渗透试验,探讨天然沉积土压缩过程中渗透系数的变化规律。研究结果表明:天然沉积土由于沉积过程中受到土结构性的影响,存在明显的固结屈服压力,当固结压力小于屈服压力时压缩性小,渗透系数变化不明显;当固结压力大于屈服压力后压缩性激剧增大,渗透系数呈现明显的变小趋势,渗透系数与固结压力的关系与压缩曲线一样存在明显的拐点。基于ln(1+e)与lgσv’以及ln(1+e)与lg kv所呈的双对数坐标系下的线性化分析,提出了压缩过程中渗透系数随应力水平变化的相关关系式。     

黄土中水分入渗过程电阻率与染色示踪试验研究

为探讨黄土中水分入渗过程的定量描述方法,开展了天然与重塑黄土的染色剂溶液土柱淋漓试验,对溶液入渗过程中土柱的电阻率变化及淋漓试验结束后不同深度横剖面染色区形态进行了定量分析.试验结果表明:相同入渗条件下,天然黄土电阻率随时间降低程度较重塑土高,而重塑黄土的电阻率呈阶段性减小.由于大孔隙结构的存在,水分在天然黄土中较重塑土能入渗至更深处,并且天然黄土横截面染色区面积比随深度降低程度较重塑土小.染色区边界分形维数在重塑黄土中随深度单调增大,而在天然黄土中则先增大后减小.     

冀北地区原状土与重塑土的抗剪强度对比研究

为研究冀北地区原状土与重塑土的抗剪强度特性,对不同法向应力作用下的原状土与重塑土进行了饱和快剪试验和饱和固结快剪试验,分析了原状土与重塑土应力-应变曲线及抗剪强度-法向应力曲线。结果表明：饱和快剪试验中,原状土与重塑土在低于200 kPa的法向应力下具有应变软化的特性,而在高于200 kPa的法向应力下具有应变硬化的特性;饱和固结快剪试验中,原状土在不同法向应力下具有应变软化的特性,重塑土应力-应变变化特征与饱和快剪试验一致。在应变软化状态下,重塑土峰值强度对应的剪切位移小于原状土峰值强度对应的剪切位移。在应变硬化状态下,随着剪切位移的增加,重塑土的剪切应力增加速率高于原状土。在不同法向应力作用下,重塑土的抗剪强度基本低于原状土,其黏聚力c的最大降幅为33.8%,内摩擦角φ的最大降幅为22.0%。     

膨润土持水特性试验研究及其SEM微观定性分析

膨润土作为缓冲或回填材料,具有吸水性极强、膨胀性较大、渗透性极低等特性。膨润土在饱和状态与非饱和状态之间转换时,因其湿胀干缩产生的裂缝会导致工程屏障受到破坏。因此,对具有高膨胀性的膨润土的持水特性及微观结构特征进行试验研究显得非常必要。分别运用滤纸法和饱和盐溶液蒸汽平衡法对膨润土进行了持水特性试验研究,得到了不同吸力范围内膨润土的土-水特征曲线;联合用蒸汽平衡法和扫描电子显微镜(SEM)对特定吸力点(367.54、149.51、71.12、38.00 MPa)的膨润土试样进行扫描电镜试验研究。膨润土的持水特性试验结果表明,滤纸法和饱和盐溶液蒸汽平衡法测得的土-水特征曲线均随吸力的增大而减小。根据滤纸法量测的试验数据,运用origin软件获得了Fredlund and Xing(1994)提出的模型参数,通过建立模型参数与干密度之间的关系,给出了膨润土的土-水特征曲线的预测公式。膨润土的微观定性分析表明:随着吸力的增大,膨润土集聚体逐渐增大,膨润土颗粒之间也越紧密;孔隙数量随着吸力的增大而减少、孔径也随吸力的增大而减小。     

用波速法测定饱和土的孔隙率和容重

根据作者近几年来对饱和土中弹性波特性研究的结果,本文提出了测定饱和土孔隙宰和容重的波速法,并且用室内外试验资料初步检验它的可靠性。本文对不易取样的饱和无粘土,较灵敏粘性土以及海底沉积土层的天然孔隙率和容重的测定似更具有实用价值。     

