压实黄土淤地坝“陡坎”冲蚀特性研究

近年来短时强降雨导致我国黄土高原地区淤地坝水毁灾害频发,鉴于该领域研究基础薄弱,不同因素影响下压实黄土冲蚀特性和“陡坎”冲蚀机制尚不明晰。开展黄土材料微观孔隙结构的定性和定量测试,以及14组压实黄土“陡坎”冲蚀水槽试验,重点研究初始含水率和压实度对“陡坎”冲蚀过程的影响,揭示压实黄土微观孔隙结构对“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的影响机制。试验结果表明：压实黄土持水状态是影响“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的重要因素,水分子通过影响黄土的微观孔隙结构进而改变土体的宏观冲蚀规律;土体在低含水率状态下,“陡坎”以层状冲蚀为主,由基质吸力提供的“假黏聚力”对冲蚀速率影响较小;随着土体含水率提高,“陡坎”冲蚀模式发生转变,以间歇性块体失稳的形式向上游溯源冲蚀;压实度的改变不影响“陡坎”冲蚀模式,而是通过调整颗粒骨架、颗粒接触面积影响“陡坎”冲蚀速率,其量值提高能够显著增强黄土的抗冲蚀能力。研究成果可为压实性黄土淤地坝溃坝机制研究及灾害预测提供理论支撑。     

剑麻纤维复合黏土基材与底面力学耦合特性试验研究

土-岩界面是岩质边坡客土修复中常见的二元地质结构,基于纤维加筋技术,对纤维复合黏土基材与底面耦合稳定性展开研究,通过开展滑动摩擦试验,研究含水率、剑麻纤维含量等变量对接触界面土体滑动过程的影响,与微观分析相结合,探究剑麻纤维对黏土的改良机理。研究结果表明：（1）随含水率的增加,试样的动摩擦系数平均值呈先增大后减小的变化趋势;临界摩擦角α均随试样含水率的提高先增大到最大值,而后呈减小的趋势。当试样含水率位于塑限、液限之间时,存在最优含水率值使动摩擦系数与临界摩擦角达到最大值,此时黏土试样的黏附效果最优;（2）随着纤维掺量由0%增至1.2%,试样的动摩擦系数平均值及临界摩擦角呈先增大后减小的变化趋势;剑麻纤维的掺入能有效提高试样抗滑破坏能力,但会随着纤维掺量增加加固效果会减弱,试验中剑麻纤维掺量为0.8%时纤维复合黏土与亚克力板接触界面的耦合效果最佳。     

土体压缩-回弹变形特性试验研究

针对地面沉降中土体变形问题,开展了不同土体(砂土、粉土和黏土)在不同状态下的压缩-回弹试验,结合相关土体变形机理的研究,对不同土体的压缩-回弹特性进行了研究。主要结论如下:砂土的压缩变形最为显著,其次为粉土,最后为黏土。砂土的变形呈现出初期变形小,后期变形大的特点。粉土和黏土则相反,两者的变形主要发生在前期。三种土体的变形均主要为不可逆变形,其中黏土的变形存在着明显的滞后性。砂土的变形主要来源为砂土结构的重塑,黏土则来自于结构的重塑和水分的重分布,粉土则与黏土相似。     

一种非传统高分子粘结剂改良黏土的强度试验研究

通过室内无侧限抗压强度试验和直接剪切试验研究了不同浓度粘结剂对黏土强度的影响.试验结果表明,粘结剂的加入可以提高黏土体的强度.改良后,黏土的无侧限抗压强度和黏聚力随养护时间的增加均有提高;当养护时间一定时,随着粘结剂含量的增加,黏土的黏聚力和无侧限抗压强度也随之增加,当浓度增加至3％时,黏土的无侧限抗压强度相比2％浓度...     

有机复合客土基材接触面剪切力学特性试验

为研究高分子材料和接触面粗糙度对土-岩接触面剪切力学性能的影响，设计预制混凝土模块作为岩面相似材料，开展一系列改进型直剪试验，分析高分子材料和接触面粗糙度的影响规律，并结合扫描电镜试验深入揭示高分子材料的改良机制。结果表明，高分子材料主要通过提高黏聚力极大地改善基材土和接触面的剪切力学性能，掺量2%的基材试样黏聚力达41.76 kPa,提高了约3倍。掺量2%的不同接触面试样黏聚力提高了2～7倍；增大接触面粗糙度主要通过提高黏聚力增强接触面剪切力学性能，粗糙度为6.5 mm的不同接触面间黏聚力提升幅度为12.27～23.77 kPa,提高了0.4～3.9倍；对于平坦接触面和粗糙接触面，高分子材料对剪切性能的强化表现为两种不同模式；高分子材料与接触面粗糙度对接触面的剪切性能具有协同强化效应。