太原某工程场区黄土的湿陷性研究

以大量工程地质勘察成果和对场区黄土的物理力学性质、湿陷性以及微观结构特征研究为基础,对场区黄土湿陷性进行初步的探讨.     

砒砂岩的微结构定量化特征研究

应用光学显微照相和图像分析处理技术,对8份砒砂岩样进行了微结构定量化特征分析;运用多元线性回归对砒砂岩物理力学性质与其各微结构定量化参数进行了关联分析.研究表明,砒砂岩的抗压和抗拉强度与其颗粒的大小、形态、分布及排列及孔隙分布密切相关.一般而言,颗粒的粒径、平面分布分维和定向分维越小,砒砂岩的物理力学强度就越高,抗压和抗拉强度就越好.     

水岩循环对变质砂岩微观结构损伤与宏观力学劣化影响机理研究

为研究水岩循环过程中变质砂岩矿物成分及微观结构变化对宏观物理力学参数弱化的影响,通过水岩循环试验,对变质砂岩微观矿物成分、结构在水岩循环过程中的演化机制及其与宏观物理力学参数相互关系开展了研究。研究结果表明,岩石各项物理力学指标随着水岩循环次数的增加而不断衰减,其衰减速率随循环次数增加而减缓。水岩循环后岩石抗压强度试验表明,应力-应变曲线中初始裂隙压密阶段随着循环次数的增加而出现并且变得明显,岩石试样破坏特征有随着循环次数的增加由剪切破坏向拉张破坏转变的趋势。结合XRD和SEM试验手段对矿物成分及微观孔隙平面面积的变化进行了统计,分析认为绿泥石、云母、斜长石等矿物的水化溶蚀作用以及微观孔隙的水化扩展,是造成岩石损伤的主要原因。因此,提出利用矿物成分劣化度D_m和微观结构劣化度D_c的概念来表达岩石水岩循环微观损伤量化指标,并建立了水岩循环作用下受矿物成分及微观结构影响下的岩石物理力学参数弱化的回归模型。该模型的提出能够为水岩循环下相关物理力学参数的选取提供参考。     

巴东组软岩残积红色黏土物性特征

红色黏土在黏土化过程中,经历了铁、铝质矿物的累积与盐基成分的淋失,表现出高液限、高含水率、高塑性、分散性等特殊物理力学性质。对三峡库区不同深度、高程点、风化程度的红色黏土开展了物理、力学性质实验,并采用X-衍射实验、化学全分析、环境扫描电镜等微观实验手段,分析了红色黏土的物相结构特征,探讨了巴东组残积红色黏土的宏观、微观物性特征及其规律。研究结果表明,红色黏土的物理、力学性质沿水平与深度方向均表现出规律性,其母岩类型、风化程度、矿物组成及结构、粒度特征是影响这一规律的主要因素。     

水泥改良土微观结构定量研究

本文对水泥改良土的微观结构进行了定量研究,分析了各结构参数随水泥掺量变化的规律。结果表明:水泥掺量越大,等效直径较大的结构单元体含量越多,小结构单元体数量相对减少,孔隙度减小,土颗粒的分形维数减小;试样结构单元体在90°区位内具有一定的定向性。试样物理力学性质的变化与其微观结构特征密切相关。     

浸湿对原状Q2黄土微观结构与力学性质的影响研究

改进了非饱和三轴浸水试验系统,通过调整吸力控制土样的浸湿程度;进行了环境电镜扫描和非饱和三轴压缩试验,研究了浸湿引起的Q2黄土微观结构变化和力学性质变化。微观结构测试表明,Q2黄土集粒间孔隙以引起中等或弱湿陷的中等孔隙为主;围压不变,随着浸湿程度的加深,孔径较大的集粒间孔隙相对含量逐渐减少,而孔径为10～20 ?m的孔隙相对含量逐渐增大。三轴压缩试验结果显示,不同浸湿程度的Q2黄土应力-应变关系均呈弱软化型,可分为偏应力随轴向应变快速上升、缓慢上升和缓慢下降至平稳3个阶段。分析了浸湿后Q2黄土的力学性质与微观结构特征之间的关系。引入微观结构参数,将微观结构特征与宏观力学性质联系起来,初步建立了考虑微观结构影响的Q2黄土本构模型。     

