海相软土对水泥土强度影响的机理研究

连云港地区软土与其他软土地区软土相比具有高含盐特性,且以Cl-、SO42-和Mg2+为主,若采用水泥土搅拌桩法对其进行加固,土中的易溶盐会对桩身质量产生较大的影响。通过立方体抗压强度试验和电子显微镜(SEM)研究高含盐量对水泥土强度影响的内在机理。结果表明:Mg2+、Cl-、SO42-都对水泥土强度具有不同程度的负面作用。其中Cl-对三个龄期的强度都有影响;Mg2+从中期开始发挥作用;SO42-则对水泥土长期强度影响较大。     

一种新型软土固化剂及其固化机理研究

目前常用的土壤固化剂（如水泥）加固软土时存在强度低、水稳性能差等不足,因此自制一种包含胶凝组分、碱性组分及表面活性组分的软土同化刹固化软土,并测试了固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、水稳性能,其结果均好于水泥和商品固化剂A,且通过对固化土微观结构的观察,初步探讨了其固化机理,并研究了固化剂A身强度对固化土强度的影响。     

水泥基土壤固化剂固化土的微观结构特征

采用扫描电镜和能谱分析测试手段,对水泥基土壤固化剂固化土的微观结构和固化剂的水化产物进行了研究.结果表明:水泥基土壤固化剂水化产物包括水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、氢氧化钙、碳酸钙、三硫型水化硫铝酸钙(AFt)等物质,其中C-S-H凝胶、AFt是构成固化土强度的主体;六方棱柱状的AFt晶体和纤维状的C-S-H凝胶(Ⅰ)纵横交替搭接成网状结构,插入或填充于土颗粒孔隙之中;网络状或其他形状的C-S-H凝胶附着在土颗粒表面并将其包裹起来,或将相近的土颗粒黏结起来.水泥基土壤固化剂水化产物的填充、挤密、黏结等作用,使呈松散状态的土颗粒逐渐成为较致密的整体,从而改善了土体的工程技术性能.     

基于微观结构特征的滨海软土蠕变行为分析

研究整理了软土微观结构特征试验分析的技术要点,分析软土蠕变试验与孔隙数、复杂度和概率熵之间的关系,总结软土宏观力学性质与微观结构特征的响应规律,得出以下结论 :(1)采用微观参数建立的软土结构性关系式对研究微观参数与宏观蠕变力学关系是可行的;(2)分类阐述了不同蠕变试验对蠕变破坏前后软土微观结构参数的影响;(3)提出基于函数关系式将微观结构分析试验与宏观力学特性试验相结合的方法,开展软土结构性参数指标与软土宏观力学性质相关性的试验研究。     

软土破裂面的微观结构特征与强度的关系

在土体工程性质评价以及土坡稳定性分析中,土体强度研究具有重要意义。本文从土体剪切破裂面的微观结构研究入手,寻求土体达到峰值强度破坏时,剪切破裂面上的微观结构参数与土体强度参数之间的关系。取珠江三角洲中部地区海相沉积的、具有代表性的原状软土样,开展室内实验,获取土的物理力学性质参数;其中在强度实验(直剪实验、三轴固结快剪实验)中,当土体达到剪切破坏时,取破裂面上的土样,进行电镜扫描,得到微结构图像;采用MATLAB6.0软件进行图像处理,并提取微观结构特征参数,建立这些特征参数与强度参数(c,?)之间的关系;并从宏观角度探讨了间接反映土体微观结构特征的宏观土性参数(塑性指数IP和粘粒含量PC)与强度参数c和?之间的关系。说明了软土的抗剪强度与微观结构参数变化之间有着良好的一致性。本研究对于高填方路堤稳定性等问题的分析具有重要价值。     

稻壳灰-水泥固化淤泥土力学特性及微观机理研究

我国许多地区河道湖泊环境受损,淤泥淤积速度加快,淤泥质软土地区易发生严重的地基或边坡失稳,通过固化/稳定化技术对淤泥土进行资源化利用具有重要意义。提出利用稻壳灰和水泥进行淤泥固化处理,通过无侧限压缩试验、三轴固结不排水试验评价固化土力学特性;并结合核磁共振、X射线衍射和电子显微镜扫描试验,分析稻壳灰掺量对固化土孔隙尺寸、矿物成分、微观形貌的影响规律,揭示稻壳灰-水泥固化淤泥土的机理。研究表明：稻壳灰能显著提高固化淤泥土强度,稻壳灰-水泥土强度随稻壳灰掺量的增加先增后减,随龄期的增长而增加;当水泥掺量8%时,稻壳灰最优掺量为15%,稻壳灰-水泥土应力应变曲线为应变软化型,抗剪强度参数随着养护龄期增大而增大。稻壳灰-水泥土养护28d试样的XRD图中出现水化硅酸钙(CSH)衍射峰,而T2分布曲线中大孔峰值及面积明显降低,同时观察到SEM图中大量网状水化硅酸钙凝胶,该凝胶能够起到填充土体孔隙、联结土颗粒的作用。     

