粉质粘土图像纹理参数的多元线性回归分析及其工程应用

由二维小波技术分析粉质粘土图像的纹理特征,获得小波能量参数与粉质粘土工程性质指标的多元线性回归方程。在考虑拍摄条件下(光照、拍摄距离等),现场勘查并拍摄粉质粘土照片。将这些彩色照片转化为灰度图,在二尺度小波分解水平下得到反映粉质粘土图像纹理特征的9个能量参数,并将这些参数与对应土样的11个工程性质指标进行多元线性回归。在此基础上对2个土样的工程性质指标进行了预测。结果表明,本文提出的粉质粘土的小波能量参数与传统工程性质指标具有较好的对应关系,可以为现场快速确定粉质粘土的工程性质指标提供一个新的途径。     

苏通大桥地基粉质黏土物性指标相关关系试验研究

通过大量的土工试验,对长江下游苏（州）-（南）通大桥工程区粉质黏土液性指数与天然含水率、天然孔隙比、天然密度、压缩模量、压缩系数、黏聚力的相关关系进行了研究,给出了它们之间的回归关系式,并与国内其他地区的情况进行了比较,发现液性指数与天然孔隙比、天然含水率、天然密度、压缩系数呈很好的线性相关关系,相关系数达0.92以上。（2）液性指数与压缩模量、黏聚力呈较好的指数相关关系,相关系数达0.87以上。根据国内其他地区的地层资料,得出了液性指数与其他物理力学参数的近似相关关系曲线。比较苏通大桥工程区与其他地区的粉质黏土液性指数及其他物理力学参数的相关关系式,显示它们之间有较好的相似性。结果表明,研究结果对类似场地粉质黏土具有重要的参考价值。     

上海地区土体抗剪强度与静力触探比贯入阻力相关关系研究

基于上海地区19个工程共201组数据,通过黏土、粉质黏土和粉砂在上海地区土层中的分布,比贯入阻力Ps,室内固结快剪试验黏聚力cu和摩擦角?u,孔隙比e,塑性指数Ip沿土层深度的变化,分析得到3种土类的抗剪强度与比贯入阻力的相关关系,并总结了国内软土地区土体抗剪强度与静力触探比贯入阻力之间的相关关系。本文得到黏土的相关关系与以往的经验公式相近,同时给出了原位土层粉质黏土和粉砂的相关关系。区别不同土类使得相关关系可用性提高,在工程应用中更加合理。根据本文相关关系,通过静力触探比贯入阻力可以得到不同土层的抗剪强度值,进而应用于基坑稳定计算。本文研究的结果可以应用于海相沉积土的勘察和工程设计工作。     

大连滨海粉质黏土剪切力学特性环剪试验

以大连滨海地区典型粉质黏土为研究对象,利用大型高速环剪仪,针对不同法向应力和剪切速率条件下该粉质黏土大剪切力学性质的变化情况进行了试验。环剪试验结果显示：1）该滨海粉质黏土在正常固结状态下出现明显的应变软化现象,分析表明其应变软化特性主要与土中黏土矿物质量分数及其在剪切过程中的定向排列有关。2）在相同剪切速率下,峰值强度和残余强度随法向应力的增加而增大,峰值强度与法向应力之间表现出良好的线性关系。3）由于峰值强度产生过程中土体内部黏聚力的变化,峰值强度随剪切速率的增加而增大;残余强度变化与剪切速率具有一定的相关性,这与不同剪切速率下剪切带（面）处黏土颗粒定向排列程度不同有关。     

吸附离子对粉质粘土及改良土特性的影响

利用疏浚土有机质含量高、吸附能力强和低渗透性等特点,探讨将其作为填埋场黏土衬垫改性材料的可能性。针对粘土垫层所关心渗透性及强度两个基本问题,比较了粉质黏土、改良土（粉质黏土添加疏浚土）吸附离子前后的变化。吸附K+、Cu2+后粉质黏土、改良土的渗透系数随着土中离子含量的增加而增大,但对改良土渗透系数的影响要小于粉质黏土;吸附离子后,粉质黏土摩擦角增幅不大,黏聚力有较大增长,而改良土的黏聚力增长较少,摩擦角增长较快。总体而言,添加一定量的疏浚土能改善吸附离子对黏土垫层的影响。采用SEM电镜试验拍摄了离子吸附前后土体微观结构的变化,并从扩散双电层理论出发,解释了吸附离子对粉质黏土及改良土的影响。     

生活源污染质干湿循环下土体性质演化特征及机理

以生活源污染质降解终端产物Na2 CO3和Na3 PO4的混合溶液为污染质溶液对中国徐州地区粉质黏土进行渗流,完成了10次干湿循环试验,分析了在生活源污染质干湿循环下粉质黏土性质的演化特征,并揭示了其演化机理.研究结果表明:粉质黏土在经过生活源污染质10次干湿循环的过程中,土体渗透性增强1～2个数量级,电阻率降低20～...     

