颗粒级配对珊瑚砂微生物固化影响研究

对不同颗粒级配的珊瑚砂试样在相同条件下进行了微生物固化试验,研究颗粒对细菌的吸附性、固化体无侧限抗压强度与渗透系数、干密度增量的关系及内部碳酸钙的微观分布,分析颗粒级配及初始孔隙比对固化效果的影响。试验结果表明:低孔隙比试样对细菌的吸附性更好,适中的孔隙比能保证砂颗粒对细菌的吸附性与渗透性达到最优平衡;固化体无侧限抗压强度在1 MPa^3 MPa范围内,应力-应变曲线均为软化型,颗粒错动与薄弱结构面导致阶段性应力峰值的出现;抗压强度随干密度增量的增加而增大,随渗透性增大而减小,孔隙比约为1的级配不良试样固化效果最好;固化后孔隙比高的级配良好试样颗粒间碳酸钙黏结较少,孔隙比低的级配不良试样颗粒表面碳酸钙包裹覆盖更好,颗粒间碳酸钙分布更连续均匀。     

底物溶液配比对微生物固化珊瑚砂的影响研究

为了确定珊瑚砂的微生物固化试验中底物溶液的最佳配比,使用5种不同尿素、氯化钙浓度配比的底物溶液对珊瑚砂进行微生物固化。通过固化过程中珊瑚砂试样的渗透性变化、固化后底物溶液成分对比和单轴压缩试验,综合分析底物溶液配比对微生物固化珊瑚砂的影响。试验表明,底物溶液中尿素与氯化钙的配比对微生物固化珊瑚砂存在一定影响,尿素与氯化钙浓度比值较低时不利于Ca~(2+)的有效利用,尿素与氯化钙的浓度比值越大,微生物固化反应越快,固化效果越好,但过快的固化反应会迅速降低珊瑚砂的渗透性,导致可固化次数减少,从而影响珊瑚砂最终的固化效果,建议底物溶液中尿素与氯化钙的浓度最佳配比为1.00∶1~1.25∶1。     

珊瑚砂微生物固化条件优化的正交试验研究

珊瑚砂微生物固化影响因素众多，选取颗粒粒径、脲酶活性、底物溶液浓度和配比四个主要影响因素，每个因素取三个水平，对珊瑚砂进行了微生物固化正交试验，研究了各因素对珊瑚砂微生物固化体无侧限抗压强度及干密度增量的影响，得出了最优固化条件。试验结果表明，各因素对固化体无侧限抗压强度影响的主次顺序为:颗粒粒径、脲酶活性、底物溶液配比、底物溶液浓度；对固化体干密度增量影响的主次顺序为:脲酶活性、颗粒粒径、底物溶液配比、底物溶液浓度；综合无侧限抗压强度和干密度增量结果得到珊瑚砂微生物固化的最优条件为:颗粒粒径取粗粒组，脲酶活性取１．８５ｍｍｏｌ／（Ｌ·ｍｉｎ），底物溶液配比取０．７５∶１，底物溶液浓度取１ｍｏｌ／Ｌ。     

西域组钙质胶结砾岩物质构成试验研究

西域组砾岩的物质构成较为复杂,目前对其试验研究较少。以分析西域组钙质胶结砾岩的物质构成为目标,通过酸化浸泡试验和CAD断面统计方法,并结合气体收集方法,来对西域组钙质胶结砾岩的物质构成进行初步的试验研究,运用两种不同比例盐酸溶液对砾岩试样的颗粒级配进行酸化试验分析。结果表明:经过1∶1盐酸溶液浸泡后0. 075 mm粒径损失较大,1∶4盐酸溶液浸泡后试验结果较为理想;酸化分离筛分和CAD断面统计粒径含量结果基本一致;西域组钙质胶结砾岩碳酸盐含量为70%～80%,其余20%为碎屑物质和填隙物;碎屑物质中粒径 2 mm的砾石平均含量为65. 2%,粒径2～0. 075 mm的砂平均含量为13. 2%,粒径0. 075 mm的细粒平均含量为21. 6%。通过试验还发现钙质胶结砾岩中存在有某些物质与盐酸发生了反应,对试验结果产生了一定的影响。     