宁波海相软土工程特性研究

根据宁波地区120余项实际工程的勘察资料,从地质成因、颗粒级配、矿物成分、土性指标、微观结构及结构性等方面系统分析了宁波海相软土的工程特性,并与我国沿海典型软土进行了比较。选取宁波地区典型软土,通过室内试验,从内因和外因两方面分析研究了含水量、干密度、围压、应力路径、排水条件以及剪切速率等因素对应力应变曲线的影响。宁波海相软土工程特性研究对该区今后的工程建设具有实际意义。     

固化粉煤灰抗压强度试验及固化机理研究

将具有优异性能的固化剂作为外掺剂应用于粉煤灰的固化研究。通过室内无侧限抗压强度试验,探讨了固化剂掺入比和龄期对固化粉煤灰强度的影响规律;通过固化粉煤灰X射线衍射（XRD）试验,研究了固化粉煤灰各组分在强度形成过程中的变化规律;通过扫描电镜（SEM）测试,分析了固化粉煤灰的微结构特点及微结构形成过程;在分析粉煤灰-石灰体系反应基本原理的基础上,提出了固化粉煤灰的固化机理,该研究将为固化粉煤灰在工程中的进一步应用奠定理论和试验基础。     

唐山湿地软土结构特征研究

为研究唐山湿地软土的结构特征,以南湖地区的湿地软土为例,进行了三轴压缩试验和三轴剪切试验,通过对湿地软土破坏后的微观结构进行电镜扫描,研究湿地软土的微观结构,为唐山湿地软土地区的工程建设提供了参考依据。     

ISS—水泥联合固化淤泥的微观机理研究

采用离子土固化剂(ISS)、水泥、碱化剂NaOH对福建宁德海相淤泥进行单掺、复掺、碱化复掺等不同方式的化学固化。在对固化前后的淤泥样品开展无侧限抗压强度、24h固结压缩等力学试验的基础上,通过SEM、XRD、XRF等微观测试,分析不同固化方式下淤泥的固化效果;研究不同形态酸、碱固化剂相互作用的定性和定量关系;探讨ISS—水泥联合固化淤泥的微观机理。试验结果表明:在相同水泥掺量下,NaOH碱化ISS—水泥联合固化淤泥效果优于单掺水泥固化淤泥效果,且二者都好于酸性ISS—水泥联合固化淤泥的效果。     

电石渣-草木灰复合固化剂固化废弃软土微观特性研究

为确定电石渣-草木灰复合固化剂最优配比,并揭示初始含水量(w₀)、有机质含量(w_c)、固化剂掺量(w_g)和龄期(T)四种因素对固化废弃软土(简称固化土)力学性质影响的微观机理,以废弃软土为研究对象,采用PSO-SVM模型预测固化剂的最优配比(电石渣∶草木灰=1∶1.2),基于此,开展不同w₀、w_g、w_c和T下固化土的电镜扫描试验,利用图像处理软件研究固化土丰度(C_r)、圆形度(R)和分形维数(D)受w₀、w_g、w_c和T的影响规律,通过X射线衍射试验分析了废弃软土、电石渣、草木灰以及固化土的矿物成分。结果发现：碱性环境下,电石渣与草木灰发生火山灰反应,生成大量的针状固化产物(C-S-H胶体)和少部分钙矾石,提高了软土结构的密实性;w₀和w_c的增加会抑止固化剂的水化,增加固化土结构的分散性,进而减小固化土的R值,提高固化土的D值;...     

