土流变学研究现状与趋势

土流变学是研究土流变性的科学,包括宏观力学和微观结构两个研究方面。其中就这两方面阐述了国际土流变学的研究现状和我国土流变学研究水平,并对今后的研究趋势作了展望。     

粘性土微观结构定向性的定量研究

粘性土微观结构的定向性是影响粘性土工程地质性质一个十分重要因素。本文介绍了两种粘性土微观结构定量测试新技术,即D/MAX Ⅲ A型全自动组构测角仪和Videolab图像分析系统;系统地提出了四种评价粘性土微观结构定向性的定量表示方法,即各向异性率、概率熵、粘土矿物定向频率分布函数(F(ф))和粘性土团粒定向频率分布函数(Q(α))。最后对江苏淮阴粘土、粉质粘土和粉土三类重塑固结土的微观结构定向性进行了系统分析。研究结果表明,在相同的固结和制样条件下,由于三类粘性土的粒度和成分不同,其定向性有明显差别,同一试样中,片状粘土矿物的定向性与粘性土团粒的定向性常常是不一致的;选取何种定向频率分布函数评价粘性土的各向异性,应视具体的研究内容和土性来决定。研究成果对于建立各向异性粘性土微观力学模型是必不可少的,具有重要意义。     

膨胀土收缩开裂特性研究

在干燥环境中,由于蒸发失水,膨胀土发生收缩,表面容易产生纵横交错的裂隙网络(龟裂)。龟裂的产生会极大弱化土体的工程性质,并导致各种工程问题。随着极端干旱气候的频发,膨胀土龟裂问题将会越来越多,越来越显著。开展龟裂研究对揭示龟裂现象的本质规律和指导膨胀土地区的工程实践有重要意义。龟裂的形成和发展是一个动态的过程,与土中水分的蒸发速率、应力状态、收缩特性等直接相关:龟裂形成时水分蒸发处于常速率阶段; 吸力和抗拉强度是制约龟裂形成的两个关键力学参数,当土体中的吸力引起的张拉应力超过土体的抗拉强度时,龟裂便会产生; 龟裂是孔隙发生收缩的直观表现。总体上,力的作用和收缩空间是土体龟裂形成的两个必要条件。此外,膨胀土龟裂具有非常复杂的发生发展过程,受土质学、土力学、土结构、试验条件和方法等许多因素的影响。龟裂定量分析是龟裂研究的重要内容之一,能为龟裂机理研究及相关理论模型的建立提供必要参数。计算机图形处理技术具有效率高、操作性强、精度高等优点,为龟裂定量分析提供了强有力的工具。目前关于土体龟裂研究还存在许多不足之处,在今后的工作中,应该重视龟裂形成和发展过程的动态特征,围绕与土体龟裂相关的水-土作用关系、力学机制、收缩变形机制、大尺度现场试验和三维观测分析技术等方面开展更多的针对性研究,综合考虑龟裂形成过程中的土质学、土力学和土结构因素,结合宏观现象与微观分析,建立土体龟裂的理论体系。     

土的本构模型研究现状及发展趋势

从两方面总结了前人关于土体本构关系的成果以及目前的发展状况：一方面,从宏观现象学角度介绍了剑桥模型、弹性－硬化塑性模型以及为描述循环荷载条件下土的本构特性所建立的多重屈服面模型和边界模型;另一方面,阐述了土的微观结构和土微结构力学模型的研究状况。认为今后的土本械模型研究趋势必将与土的结构性研究紧密相联,成为２１世纪土力学的核心。     

淮南刘庄煤矿地基人工冻融土工程性质与中微观结构之间关系研究

以淮南刘庄煤矿主井地基的人工冻融土为研究对象,以偏光显微镜,扫描电镜（SEM）为主要研究手段,研究分析了人工冻融土与原状土的中微观结构、冻融前后的中微观结构的变化规律及内在原因。此外,还研究分析了人工冻融土冻融前后的中微观结构及其变化与人工冻融土的物理、力学、工程性质之间的关系。研究显示中微观结构对人工冻融土的物理、力学、工程性质有很大的影响,冻融前后中微观结构的变化受到土的种类、埋深、原状土的中微观结构等因素的影响,且冻融前后的中微观结构的变化在一定程度上主导了冻融前后的物理、力学、工程性质的改变。     

三江平原沼泽土微观特性试验研究

从微观形态、微结构特征、粒度分析、土颗粒间的排列方式、孔隙大小分布、有机质含量以及矿物成分等方面对三江平原的两种沼泽土和北京翠湖湿地土进行了一系列微观结构的对比试验.结果表明:沼泽白土和翠湖湿地土与一般软土性质相似,但沼泽黑土含水率、液性指数、孔隙比、孔隙数量、孔径和孔隙体积远远大于沼泽白土和翠湖湿地土,有机质含量最大,特性明显突出.研究成果有助于提高对沼泽土特性的认识,可为沼泽地陷落体救助和沼泽湿地保护和合理开发等工程建设提供参考.     