密度与应力水平对珊瑚砂颗粒破碎影响试验研究

珊瑚砂在剪切过程中容易发生颗粒破碎,而颗粒破碎与应力水平、初始密度以及应力路径等因素有关。为了研究密度和应力水平对珊瑚砂颗粒破碎的影响,对珊瑚砂进行了三轴压缩试验和侧限压缩试验。文中建立了三轴压缩条件下颗粒相对破碎与围压和试样初始孔隙比之间的定量关系表达式,以及相对破碎与试样平均粒径之间的关系表达式。研究表明,在三轴压缩和侧限压缩条件下,试样的相对破碎均随着应力水平(围压或竖向应力)和试样密度的增大而增大,但两种应力路径下的颗粒破碎程度有显著的不同。     

松散堆积物坝基渗透淤堵试验及颗粒流模拟

对西藏山南地区水库坝基材料进行渗透淤堵室内试验及颗粒流数值模拟,从宏观到细观的角度研究了坝基松散介质渗透淤堵的过程。室内试验采用自制的渗透淤堵装置,分别对不添加淤堵材料及添加粒径为0.075～0.5mm、0.5～1mm淤堵材料的试样进行渗透淤堵试验,并监测试样的流速及渗透系数。试验结果表明：（1）添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样流速降低速率较快,达到稳定后的流速值较低;（2）两种淤堵材料均可达到淤堵效果,添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样渗透系数降低较快,淤堵颗粒流失量较小。数值模拟记录了淤堵过程中流速、渗透系数及孔隙率的变化情况,并监测了淤堵颗粒中单个颗粒运动速度及位置的动态变化过程。计算结果显示：（1）随着时步增加,模型试样的孔隙率逐渐降低,添加粒径为0.5～1mm淤堵材料的试样的流速降低相对较快且淤堵颗粒流失量较少;（2）对于无淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步迅速收敛,而对于添加了两种淤堵材料的试样渗透系数变化曲线随时步呈递减趋势,并最终趋于稳定,透水性能降低,产生淤堵效应;（3）在渗透淤堵过程中淤堵颗粒的运动具有随机性。数值模拟结果与室内模拟试验所得的结果基本一致。     

颗粒级配对微生物固化砂土力学性能的影响

土体的颗粒级配不同,其微生物固化效果也可能存在一定的差别。将颗粒粒径范围为0.074~2.000 mm的砂土分成颗粒级配良好与颗粒级配不良4组,分别测试了固化后砂样的无侧限抗压强度、渗透系数、孔隙率,碳酸钙沉淀量,从宏观角度对比了颗粒级配对微生物固化砂土的物理力学性质影响。同时,结合电镜扫描,从微观角度分析了颗粒级配对微生物固化砂土的影响机制。研究结果表明：相比于颗粒级配不良的砂土,颗粒级配良好的砂土碳酸钙沉淀量与均匀性更好,孔隙率与渗透系数更小,从而增加了试样的无侧限抗压强度。这是因为级配良好的砂土自身含有更优的粗细颗粒组,可提供更多有利于生成碳酸钙的沉积位置,生成的碳酸钙更加致密,强度更高。     

关于砾质砂相对密度的测试方法问题

相对密度是砂性土的一项主要指标.关于相对密度的测试方法,1956年水利部批准的“土工试验操作规程”中,曾列入含粒径大于5mm颗粒试样相对密度的测试方法,规定最大干容重测定采用苏联的金属锤击与捣实联合测定法.此试验方法本身存在不少问题,试验结果很不规律,因而在1962年修改规程时,已将此法删去.规定粒径大于5mm颗粒含量小于3%的砂料,改为将大于5mm粒径颗粒筛除后,按不含粗颗粒料的试验方法进行,并不计粗颗粒的影响;对于粒径大于5mm颗粒含量在3～30%的砾质砂,用筛除粒     