粗粒料静止侧压力系数及其变形特性试验

土体的静止侧压力系数K0是其重要的力学参数之一,合理地确定土体的K0系数对土工结构应力变形的准确计算有重要的理论意义与实用价值。然而,土体的K0系数的准确测量并不容易,对粗颗粒土则更加困难。目前为止,能研究粗颗粒土K0的试验仪器极少,对K0系数的研究成果相应地也很少,而对粗颗粒土在不同初始孔隙比下K0系数的变化规律的研究几乎空白。为研究粗颗粒土的静止侧压力系数在不同初始孔隙比下的变化规律,研制了一种新型K0试验仪。该仪器既能用于测定粗颗粒土的K0系数,也可用于一般黏土或砂土K0的测定,而且可用于高应力条件。对某级配粗粒料进行了不同初始孔隙比状态下的K0压缩试验。试验粗颗粒土的母岩为似斑花岗岩,其颗粒粒径范围<20mm。试样高度8cm、直径10cm,初始孔隙比为0.3、0.4、0.5、0.6,试验最大竖向压力为3.7MPa。试验结果表明：对所试验的粗粒料在K0状态下加载时,侧向应力与竖向应力之间呈较好的线性关系,K0为常数。初始孔隙比为0.3、0.4、0.5、0.6时K0范围大致0.3~0.45,孔隙比对K0系数的影响显著;粗粒料的静止侧压力系数随着初始孔隙比的增加而增加,且两者之间近似呈直线关系;不同初始孔隙比条件下,试样的体积应变与平均正应力（或竖向应力）之间可用幂函数拟合,提出了能够反映不同初始孔隙比的粗粒料K0条件下应力应变关系的经验公式。     

微电场效应对土体渗透特性的影响

利用蒸馏水和不同电解质离子浓度的孔隙液对饱和人工土进行渗透试验,研究不同矿物成分及离子浓度的极细颗粒土渗流的微电场效应。研究发现：相同固结压力时,孔隙液浓度ｎ越大,固结排水速度越快,渗流的微电场效应越明显,且孔隙液浓度在中段时,土样渗透系数的增长速度较快。粘土矿物成分含量的变化也会导致颗粒表面微电场的改变：高岭土含量较高时,颗粒之间存在自由水而出现“渗孔”,孔隙液浓度增大导致渗透性显著提高;反之,膨润土含量较高时,孔隙液浓度对渗透性的影响不明显。     

膨润土对双轮铣水泥土搅拌墙体强度和渗透特性的影响

膨润土浆液常作为地下工程双轮铣水泥土搅拌墙（CSM）的铣削液来改善土体搅拌均匀性和维持槽壁稳定。通过室内试验研究膨润土水泥土试样无侧限抗压强度和渗透系数等特性随膨润土掺入量的变化情况,并结合压汞试验分析掺入膨润土对水泥土微观孔隙特征的影响,探讨掺入膨润土后试样孔隙比的变化与水泥土试样无侧限抗压强度和渗透系数的内在关联。结果表明,掺入膨润土可显著降低水泥固化砂土和粉土的渗透系数;掺入膨润土还能提高无侧限抗压强度,砂土试样的无侧限抗压强度增幅较水泥固化粉土试样更大;固化土无侧限抗压强度和孔隙比与水泥掺量的比值近似呈幂函数关系;膨润土能有效填充孔隙,同时与水泥水化产物发生化学反应,改变水泥土孔隙分布;掺入适量的膨润土可改善水泥土试样承强防渗效果,在固化粉土和砂土试样中膨润土的适宜掺入量分别为5%和2.5%~5%。     

软土结构性及结构破损机理

通过对漳州和黄石地区2种结构性软土进行单向与等向压缩试验,根据原状样和重塑样的压缩曲线确定了先期固结压力和结构强度.研究表明,漳州软土结构应力比在1.1~1.2之间,黄石软土在1.2~1.3之间,说明在沉积过程中产生的结构屈服压力与上覆压力基本成正比.结构强度随埋深、试验的加荷间隔、加荷时间的增加而增大;由单向压缩试验曲线得到的结构强度大于等向压缩试验曲线得到的结构强度;卸载再加载过程对结构性强弱影响不大.计算得到漳州软土结构破损系数为17.7%,黄石软土结构破损系数为14%,说明黄石软土结构性略强于漳州软土.从微观角度解释了土的结构破损主要是由颗粒间的连接方式的改变与孔隙变化所引起的.     

海陆交互相黏性土工程特性及微结构特征

长江口北侧分布有海陆交互相黏性土,其物理性质较差,天然含水率接近或大于液限,孔隙比接近或大于1,与一般海相软粘土物性相似,但压缩变形特征与强度指标有别于一般海相软粘土,是一种结构性黏性土。采取自由活塞薄壁取样技术与真空冷冻干燥法,制得不同固结应力水平下的原状样和重塑样,系统地分析了固结试验中原状样与重塑样在不同固结应力下的微观结构及参数的变化规律。研究结果体现了微观结构变化与宏观力学性质的一致性,揭示了结构性黏性土不良物理性质与良好力学特性指标“异常”组合的微观机制。     

不排水桩准饱和复合地基的固结特性

自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小;含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。     

崩岗区岩土固结特性试验研究

以赣州崩岗区土为研究对象,通过控制重塑土样的干密度及石灰的掺加量制备不同状态下的试样,并进行室内固结试验,研究不同干密度和不同石灰的掺加量对崩岗土的压缩特性的影响,探讨了崩岗土的固结特性。通过分析实验数据可知,试样的初始干密度和石灰的掺加量对土的应力-应变曲线特征有着显著影响,崩岗土的应力应变曲线符合双曲线模型,添加石灰可以提高崩岗土的初始切线模量,提高土体的抗剪强度,减少土体最终压缩量。 更多还原     