固结与荷载耦合作用下吹填土力学性质与微结构参数关联性

固结条件与荷载条件对吹填土的力学特性具有明显的影响,且土的微观结构特征是决定其宏观力学性质的本质因素,为了研究吹填软土力学特性在不同固结条件和荷载条件下的变化规律及与微结构参数的关联性,对天津滨海新区重塑吹填软土进行不同初始固结条件与荷载效应综合作用下的蠕变试验和微观结构测试,研究此条件下吹填土力学特性的变化规律,并通过灰色关联度理论建立宏观力学参数与微结构参数之间的关联性。试验结果表明:稳定性蠕变对吹填软土强度的增长起到积极作用,有偏压固结较无偏压固结强度增长更快,且初始固结越充分,强度增长越快;随蠕变时间的增加,颗粒的等效直径、形态比和圆度呈增大的趋势,而颗粒和孔隙的数量与周长、孔隙的等效直径、形态比和圆度则呈减小的趋势;抗剪强度指标C,φ值随颗粒等效直径、形态比和圆度的增大而增大,但随颗粒和孔隙的数量与周长、孔隙的等效直径、形态比和圆度的增大而减小。关联度分析表明,颗粒（孔隙）等效直径和圆度是影响吹填土力学性质演化的重要微结构参数,固结与蠕变越充分,土体微结构参数调整越稳定,强度越高。     

105国道南昌至樟树（段）网纹红土特征

本文通过对南昌至樟树（段）一级公路沿线纹红土地特征及物理力学特性的初步探讨，揭示了网纹红土优于一般粘土的工程地质特性，其压缩性低，承载力高，物理力学性质及水理性质，是一般工程建筑的良好天然地基。     

华南湘赣粤地区红层残积红土的工程地质研究

通过对红层残积红土的粒度成分、矿物成分、化学成分、物理化学特性、宏观结构、微观结构特征的全面系统分析，揭示红层残积红土不仅经历了物理风化作用，而且经受过红土化作用，具有红土的一般特点，是一种强度稍高，压缩性中等，含较多游离氧化物的超固结土。最后对红层残积红土的工程地质评价提出建议，认为其特性与母岩有关，砂砾岩、砂岩残积红土接近花岗岩残积红土；粉砂岩、泥岩残积红土接近红粘土，并对地基承载力和变形等问题提出具体的评价意见。     

土体物理力学性质相关性分析——以云南省德宏州遮放盆地土体为例

云南省德宏州芒市遮放盆地是连接中缅边境的重要的交通枢纽,前人对该区域研究程度较高,但仅局限于区域地质调查和工程地质调查,对盆地内出露面积最大的土体研究程度较低。土体物理力学参数显示研究区内土体力学性质与土体颗粒度、骨架颗粒含量、粘粒含量及孔隙度密切相关,呈现出由粉质黏土-中粗砂土逐渐递减的趋势;承载力Fa与塑性指数IP关系最为密切,与比重Gs次之,具明显的正相关关系;通过聚类分析和因子分析,基本可以把研究区内物理力学参数分为两类:一类为与承载力呈正相关或中等相关关系的物理力学参数;另一类为与承载力呈负相关或弱相关关系的物理力学参数。     

游离氧化铁对红色粘土工程性质的影响

我国南方有许多含有大量游离氧化铁的红色粘土(砖红壤),它们是在湿、热成土条件下形成的,具有由成份和结构引起的特殊工程性质。它们往往含水量高,孔隙比大,但力学强度仍然较高,即存在所谓物理指标和力学参数似乎相互矛盾的现象。本文着重讨论游离氧化铁对砖红壤的工程性质(如强度、膨胀特性等)的影响。研究结果表明,土中的游离氧化铁的形成、淋失和结晶程度的不同,土的工程性质也各异;土的物理力学性质会随周围环境的物理化学因素变化而变化。     

Effect of Free Ferric Oxide on Engineering Properties of Laterite

In southern China, there are a great amount of red clay(laterite) which contains some free ferric oxide. Owing to its composition and microstructure developed under hot, wet soil-forming conditions, the clay has several special characteristics. Although the water content and void ratio of laterite are greater than similar clay soils, its strength is still higher than the others. There seems to be a contradiction between its physical parameters and mechanical properties. In this paper, the effect of free ferric oxide in laterite on its engineering properties, such as strength, swelling properties and others is discussed. The research result shows that special properties of laterite are the result of various conditions of formation, loss and crystallization degree of free ferric oxide, and its physical and mechanical properties will change with variation of physicochemical circumstance.     

干湿循环下云南加砂红土物理力学特性研究

针对不同加砂比例的云南红土,在相应最优含水率及最大干密度的初始条件下,采用土工试验与相关理论研究相结合的方法,运用Excel分析试验数据,揭示干湿循环作用与加砂红土物理力学特性变化之间的关系。结果表明:在干湿循环过程中,不同加砂比例的红土比重均呈先上升后下降的趋势,干密度均呈上升趋势,抗剪强度及抗剪强度参数均呈下降趋势,并最终都在循环10次左右趋于稳定。在干湿循环次数一定条件下,加砂比例越大的红土,其黏粒降幅越小,粉粒和砂粒增幅也越小,裂隙数量越少,土样越密实。抗剪强度及抗剪强度参数降幅最大的是加砂比例为15%的红土,降幅最小的是加砂比例为10%的红土。     

