冻融作用对压实黄土结构影响的微观定量研究

通过补水条件下的冻融循环试验,对经历不同冻融次数的压实黄土土样进行电镜扫描图像的定量分析,同时进行土样宏观物理性质的测试,探讨微观结构与宏观性质之间的关系,揭示冻融循环对压实黄土结构影响的过程与机理。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,土样内部冰晶的生长及冷生结构的形成导致土样中孔隙体积增加,土颗粒受到挤压并形成新的土骨架结构。大中孔隙个数及其所占孔隙总面积百分比显著增加,由 2 次冻融循环后的 78% 增加至 31 次冻融循环后的 90% 。同时,土样中出现一些由大中孔隙组成的、对黄土湿陷性起控制作用的架空孔隙。宏观物理性质测试表明,随着冻融循环次数的增加,土样含水率显著增加并出现重分布,而干密度则先减小而后基本保持不变。 31 次冻融循环后,土样上下层含水率相比于初始值增加分别超过 140% , 50% ,而干密度则由初始的 1.86 g/cm³ 减小为 1.55 g /cm³ ,减幅为 17% 。微观结构和宏观性质的改变均表明了冻融作用对于压实黄土结构的弱化作用。     

基于GIS的黏性土微观结构的分形研究

介绍了一种利用图象处理技术结合地理信息系统(GIS)软件的数据提取技术,从而计算土体中颗粒形态分形维数的方法,讨论了在图象处理过程中阙值的确定方法。通过对郧县膨胀土土样微结构图象分析,论证了黏性土微观结构的分形特征,并分析了分形维数与土体微观结构类型间的关系。     

冻融作用下风积沙浮石混凝土孔结构分形特征

利用天然浮石作为粗骨料,以沙漠风积沙等质量替代部分河砂作为细骨料,配制风积沙浮石混凝土并对其进行抗冻耐久性试验。借助核磁共振技术对冻融循环作用下不同风积沙替代率的浮石混凝土孔结构进行测试,并揭示冻融循环作用下风积沙浮石混凝土孔结构与分形维数间关系。结果表明：风积沙替代率低于40%对浮石混凝土抗冻性影响不大,但风积沙替代率为60%的浮石混凝土抗冻性不满足设计要求;风积沙浮石混凝土中大毛细孔（100 nm1 000 nm）占比多会削弱其抗冻性;分形维数D_max变化可反映混凝土微毛细孔（r≤100 nm）和有害孔（r>1 000 nm）占比变化。该研究可以为风积沙浮石混凝土在寒冷地区土木与水利工程中的应用提供理论支撑。     

模袋混凝土干湿-冻融侵蚀孔结构的分形特征

为探究干湿-冻融循环作用下模袋混凝土损伤特征,基于扫描电镜(SEM),结合差分盒维数法,计算得到了其分形维数的微观损伤演化特征;又基于核磁共振试验(NMR)的T2谱计算了孔隙体积的分形维数,发现孔隙结构具有分形特征,并推导了孔隙度、渗透率与分形维数之间的数学关系;进一步,结合分形理论,以相对动弹性模量为损伤指标,建立了...     

冻融作用混凝土断裂面的分形特征研究

对冻融前后混凝土断裂面进行分形特征研究,将分形理论应用于混凝土冻融损伤研究中。混凝土断裂面具有良好的分形特点,冻融后混凝土断裂面断裂表面进行分维计算表明,其分形维数的方差非常小,线性回归的相关系数也非常好,断裂韧度与分维具有良好的相关性,可以将分形理论与混凝土的断裂理论结合起来,评价混凝土在冻融作用下的断裂行为。     

土体冻融对水份迁移影响及微观研究

为研究冻融循环作用对土体水份迁移的影响,采用自行研制的装置进行单向冻融试验,测定并分析了冻融循环作用下土体中水分迁移变化,同时利用扫描电子显微镜(SEM)采集了不同冻融循环次数的微观图像。通过对比研究了冻结温度、冻前含水率、孔隙直径、颗粒直径及微观结构特征变化对水分迁移的影响。结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,土样中含水率变化规律为逐层降低-回升变为逐层降低-平稳,最后变为逐层降低;(2)随着冻融循环次数增加,孔隙直径组成发生改变,大直径孔隙减少,小直径孔隙增加。     

基于分形理论的土体微观结构研究

土体的微观结构对土的工程性质具有重要的影响.基于分形理论适合于研究复杂不规则图形的特点,介绍了分形理论在土体微观结构研究中的作用,定义了研究土体微观结构的平面分形维数.利用光学显微镜对不同应力路径三轴试验的土样进行孔隙大小及分布的对比研究.利用MATLAB语言编写程序,对土体微观结构图片进行了平面分维计算,分析了不同应力路径试验后土体微观结构的分形特征.分析结果表明,土样的微观结构具有分形特征,其平面分维在1.5～2.0之间;土体越松散,平面分维的数值越大.     