软土结构性定量化参数研究

土结构性研究的根本任务是寻找能全面反映土在应力作用下结构破损规律的定量化指标。对黄石、漳州、青岛地区软土进行单向与等向压缩试验,分析结构性土的压缩特性,探讨了不同试验条件对软土结构性的影响,结果表明：当压力低于结构屈服压力时,主要是初始结构的自我调整过程,结构存在少量的破损,压缩性较小;当压力大于结构屈服压力时,结构大量破坏,除了颗粒间的滑移,还伴随结构的塌陷,压缩性大大增加;重塑样在压缩过程中压缩性变化不大,这是由于重塑样已失去了结构性的影响。根据土样在压缩过程中结构破损情况提出了一个新的判别结构性强弱的定量化参数一结构破损系数,该值可通过AutoCAD软件简单获取,便于推广。利用该方法判别试验土样中结构性最强的为青岛软土,黄石软土次之,漳州软土最弱。最后利用结构破损系数解释了不同扰动程度对压缩曲线的影响。     

含砂低液限粉土路基压实标准的探讨

通过含砂低液限粉土物理性能、标准击实和固结压缩的室内试验研究 ,分析了其压实特性 ,得出了结论 :该类土的击实曲线离饱和曲线较远 ,说明土的孔隙中空气体积较大 ,土并未达到真正的密实 ,按现行的压实度指标控制压实 ,标准偏低 ;黄河冲积形成的低液限粉土 ,其粉粒含量高 ,粒径比较均匀 ,粘土颗粒含量极少 ,塑性指数低 ,砂粒和粉粒之间的空隙没有更多的细小粘粒来填充 ,这是造成粉土难以压实的内在原因 ;压实度K =90 %时 ,孔隙比e>0 .7,土处于疏松状态 ,说明该压实度区存在较大的压缩性 ,应取消 90 %压实度区 ;提出了以空气体积率作为该类土的压实控制标准 ,并对其合理性进行了论述     

饱和土中流体对压缩波传播特性影响

为了进一步分析流体性质对饱和土中压缩波传播的影响,基于Biot两相介质波动理论,推导了压缩波平面波动解,并得到了孔隙流体自由流动和流体无渗流时的压缩波速度公式.通过数值算例分析了水饱和、准饱和及气饱和三种饱和情况下土中压缩波的传播及衰减特性.结果表明,在水饱和至准饱和土中,两种压缩波的速度和弥散性均随含气量的增加而降低,衰减则随含气量的增加而增加.气饱和土中,P1波速度比水饱和时显著降低且基本无弥散和衰减;P2波速度比水饱和时有很大提高,同时弥散和衰减加强,且特征频率向高频漂移.完全水饱和时P1波主要在流体中传播,含气量超过一定值(1%)时主要受土骨架中控制,P2波则刚好与此相反.     

结构性对黄土压缩回弹性能影响的试验研究

根据黄土的大孔隙、高强度及欠压密等特性,对不同含水量的原状土与重塑土进行了一系列侧限压缩试验,包括压缩试验、压缩再回弹试验和压缩回弹再压缩试验,并对天然含水量下原状土进行4种不同荷载下的回弹再压缩试验.在试验的基础上详细分析了结构性对黄土的压缩和回弹性能的影响,尤其是对原状土在结构屈服前后的力学性能变化的影响,得出黄土的结构性对其压缩回弹性能的影响显著,特别是在结构屈服压力前后,原状土的回弹能力差别较大.研究成果为提出一种结构性黄土先期固结压力的推求方法奠定了基础.     

填埋固化污泥土的压缩过程及微结构变化

为探讨填埋场中固化污泥土作为地基土的压缩变形特性,通过多组试样分别加载的侧限压缩试验及扫描电镜观察,对固化污泥土在不同应力作用下的变形规律及微结构变化进行研究.压缩试验显示,重塑固化污泥土孔隙比高、压缩性高,在100~200 kPa应力段压缩量较小,存在亚稳定状态,土中含水量随应力的增大呈指数衰减形式下降.成分解析显示:固化污泥土成分复杂,主要为叠片状的黏土矿物土畴,同时还含有矿物碎屑、水化硅酸钙、单硫型水化硫铝酸钙、虫卵、生物碎屑以及各种有机絮凝质等.微结构变化观察显示:应力较小时,颗粒间存在较大的架空状孔隙,是土体压缩性高的主要原因,受水泥固化影响,土体中存在部分强度较高的大孔隙,使土体表现为一种亚稳定状态;当应力达到400 kPa时,亚稳定状态破坏,颗粒破碎变形严重,呈紧密的镶嵌状接触;应力增至800 kPa后,颗粒内部小孔隙也被压缩,土体密实度提高,孔隙比达1.445.