冻结过程中水分盐分结晶相变对盐渍土压力的影响

冻胀和盐胀导致土体变形破坏对建筑基础、公路铁路路基等构成严重威胁。本文开展了冻结过程中水分盐分结晶相变对盐渍土压力的影响试验研究,结果表明:冰晶压力随着含水率的增加而增大;在一定干密度和含水率下,盐结晶压力随着含盐量的增大而增大。冻结过程中,土压力首先保持不变,然后迅速增大,最后迅速降低至稳定。冰晶压力与盐结晶压力作为张应力作用在孔隙壁上使得土颗粒间相互挤压,达到峰值应力后,土体结构破坏和土颗粒重分布导致土压力迅速降低至稳定。此外,还讨论了传统盐结晶压力方程和冰晶压力方程的适用性,最后对冰晶压力方程进行了修正。     

不同垫块包围角度下砂岩劈裂声发射特性试验研究

为研究岩石劈裂试验中不同垫块包围角度对岩石声发射特性的影响,采用包围度数分别为10°,30°,60°的垫块对砂岩圆盘试样进行单轴循环加卸载试验,对比分析试样的声发射特性。试验结果表明：包围度数的增加对砂岩Kaiser效应几乎没有影响,而试样的累计计数、累计能量计数、峰值强度均显著提高,试样由沿荷载直径附近的单一劈裂破坏逐渐演变为沿垫块端部首先局部失效的复杂破坏。在整个循环加卸载过程中,不同包围度数下砂岩声发射b值演化规律总体一致,不同荷载阶段试样内部损伤的程度不同,b值呈现出一定的演化规律。研究成果可为利用Kaiser效应测量地应力及岩石破裂过程分析提供试验支撑。     

隧道–滑坡体系类型和隧道变形模式研究

在山区修建公路、铁路隧道时,常遇到隧道从滑坡体内及周边穿越的现象,这些隧道会因滑坡滑动而产生变形、开裂等病害。一直以来,由于将隧道开挖与滑坡蠕动分开考虑,未能很好地解释二者的相互作用。隧道与滑坡的空间位置关系控制病害的性质和规模,是决定隧道–滑坡体系相互作用模式的主要因素。它确定隧道在滑坡体中的受力模式,而隧道受力是导致隧道变形的根本原因,因此隧道与滑动面的相对位置关系决定隧道受力机制和变形特征。根据隧道与滑动面的空间位置关系,将隧道–滑坡体系划分为平行、正交和斜交三大体系类型,结合典型工程实例对不同的体系进行更细的划分,分析各类型的受力模式和变形特征,得到隧道–滑坡体系相互作用的规律。研究表明,不同体系其受力与变形有很大差别,总体上隧道–滑坡体系的相互作用随两者距离的增加而减弱。     

不同分散方法对贵阳红黏土分散性的影响机理

为准确测试贵阳红黏土在不同介质环境的分散状况,同时考虑贵阳红黏土特殊的微观结构对粒度分布的影响,分别采用机械研磨法、超声波法和化学分散法分散后进行粒度分析试验,研究贵阳红黏土粒度分布规律及形成原因。试验表明:利用化学试剂作为土体颗粒分散剂较机械研磨和超声波对土体颗粒分散效果明显提高。进一步采用5种化学试剂对贵阳红黏土进行颗粒分散,发现六偏磷酸钠作为一种强碱弱酸盐取得最佳分散效果,最后以浓度、温度及试剂量为影响因子,找出最适宜贵阳红黏土的分散条件。结果表明六偏磷酸钠溶液在浓度为2%、剂量为10~15 mL和温度控制在40 ℃左右时分散效果最优。在上述试验基础上,进一步研究贵阳红黏土分散机理,认为贵阳红黏土微观结构单元间通过游离氧化铁接触和填充形成特殊的空间结构形式——胶结粒团,游离氧化铁自身活性强,易受环境条件变化发生不同程度水解变化,影响胶粒集团的牢固程度,是土体表现出不同分散性的关键因素。     

热处理后北山花岗岩在压缩过程的变形及强度调用演化

岩石压缩破坏过程的黏聚力强度劣化-摩擦强度调用模型(CWFS)可揭示脆性岩石压缩破坏过程中2种强度组分调用过程,从内在机制上反映了岩石压缩破坏全过程中由于微裂隙产生而导致的粘聚力强度劣化和摩擦强度的强化的过程.然而,确定压缩过程粘聚力强度和内摩擦强度需要开展复杂的三轴循环加卸载,限制了该模型的广泛应用.本文以北山花岗岩...     

基于数字图像处理的盐溶液过饱和比与结晶压力测量方法

溶液过饱和比和结晶压力是研究多孔材料结晶破坏效应的主要参数，但目前没有很好的手段直接测量溶液过饱和比。观察溶液结晶现象发现，溶液结晶前后图像灰度会发生明显变化，因此本文提出一种基于数字图像处理(DIP)技术的盐结晶过饱和比和结晶压力的测量方法。该方法以图像为基础，得出灰度值与溶液浓度的关系，运用MATLAB软件绘出溶液过饱和比和结晶压力分布图。以Na₂SO₄溶液和NaCl溶液的结晶行为为例，得到Na₂SO₄溶液与NaCl溶液结晶的初始过饱和比在1.1～1.3,进一步计算了Na₂SO₄和NaCl的结晶压力理论值。Na₂SO₄和NaCl结晶破坏效应的差异与二者不同的结晶行为有关，Na₂SO₄晶体的蠕变生长行为导致其更具破坏性。     

胶体氧化物对红黏土微观结构和胀缩性的影响

红黏土中胶体氧化物与黏土矿物之间的交互作用是影响土体微观结构与胀缩性的主要因素。采用选择性化学溶解法除去原状红黏土中存在的胶体氧化物，通过胀缩性试验、粒度分析、压汞、SEM等方法，探讨了胶体氧化物对土体微观结构和胀缩性的影响。试验结果表明：胶体氧化物以包膜形式附着在黏土矿物表面；去除胶体氧化物后土体微观结构发生了显著变化，表现为包膜消失导致土体结构连结变差、团聚现象减弱，颗粒分散程度增大，微孔减小和小孔增加。此外，去除胶体氧化物后土体相对密度、最优含水率、最大干密度、液塑性、自由膨胀率、线缩率等物理参数皆有所减小。研究成果正确认识了红黏土特殊的物理特性，丰富了红黏土相关基础理论。