粉土干化过程中微观结构的演变

对黏粒含量为34%的粉土泥浆样进行无宏观裂缝出现的慢速干化试验,对干化至不同目标含水率的试样进行压汞试验,获得孔隙分布曲线,系统地研究干化过程中粉土微观结构的演变规律,分析微观裂隙的形成及发展机制。研究结果表明:随着干化的发展,最大进汞量逐渐减小,当含水率达到缩限后,最大进汞量保持不变;不可侵入孔随干化逐渐增多,当含水率小于缩限后,不可侵入孔增大的趋势减缓;当含水率大于缩限前,孔径分布(PSD)曲线峰值对应孔径随干化呈单调递减的关系,含水率继续减小至缩限以下时,峰值对应孔径逐渐增大至固定值;由饱和到非饱和过渡时,PSD曲线在0.1~1?m范围有隆起并达到最大,随着干化的深入,隆起减小直至消失。PSD曲线峰值孔径随干化先减小后增大的趋势以及隆起随干化的变化规律,均证明干化过程中有可能产生微观裂隙,并反映了微观裂隙的演变过程。粉土泥浆样干化过程中,当由饱和过渡到非饱和状态时,黏土会像"外套"一样裹在粉土颗粒周围,微观裂隙在黏土颗粒间及黏土颗粒与粉土颗粒间的交界面上开始出现,该微观裂隙和宏观干燥裂缝在本质上是不同的,是对土体龟裂研究机制的补充。     

非饱和花岗岩残积土动力变形特性试验研究

为了探究某高速公路工程中非饱和花岗岩残积土动力荷载作用下的变形特性,以衡阳非饱和花岗岩残积土为研究对象,采用美国GCTS公司的USTX-2000非饱和土/饱和土动静三轴试验系统进行了非饱和动三轴试验,并利用Janbu公式进行了拟合。分析了吸力、净围压等对非饱和花岗岩残积土的变形特性的影响,并对其相应的本构关系及模型参数进行了探讨。结果表明:在吸力一定情况下,动应力应变骨干曲线呈双曲线型,骨干曲线随着净围压增大向上移动,不同净围压情况下,其与吸力未呈明显的相关关系;净围压相同时,非饱和花岗岩残积土的最大动弹性模量随动应变增大而减小;吸力一定条件下,最大动弹性模量随着净围压的增大近似线性增加;相同净围压下,阻尼比随动应变的增大而增大。研究成果为工程地质问题治理提供理论依据。     

吸力对弱膨胀土应力应变关系和强度的影响

本文对不同吸力的南阳弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。试验结果表明:在净应力相同的条件下,试样的应力应变关系曲线随着吸力的增加而升高、剪缩体变小,并且随着吸力的增加其应力比-应变关系与强度、体变表现出类似超固结土的特性明显。其主要原因是试样受到较大的吸力,有效应力增加,弱膨胀土试样失水收缩、孔隙比减小均明显,使试样剪切过程中表现出类似超固结黏土的特性。吸力所引起弱膨胀性土体积收缩明显,不可忽视。因此预测非饱和弱膨胀性土的应力应变关系和强度特性需考虑吸力所引起的体积收缩影响。     

Swelling characteristics of immersed sand-bentonite mixtures

A laboratory one-dimensional consolidation apparatus was employed to research the swelling stress and volume of the sand-bentonite mixture under immersed conditions. The stress-strain characteristics of mixtures under varied mixing ratios and loading statuses were analyzed. Based on the results of tests, the mechanism of mixture swelling and collapsing was further discussed. The results show that mixtures with low sand ratios are suitable as hydraulic barrier or containment barriers of general landfills, geological repository and other hydraulic infrastructure works.     