海相软土成因及其工程特性的研究

以海相软土为研究对象,分析了天津、连云港、宁波和广州四个典型地区的海相软土,从软土的地质成因角度出发介绍了海相软土的成因,从软土的物理力学特性、微观结构及结构性、蠕变性和触变性角度出发介绍了海相软土的工程特性,并对四个不同地区海相软土进行了分析比较,最后对我国现行规范提出了一些意见和建议。     

珠江三角洲软土工程特性的微观机理探索

通过对珠三角典型软土样固结过程的微观结构观测、压汞分析和矿物成分分析,定量研究不同固结荷载下软土的微孔隙形态、尺度分布、颗粒定向性等微观参数随荷载的变化规律。研究表明,固结压力将显著改变软土的孔隙尺度分布、颗粒的定向性,以致改变土体的压缩性和渗透性。固结前期孔隙尺度较大,颗粒排列较紊乱,压缩系数和渗透系数较大并随固结压...     

海相疏浚淤泥流动固化的作用机制和微观结构分析

以大连湾沉积的海相疏浚淤泥为对象,掺入适量的JCW软土胶结剂制备成流动固化土。采用粒径分析、X–射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析固化土的微观组成和结构特征,探讨固化土的液塑限、无侧限抗压强度等宏观指标随养护龄期变化的内在机制。结果表明,在淤泥固化的过程中,粒径小于100μm的淤泥颗粒在粒径为11和45μm处出现明显的团粒化现象;随养护龄期的增长,液塑限呈指数增加,塑性指数呈指数减小,土的类别由黏性土向粉土转变,土的状态由流塑状态逐渐变成硬塑和半固态;胶结剂和淤泥作用形成交错搭接的三维网状结构,呈现出由固–水–气三相体系的淤泥逐渐向固–晶(结晶态含水化合物)–气准两相结构性体系的固化土转变。固化土的无侧限抗压强度随龄期增长呈指数增加,龄期从7 d增长到180 d时,无侧限抗压强度则从297 kPa增加到783 kPa。     

水泥固化东莞滨海湾软土的强度特性及劣化机理试验研究

基于粤港澳大湾区的发展,东莞滨海湾软土由于其具有高有机质、高含水率、高压缩性和变形稳定时间过长等较差的工程性质,极大限制了区域的建设能力,因此需要使用水泥来固化软土从而提高其工程物理力学性质。以不同养护龄期和不同水泥掺量为变量探究固化软土的强度特性,养护28 d后的试样分别浸泡7d、14 d、28 d后的无侧限抗压强度研究其劣化特性,试验结果表明：随着养护时间和水泥掺量的增加,东莞滨海湾水泥固化土的强度也会随之提高,最高提升83.6%;试样强度在浸泡7 d后先下降,随后在14 d和28 d出现上升的趋势,且浸泡28 d的强度大于养护28 d的强度。     

江苏海相软土压缩特性试验研究

对原状江苏海相软土样进行一维压缩和蠕变试验研究。试验数据表明,江苏海相软土的初始压缩指数Cc和次压缩指数Cα与天然含水率和孔隙比具有一定相关性,尽管初始压缩指数Cc和次压缩指数Cα不是常数,Cc和Cα与垂向压力大小有关,Cc和Cα在统计意义上又有相关性,且Cα/Cc接近常数,基于Cα/Cc比值可预测次固结变形,理论预测结果与实测结果基本一致。     

海相软土热力学本构模型研究

从热力学基本理论出发,研究了海相软土受力变形过程中的能量耗散。研究中区分了海相软土中弹塑性变形引起的能量损失,与因土体内部胶结结构破坏引起的能量损失,引出了结构性胶结损伤耗能的概念。在Collins 的热力学土体模型的基础上,针对其不能考虑土体结构性的不足加以改进,构造了海相软土的能量耗散函数。结构性土体弹塑性模型的屈服轨迹、塑性流动、硬化规律及弹性规律均可通过能量耗散函数推导得到。这种本构模型的构造方法掘弃了以德鲁克公设为基础的传统塑性理论,自动满足热力学定律,具有较为严密的数学和力学理论基础。将本文提出模型的计算结果与人工制备海相软土的三轴试验结果进行了对比,初步验证了模型的适应性与有效性。     

三亚海相软土次固结特性研究

港口工程建设中经常遇到海相软土地基,海相软土是一种流变性很强的饱和软粘土,次固结变形在总变形中占有一定的比重,次固结系数是用来计算次固结变形量的一个重要参数。现有计算软土次固结变形的常用方法是不考虑荷载对其影响的,大量的试验表明荷载对次固结有较明显的影响。本文以三亚海相软土为例,根据室内试验成果,对其次固结变形特性与荷载的关系进行了分析研究,得出了一些规律性结论,对海相软土地基的设计与工程实践有指导意义。