广西原状红粘土力学性状与水敏性特征

对广西原状红粘土的力学指标、胀缩特性与孔径分布随脱湿过程的演化规律进行了较为系统的室内试验研究。结果表明：广西原状红粘土为裂隙发育的硬塑性粘土,不同脱湿阶段的力学指标与胀缩性能在较高含水量范围内受基质吸力控制,在较低的含水量范围内主要受控于裂隙性;转折点处含水量与重型击实(干法备样)最优含水量相接近;原状红粘土的孔隙主要以孔径从0.01 μm～0.05 μm的小孔隙为主,在脱湿过程中,干密度增大,总孔隙体积减小,以0.01 μm～0.05 μm与0.1 μm～1.0 μm两个区间内孔隙体积减小最为明显。     

水泥加固红土的受力特性及其微结构特征

水泥加固红土的击实、剪切、压缩和渗透等受力特性及其微结构特征受到水泥加入比例和试样养护时间的影响。研究结果表明,水泥加固红土存在最佳击实制样时间,水泥加入越多,最大干密度越大、最优含水率越小。其抗剪强度和抗剪强度指标随水泥加入比例的增加和试样养护时间的延长逐渐增大,但增大的程度逐渐减慢,对粘聚力的影响大于对内摩擦角的影响;其压缩性和渗透性随水泥加入比例的增加和试样养护时间的延长显著减小,但减小的程度逐渐变缓;水泥加入比例的影响大于试样养护时间的影响。实质上,水泥的加入和试样的养护导致水泥加固红土呈现出包裹、填充和胶结的微结构特征,引起水泥加固红土的击实、剪切、压缩和渗透等力学特性的宏观变化。     

纳米氧化硅充填红黏土团粒内孔隙的收缩响应

红黏土易失水收缩开裂,不仅降低了其整体强度,还为雨水入渗提供了通道,加剧了其承载能力的弱化。因此,如何抑制红黏土收缩,成为解决问题的关键。纳米氧化硅颗粒尺寸极其细小,隶属纳米范畴。充分发挥纳米氧化硅的尺寸优势,以期纳米氧化硅微粒能够进入红黏土团粒内,抵抗红黏土的失水收缩行为。为此,选用不同干质量掺入比（纳米氧化硅:红黏土分别为0:100、2:100、3.5:100、5:100、6.5:100）,将纳米氧化硅混入红黏土后压实成型（干密度1.44 g/cm3和1.46 g/cm3）。比较压实红黏土-纳米氧化硅混合物的收缩特性与孔隙分布情况。试验发现,纳米氧化硅可以抑制红黏土的收缩行为;而且随着掺入量增加,其缩限值也逐渐提高。红黏土-纳米氧化硅混合物的表观形貌照片显示,纳米氧化硅掺量大于5%时,红黏土团粒内孔隙赋存有大量纳米氧化硅颗粒。同时,孔隙分布曲线还表明,分布于孔径0.03 ?m的孔隙明显减少,说明纳米氧化硅主要充填孔径大于0.03 ?m的孔隙。纳米氧化硅改善红黏土的收缩性属于物理方法,有别于石灰处治等化学方式,更具有环境友好的潜在优势。     

酸污染红土物理性质的变化特征

考虑酸浓度和养护时间的影响,通过室内试验对比研究了酸污染红土的颗粒组成、比重和界限含水率等物理特性。研究结果表明:不洗盐、加分散剂,酸浓度较低时粉粒含量减小,酸浓度较高时粉粒含量增大;随养护时间延长,浓度较低时粉粒含量减小,浓度较高时粉粒含量先增后减;洗盐后粉粒含量减小,不加分散剂粉粒含量增大。酸污染红土的比重、液塑限与塑性指数随酸浓度的增大和养护时间的延长总体都呈减小的趋势。酸污染红土物理性质的变化可以从酸污染红土所存在的腐蚀、成盐和溶解三个阶段来解释。     

试论红土化作用及红土的工程地质分类

本文主要讨论了红土化作用的科学定义及其与风化作用的关系。在此基础上依红土化作用程度对红土进行了工程地质分类。     

我国红土工程地质研究新进展及今后主要研究方向

通过大量的文献阅读,总结出了我国红土已有研究的主要进展,提出了今后的主要研究方向.我国红土研究取得的主要认识有以下几个方面：（1）湿热气候是红土形成的最主要的环境条件;（2）红土的形成是一个脱硅富铁铝的过程,高岭石、伊利石、绿泥石等粘土矿物是红土的主要组成物质;（3）团粒结构是红土的基本结构单元,它主要由粘土矿物通过静电引力、范德华引力连结或游离氧化物的胶结形成,具有很强的水稳定性和较高的力学强度;（4）红土是一种高分散度、低压缩性的区域性土,剖面上具有明显的力学分带性;（5）红土主要的工程地质问题是具有一定的胀缩性、底部常有软土和土洞分布、容易引起地基变形和地面塌陷.今后我国红土研究的主要方向是：红土形成年代和形成速率的研究、红土微结构定量化研究、红土剖面系统研究、红土的分区分类评价、红工测试技术的改进和开发、全国不同类型红土分布图的编制等.