淮南刘庄煤矿地基人工冻融土工程性质与中微观结构之间关系研究

本文以淮南刘庄煤矿主井地基的人工冻融土为研究对象,以偏光显微镜,扫描电镜(SEM)为主要研究手段,研究分析了人工冻融土与原状土的中微观结构、冻融前后的中微观结构的变化规律及内在原因。此外,还研究分析了人工冻融土冻融前后的中微观结构及其变化与人工冻融土的物理、力学、工程性质之间的关系。研究显示中微观结构对人工冻融土的物理、力学、工程性质有很大的影响,冻融前后中微观结构的变化受到土的种类、埋深、原状土的中微观结构等因素的影响,且冻融前后的中微观结构的变化在一定程度上主导了冻融前后的物理、力学、工程性质的改变。     

土微观结构测试方法存在不足与建议

综述了微观测试方法的发展历史和应用现状,针对当前主要土微观结构测试方法,对关键技术和理论进行了阐述,指出其各自优缺点和适用范围。提出其在土微观参数提取、动态测试观察、土结构性参数方面还存在不足并给出建议。     

分解度对草炭土结构特征及强度的影响试验

大量资料表明,草炭土是一种分解度不一的腐殖质土.针对这一特性进行了一系列的室内试验,研究草炭土的微观结构及强度随分解度的变化特征.采用灵敏度试验和常规三轴试验测定原状土与重塑土的无侧限抗压强度以及应力-应变变化规律,研究不同分解度草炭土的灵敏度及结构强度变化特征,从力学及微结构等方面对分解度在草炭土结构特征和强度变化中所起的作用进行了深入分析,并利用高压固结试验,对不同分解度草炭土的结构强度进行了测定.分析结果表明:草炭土属于中高分解度土,并且随着分解度的提高,试样的结构逐渐从架空结构发展为絮凝状结构,孔隙逐渐变小,结构灵敏度也由2.029逐渐减小为1.075.通过高压固结试验测得1#、2#、3#草炭土试样的结构强度分别为17 kPa、15 kPa和9 kPa.     

有机质固化土的强度及微观结构试验研究

通过无侧限抗压强度试验对比分析了有机质含量、水泥和石膏掺量对水泥固化土和XGL2005固化土强度形成规律的影响。分析结果表明,XGL2005固化土的强度均不同程度地高于水泥固化土的强度,而且强度增长也快于水泥固化土。结合抗压强度试验和扫描电镜试验分析了固化土微观结构变化和强度发展之间的对应关系。     

The Review and Development of the Microstructure Research of the Soil

The engineering mechanical properties of the soil are under the influence of the various factors. The microstructure character of the soil is one of the main factors, concerned by engineering technicians and scientists in recent years. In this paper, the historical development of the microstructure research for the soil is simply retraced. It is mentioned that some contents and results of microstructure research in foreign country and the research results of various representive soil of recent years in our country. Furthermore, the viewpoints about the further research of the microstructure is proposed by the author.     

膨胀土工程地质特性研究进展

根据近年来国内外学者围绕膨胀土工程地质特性取得的研究成果,着重从胀缩性、裂隙性、超固结性、强度、渗透性、微观结构及工程处治技术等几个方面总结了该课题的研究现状及进展,得到如下认识:（1）胀缩性主要取决于强亲水性黏土矿物含量、水/力边界条件及初始状态,在干湿循环条件下具有不可逆性,关于胀缩机理学界存在不同的观点;（2）裂隙性是膨胀土区别于一般土体的显著特征之一,裂隙的存在会极大破坏土体的整体性,弱化力学性质,是许多工程地质问题的直接或间接原因,裂隙形成过程与膨胀土矿物成分、微观结构和干燥过程中的内应力发育状态有关;（3）超固结性使膨胀土具有较大结构强度和水平应力,易在开挖过程中引起较强的卸荷效应,是促进边坡失稳的重要因素;（4）膨胀土的强度随干湿循环次数增加而逐渐降低,并最终趋于稳定,其中裂隙发育和土结构调整在此过程中起关键作用;（5）渗透性在很大程度上受裂隙的控制,但目前关于两者之间的定量关系还缺少系统研究;（6）微观结构反应了膨胀土的形成条件和应力历史,是决定其宏观物理力学性质的主要因素,开展微观结构研究是掌握膨胀土宏观性质本质规律的重要途径。在工程处治技术上,本文重点介绍了近些年发展起来的膨胀土路堤物理处治技术和路堑边坡柔性支护技术。最后,针对该课题的研究现状,笔者提出了今后的研究重点和方向,主要包括胀缩性和力学性质的各向异性、裂隙形成的力学机理、裂隙形态特征与工程地质特性之间的定量关系、宏-微观力学模型耦合问题及多场耦合作用下膨胀土工程性质响应特征等。     