不同矿物成分下土样脱附曲线试验研究

精确测定土样含水率的数值对于研究高吸力时非饱和土的土水特性尤为重要。目前国内外现有土工规范在测定土样含水率时均设定恒温箱温度为110℃,鲜少有文献对该温度设定的合理性进行研究。利用同步热分析仪对高庙子膨润土、高岭土、台州滨海软黏土等7种不同类型的黏土进行了微商热重法分析（DTG）和热重分析（T-G）,同时对这7种黏土,用X射线衍射仪（XRD）测试了其矿物成分。试验结果显示随着土样中含蒙脱石矿物质量百分数的增加,其失去吸附水的温度越高;而当土样中不含蒙脱石矿物成分,土样的失去吸附水的温度比较低。认为对于蒙脱石含量较高的土样,测定含水率时,应将烘箱的温度由110℃提高150℃。     

膨润土及其与砂混合物的膨胀试验

用固结仪完成了膨润土及其与砂混合物的一系列膨胀变形试验，由试验结果得到了蒙脱石孔隙比与上覆压力的通用表达式。试验结果表明，膨润土及其与砂混合物的膨胀变形特性与试样的击实条件有关，膨胀变形试验结果反映了膨胀矿物与水的相互作用。     

非饱和粉土的动弹性模量和阻尼比研究

使用吸力可控或可测的非饱和土振动三轴试验仪,对非饱和及饱和粉土进行动力变形试验,在不同净围压应力、不同初始含水率的条件下,得到了非饱和及饱和粉土试样的动应力应变骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,并量测试样吸力。试验结果表明:(1)非饱和粉土的骨架曲线比饱和粉土的高;(2)在相同净围压条件下,不同含水率的非饱和粉土动弹性模量大小相近,而饱和土试样的动弹性模量略小;(3)在相同净围压条件下,不同含水率的非饱和粉土阻尼比也相近,而饱和土粉土的阻尼比略大。     

高掺砂率膨润土混合土膨胀特性及其膨胀量预测

膨润土与砂混合土中掺砂率的高低会引起混合土膨胀特性的差异。对纯膨润土及其低掺砂率混合土,浸水膨胀完成后蒙脱石孔隙比em与竖向应力σv在双对数坐标内呈唯一线性关系。对高掺砂率混合土,在较小荷载下浸水,不会形成砂骨架,em–σv线性关系仍成立;在较大荷载下浸水,会形成砂骨架,砂骨架形成后,em与σv间不再满足该线性关系。利用砂骨架孔隙比的概念可确定不同掺砂率混合土形成砂骨架时对应的起偏应力及混合土能够形成砂骨架的临界掺砂率。砂骨架形成前,砂颗粒被蒙脱石包围,外力由蒙脱石承担,最终变形量由试样中单位体积蒙脱石的含量决定。砂骨架形成后,竖向应力最终由砂骨架和蒙脱石共同承担,提出了确定不同掺砂率下两者承担比例的方法,进而可确定砂骨架形成后的膨胀变化量,预测结果与膨胀试验结果吻合较好。该方法可以预测高掺砂率混合土的浸水膨胀量。     

基于膨润土微观结构确定土水特征曲线的残余含水率

根据蒙脱石层间水化微观结构,建立了蒙脱石水化后的含水率计算公式,并认为蒙脱石发生第1层水化时的含水率即为残余含水率。用4种膨润土土水特征曲线试验数据,分析探讨了考虑不同初始干密度和同一初始干密度下不同温度环境等因素对膨润土土水特征曲线的残余含水率影响。研究结果表明,膨润土的残余含水率与膨润土的比表面积、水膜厚度以及水膜密度成正比,而与膨润土的初始干密度和温度无关。通过实测和计算残余含水率比较,验证了该公式的合理性。     

药剂真空预压法处理工程废浆试验

将适合于处理大面积高含水率淤泥的真空预压法与用于污水处理的絮凝沉淀法相结合(即药剂真空预压法)应用于工程废浆的固液分离。针对上海某桩基施工现场产生的废弃泥浆采用4种不同的絮凝剂进行了沉降柱试验,并对各自的絮凝效果进行了对比。采用最佳絮凝效果时的絮凝剂和配比,进行了室内药剂真空预压模型试验,试验过程中对出水量和废浆浆面高度进行监测;试验前后进行了含水率、颗粒分布、压汞和扫描电镜试验。试验发现:1废浆含水率从絮凝前的163%,降低到絮凝后的96%,经过真空预压后再降低到37%;2加入絮凝剂后絮体中的黏粒含量减少、粉粒含量增多,即絮凝会使小颗粒长大;3处理后废浆的孔隙率明显下降,沿径向向内逐渐减小。研究表明药剂真空预压法技术可行、效果显著,值得大范围推广。