基于微生物矿化的砂体胶结强度及耐久性试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)是岩土工程领域中新兴的新型绿色环保地基加固技术之一。基于砂土固化的力学性能和微观测试,研究了MICP技术的固化效果。研究结果表明,微生物水泥胶结砂柱最高强度可达37.9 MPa,抗渗性能可从胶结前的1.72×10^-2cm/s提高至7.66×10^-7cm/s;经100次冻融循环后,试件外观完整,无明显缺陷和掉砂;冻融50次时强度损失率为17.0%,胶结砂体具有良好的抗冻耐久性能。40 mm×40 mm×160 mm棱柱体标准试件抗压强度为13.5 MPa,抗折强度为4.5 MPa;70 mm×70 mm×70 mm立方体标准试件抗压强度为8.6MPa。微观结构检测可知,石英砂表面与颗粒之间沉积着不同数量的方解石,随着胶结强度的增加,方解石沉积量逐渐提高至趋于稳定,生成量为10%～25%,砂柱孔隙率由34.8%逐渐降至12.1%,且微观孔结构逐渐细化、密实。     

珊瑚砂颗粒导热系数的影响因素试验研究

珊瑚砂热传导性能影响着周围土体的传热过程,是分析地层中能量平衡、热湿迁移规律和土壤温度分布特征等的一个关键因素。为探讨含水率ω、干密度ρｄ、环境温度Ｔ等因素对珊瑚砂颗粒导热系数λ的影响规律,基于热探针法测试了三种不同试验工况下珊瑚砂颗粒的导热系数 λ,分析了导热系数 λ与各影响因素的关系,并解释了各自的影响机理;在此基础上,建立了考虑含水率、干密度、环境温度 3因素影响的珊瑚砂导热系数计算模型。结果表明:（1）珊瑚砂试样的导热系数 λ和含水率 ω成良好线性递增关系;（2）试样导热系数 λ随干密度 ρｄ的递增而增大;（3）试样导热系数 λ随着环境温度 Ｔ的升高而增大,温度对导热系数的影响主要取决于试样内水蒸气的潜热传输效应;（4）对比分析表明提出的导热系数计算模型具有较好的适应性。     

近松散层突水涌砂诱发的沉降试验研究

针对近松散层突水、涌砂诱发的沉降问题,设计了一套可以改变涌口直径模拟砂、水涌出的可视化试验装置,对粒径0.075 mm~2 mm标准砂、5 mm~10 mm粗砂构成的砂体,在不同涌口尺寸及不同水力比降下突水、涌砂诱发的沉降规律进行了研究。试验结果表明:细颗粒含量87%、粗颗粒含量13%组成的砂体,当涌口直径大于8 mm时,砂体会发生沉降;继续增大涌口直径,大于16 mm后,砂体会发生溃砂;细颗粒含量60%、粗颗粒含量40%组成的砂体,当水力比降为3.5时,砂体会发生溃砂;当水力比降在6.0~7.5时,细颗粒在渗流力的作用下会在涌口上方形成土拱和滤层,阻止颗粒流失,砂体不会发生沉降。砂体发生沉降时,沉降影响半径和沉降中心深度与涌口直径和水力比降呈线性关系。     

砂土内微生物诱导碳酸钙结晶的检测方法研究

为了寻找砂土中微生物诱导碳酸钙结晶(MICP)过程的无损检测方法,采用3种粒径的砂子和两种浓度的胶结溶液进行了砂土的胶结试验,检测了砂土流出液的流量、p H值、尿素浓度和Ca2+浓度等化学指标变化情况,并对碳酸钙晶体的生成数量和分布进行了分析。试验结果显示:砂土流出液的流量和Ca2+浓度能够预测MICP过程中碳酸钙晶体的生成数量,p H值和尿素浓度能够预测MICP过程中尿素的水解程度;砂土中碳酸钙晶体的生成数量与注入的Ca2+总量呈现线性增长的关系,其线性系数可以通过砂土的粒径和胶结溶液的浓度表示,胶结后砂柱的碳酸钙分布并不均匀,小粒径的砂柱上部碳酸钙含量较高,而大粒径的砂柱下部碳酸钙含量较高。     