21世纪工程地质学生长点：土体微结构力学

本文认为土体结构对其工程性质有重要制约作用,土的结构性模型的建立已成为当代土力学前沿性课题。提出的“微结构力学”理论与方法体系的建立,将为土体工程地质研究开辟崭新的研究领域和工作空间。文中,作者对“微结构力学”的概念及其研究内容、近期和远期研究课题进行了分析,并提供了开展本项研究工作的技术路线建议。     

粘性土微观结构研究回顾与展望

本文回顾了粘性土微观结构研究的发展历史, 分析了我国微观结构研究现状及存在问题, 展望了今后研究的发展趋势。     

微生物地质工程技术及其应用

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术（微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用）的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素（细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺）。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。     

三轴压缩条件下黏性土微细结构变化的试验研究

工程土体在宏观上所表现出来的非连续性、不均匀性和非确定性等复杂特性,取决于土体微细结构的非连续性和非确定性。在前人相关研究的基础上,通过微细结构观测试验,获取黏性土在受力条件下微细结构特征量的变化情况,研究黏性土在连续受力过程中结构参数变化规律,并将其与土体宏观物理力学性质相结合,从而解释和把握基于细观结构层次上的工程土体特性。     

土热传导系数及模型的研究现状和展望

近年来,随着全球能源消耗的增加,对新能源的开发和利用日益重要。地热资源作为一种清洁环保的新能源已经开始引起广泛的关注,对岩土材料的热性质研究也逐渐受到国内外学者的重视。土的热性质包括热传导系数、热扩散系数和比热容。其中,热传导系数作为其中最重要的性质,它不仅决定了热量在土体中的传播速度和土体温度场的分布,同时也是各种地热泵、能量桩等建筑热工结构设计中需要考虑的主要参数之一。首先介绍了土热传导系数的工程背景和研究意义,描述了土中的热量传播方式和类型,阐述了热传导系数的概念,并分析了土热传导系数的各种影响因素（含水率、密度、矿物成分、温度等）。在此基础上,总结了目前国内外土热传导系数模型的研究现状,并对各个模型的优缺点进行了简要的分析和评价。最后,提出了对土传导系数及模型研究的建议和展望。     

Use of Cement Kiln Dust on the Engineering Modification of Soil Materials,Nile Delta,Egypt

Cement kiln dust (CKD) is the by-product generated from the manufacture of Portland cement. Disposal quantities of CKD in construction project are required to protect the environment. In the recent construction experience in the area of study at the last years showed that, ground and underground engineering on the soft soil are susceptible to various types of cracking in buildings and roads. The improvement of engineering properties of two disturbed soils by using CKD in different percentages (5, 10 and 20 %) was discussed in this paper. The results indicated that CKD additives increased the pH values and decreased the plasticity index in both types of soils under investigation. The maximum dry density (MDD) decreased and optimum moisture content (OMC) increased with increasing the percentage of CKD in soil A. In soil B the MDD and OMC decreased.     

Study on the Evolution of the Environment Factors for Earth Geology in Developing Project

Any mankind engineering projects will have effect of various degrees and properties on the soil and water environment (water amount, water quality, aquatic organisms and bottom sediment). With a pipe transport engineering as example, analysis was made on the factors influencing geological environment and optimized calculation by genetic algorithms was done on soil pollution factors (oil pollutant and its annual accumulation amount in soil). Controlling pollution factors’ total amount, so that decreasing soil pollution intensity, extending service years for soil environment capacity, saving waters and decreasing production cost, so as to control the geological environment change caused by the mankind development and construction activities. It is a new way that the mankind development projects will have effect on the earth environment.