季冻区黄土微观损伤识别与宏观力学响应研究

针对冻融循环对天然黄土结构性和力学性质的影响,制备不同含水率的原状黄土试样,通过冻融作用下的质子核磁共振(1 H NMR)测试、扫描电镜(SEM)观测及三轴剪切试验,研究了季冻区黄土微观结构损伤规律与宏观力学响应机制.试验结果表明:土体微观结构受冻融影响显著,孔隙体积、颗粒形状系数均先后出现波动-增长期和平衡-稳定期,...     

花岗岩板渐进破坏过程的微观研究

研究了花岗岩板在单轴压缩应力状态下的微观破坏过程。试验主要采用了液压加载台、光学显微镜、同步录象系统以及二次复型技术等。研究发现，花岗岩原开裂是局部发生的，并首先开始于石英颗粒的边界，而这些边界多数位于近轴向。轴向裂纹的发生和发展最终导致样品的劈裂破坏。不同的矿物颗粒表现各自特有的、与其微观结构密切相关的破坏行为。石英在花岗岩的破坏过程中起着极其重要的作用。表面裂纹的分形维数随破坏的发展而持续增加直到样品突然失稳。     

人工制备湿陷性黄土的微结构分析(英文)

本文通过扫锚电镜观察了人工制备的湿陷性黄土试样在各种广义应力状态下的微结构。电镜照片的定量分析揭示了试样浸水前后的孔隙分布和孔隙定向度的变化。分析结果表明,只用高压力只能引起大孔隙的压缩,浸水后则各种尺寸的孔隙均变小。而在低压力下浸水时,则除孔隙尺寸变小外,大孔隙周围还会出现微裂隙。浸水前后孔隙定向的改变不明显     

冻融循环对高含水量黄土压缩变形特性的影响

为了研究不同冻融循环次数下含水量变化对季节性冻土地区高含水量黄土压缩变形特性的影响,以山西阳曲地区高含水量黄土为研究对象,分别进行不同含水率、冻融循环次数的侧限压缩试验,并引入压缩变形系数来表达黄土的压缩变形特性。研究表明,当含水率达到22%时,未经冻融土样表现出明显的湿软特性,随着冻融循环次数的增加,土样的湿软特性逐渐加剧,且冻融循环次数5次之前土样的压缩变形较大;随着含水率的逐级增加,存在一个含水率阈值,使得冻融循环作用对土样的压缩变形特性将产生显著的影响;并通过割线模量法对该黄土压缩变形过程中的应力应变关系进行分析,得出拟合结果。     

含水量及冻融循环对阳曲黄土压缩特性的影响分析

压缩特性是黄土的重要力学特性,是季节性冻土区黄土工程设计的重要依据。为研究冻融循环和含水量变化对黄土压缩特性的影响,以山西阳曲1号隧道为背景,对不同含水量的黄土进行冻融循环后的系列试验。结果表明:冻融循环通过强风化作用于土中自由水,使得土中自由水发生了原位的冻胀融沉和迁移,破坏了土颗粒的胶结物质,改变了土样固体颗粒的粒径分布,粗颗粒减小,细颗粒增加。使得土体的孔隙比、干密度、体积均增加,压缩系数的变化与含水量和冻融循环次数正相关,压缩模量的变化与含水量和冻融循环次数反相关,压缩性增强。本文的研究结果可对阳曲甚至山西的黄土工程提供帮助。     

SBR乳液对道路水泥混凝土抗冻性影响研究

通过扫描电子显微镜及冻融试验,分别研究了SBR乳液对道路水泥混凝土微观结构的影响,以及不同SBR乳液掺量对道路水泥混凝土抗冻性的影响规律,从微观和宏观两方面证明了SBR乳液对道路水泥混凝土抗冻性的改善作用。     

冻融对固化钻井泥浆强度及重金属浸出量影响

在石油钻井过程中会产生大量含重金属废弃钻井泥浆,对环境污染很大,需进行无害化处理。本研究采用水泥和工业废渣固化废弃钻井泥浆,经过不同次数的冻融循环后,测试固化土强度、固化土中Pb²⁺离子和Cr⁶⁺离子的浸出量以及固化土中的孔隙变化规律,探讨工业废渣固化废弃钻井泥浆的抗冻性能。结果表明:固化土试件的强度均随着冻融循环次数的增加而下降;固化剂组分中工业废渣的掺量增加,特别是磷石膏掺量增加能够有效的减弱固化土在冻融循环作用下的强度损失。工业废渣能够有效的稳定固化土中的Pb²⁺离子和Cr⁶⁺离子,浸出量比水泥固化土降低70%~80%。对固化土孔隙的测试结果证实由工业废渣固化的固化土试件的密实度大于仅由水泥固化的试件。     

干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特性研究

为了研究干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特征,利用自主设计的黄土增减湿过程模拟装置,制备了初始含水率为10％,干密度分别为1.45、1.55、1.65 g/cm3的土柱,首先将其浸水饱和,然后在自然条件下干燥收缩至初始状态,如此进行3次反复干湿循环试验.结果表明:浸水直至土体饱和过程中,土体会持续膨胀,膨胀应变ε随时间...