黏-砂混合土压缩特性与微观结构特征关系研究

黏-砂混合土在吹填土地基中广泛应用,混合土地基变形与微观结构息息相关.为探讨黏-砂混合土压缩变形的微观机制,以黏土与砂不同配比的混合土为研究对象,利用压缩、扫描电镜(SEM)试验和图像处理技术(IPP)对固结前后试样的颗粒排列、孔隙分布进行定性和定量分析,从微观层面探讨了混合土微观结构随固结压力变化的演变机制.结果 表...     

不同粒径橡胶集料混凝土工程特性试验

用橡胶颗粒取代砂子,对橡胶集料混凝土进行工作性测定及单轴抗压试验、抗水渗试验、抗氯离子渗透试验、冻融循环试验。结果表明:存在最不利橡胶颗粒粒径0.63～1.25 mm,使混凝土流动性最差;混凝土抗压强度随橡胶颗粒粒径减小而下降,但掺入小粒径橡胶颗粒有助于保证混凝土完整性;存在最优取代粒径0.165～0.315 mm,使混凝土电通量、渗水高度、质量损失率、相对动弹性模量损失率分别为普通混凝土的53.15%、52.35%、16.35%、51.79%;利用耐久性最优配合比制备的橡胶集料钢筋混凝土简支梁起裂荷载高于普通钢筋混凝土简支梁,但极限荷载有所降低,降幅约为6.10%。     

珊瑚砂工程处理研究进展

珊瑚砂岛礁工程建设与国家海洋权益问题息息相关,开展相关研究具有重大战略意义。通过资料收集与分析,综述了珊瑚砂桩基地层勘探、承载特性与群桩效应方面的学术成果,总结了珊瑚砂混凝土的制作工艺、强度特性与耐久性研究的相关情况,并介绍了珊瑚砂微生物固化技术的试验研究进展,最后针对当前研究中的不足之处,简要提供了建议与展望。     

不同砂率及骨料粒径对塑性混凝土断裂韧度的影响

为研究不同砂率和骨料粒径对塑性混凝土断裂韧度的影响,开展了塑性混凝土力学性能测试和三点弯曲切口梁断裂试验,分析了不同配合比塑性混凝土物理力学韧度和表观形态,揭示了不同砂率和骨料粒径塑性混凝土断裂韧度的演化规律。结果表明:不同砂率和骨料粒径下的塑性混凝土强度和断裂韧度变化过程差异明显,随着砂率由45%增大至85%,塑性混凝土强度和断裂韧度在骨料粒径为0~5 mm时均下降明显,5~10 mm时均呈上升趋势,但断裂韧度上升幅度较低;骨料粒径为10~20 mm时,试件强度的变化规律与5~10 mm时相似,总体呈上升趋势,随着砂率由45%增大至85%时断裂韧度先下降后上升;同一配合比条件下塑性混凝土强度、特征荷载和断裂韧度随骨料粒径变化的变化规律较一致。     

基于Monte Carlo法的黄土二维微观结构模型构建

从微观尺度研究土的力学行为是揭示其力学机理的一种有效途径,为此首先建立其微观结构模型。目前常通过光学显微镜或者扫描电镜图像获取黄土的微观结构,但将其直接用于二维建模时,存在颗粒悬浮和叠置的问题。基于黄土的颗粒累积分布曲线和实际颗粒形态,提出了一种随机生成其二维微观结构模型的方法。首先将颗粒累积分布曲线按粒径范围分为若干区间,从各区间上随机抽取粒径值,形成满足其粒径分布的粒径数据库;再根据黄土颗粒的微观图像建立颗粒的形态数据库。从这2个数据库中随机抽取颗粒粒径和形态,生成具有随机大小、形态的颗粒库。采用Monte Carlo法将这些颗粒在模型顶端随机投放,建立黄土的二维微观结构模型。该模型为黄土微观力学行为的分析提供了原型。