岩土工程可靠度分析的神经网络四阶矩法

针对岩土工程的功能函数强非线性且难以显式表达的特点,提出了基于人工神经网络的四阶矩法,充分利用了基本随机变量的统计信息。首先利用神经网络对结构的隐式功能函数进行拟合,求得基本随机变量在均值点处的功能函数值及其偏导数,然后利用泰勒级数展开的方法由基本随机变量的前四阶矩求得功能函数的前四阶矩,并借助于Pearson系统获得功能函数的更高阶矩。在此基础上,通过最大熵原理确定以功能函数各阶矩为约束的功能函数的概率密度函数,最后由一次积分得到结构的失效概率。通过数值算例和工程实例不同方法的对比分析,表明基于神经网络的结构可靠度分析四阶矩方法是可行的,有效的,能够满足岩土工程可靠度分析的要求。     

高含水量冻粉黏土应力-应变曲线特性的试验研究

为研究青藏高原粉质黏土在高含水量条件下的应力-应变特性,本文对粉质黏土试样开展了较高含水量（15%,30%,50%）、不同温度（-2℃,-4℃）及围压（0.5,1.0,2.0,4.0 MPa）条件下的三轴剪切试验,分析了冻粉黏土试样应力-应变曲线的形态和强度规律,并给出了机理性解释。试验结果表明:冻粉黏土试样的应力-应变曲线均为应变软化型。高含水量下（50%）,试样的初始切线模量随围压增大呈幂函数形式增大。随着含水量的增大,试样的破坏过程渐呈脆性。试样强度方面,含水量的增大使冻粉黏土强度呈先减小后增大的规律,即存在一个强度最不利含水量。此最不利含水量主要是由于土骨架与冰相的组合使系统处于“最弱结构”以及各组分在承受荷载时的主次地位变换而引起的。围压增大使冻粉黏土强度线性降低,但降低幅度不大。结合Mohr-Coulomb准则的分析表明,黏聚力是冻粉黏土强度的主要指标,其值在最不利含水量时取得最小值,围压对冻粉黏土强度的削弱作用也在此时得以突显。     

岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法

岩土工程可靠度分析中,功能函数往往呈隐式且具有强非线性性质,而目前最为实用的矩方法,如JC法、二次二阶矩法,主要适用于显式功能函数情形。为此,将高效的统计矩估计方法和可靠度分析的高阶矩法相结合,提出了一种岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法。首先,通过引入变量的独立化变换和线性变换将功能函数转换为参考变量的函数,并结合多变量函数的单变量降维近似方法和参考变量计算节点与权系数的确定方法,建立了功能函数前四阶矩的高效点估计法。然后,将上述统计矩与立方正态变换假设相结合,提出了易于实现的岩土工程可靠度分析的改进四阶矩方法。最后,由数学算例验证了统计矩估计方法的效率和精度,并通过经典的岩土工程算例验证了建议的改进四阶矩方法具有高效率、高精度且操作简单等特点。     

土壤热参数及其影响因素测试分析

热性质是岩土体基本的物理性质之一,用以评价热量在其中的保持、传导和分布状况,以导热系数、比热容和热扩散系数最为常见,这些参数也是地热能管理与开发、工程冷冻开挖、寒区工程设计与施工的重要参数。已有研究表明,土壤热参数与土质、来源、含水率、密度等因素有关。通过广东湛江某工地粉质黏土和黏土的热参数测试结果分析发现：随含水率的增大,粉质黏土导热系数和热扩散系数的变化趋势是先增加至最大值,然后减小,而比热容基本呈线性增大。干密度对粉质黏土导热系数的影响与含水率大小有关,当含水率不超过20.0%时,其随干密度的增加而增大,而当含水率超过27.5%后,其随干密度的增加有减小趋势;当含水率在24.5%（液限）左右时,基本没有规律可循。干密度对粉质黏土热扩散系数影响规律不明显。黏土的导热系数和比热容都随含水率和干密度的增加而增大;热扩散系数随含水率的升高整体表现为非线性增加至稳定,在低含水率下干密度的影响不明显,在较高含水率下随干密度的增加热扩散系数先增大后减小。较大颗粒的存在导致粉质黏土的导热性较黏土复杂。     

宁阳城区主要持力土层的物理力学性质统计分析

以宁阳城区主要持力层粉质粘土为分析对象，根据最近几年在宁阳县施工的16个工程地质勘察成果和土工试验结果进行了分析研究，并对其物理力学性质进行统计分析，得出该主要持力层——粉质粘土的定性结论和定量设计参数建议值。     

砂土地基和粉质黏土地基基坑悬臂开挖离心模型试验

分别开展砂土和粉质黏土两种典型土质条件下基坑悬臂式开挖离心模型试验,详细叙述试验过程中所要解决的关键问题,并提出合理的解决方案。通过对比分析两组试验结果,得到以下结论：非饱和土地基制备中参数控制困难,分层夯实法有待进一步改进,而砂雨法制备的砂土地基参数可控性更好;两组试验的结果有差异,砂土地基试验所呈现的土压力、地基变形、支护弯矩的变化规律更好,因此,岩土离心试验可适当考虑以砂土代替非饱和土;对于采用悬臂式支护结构的基坑,开挖引起的地表沉降曲线在砂土中呈指数型,而在粉质黏土中呈直线型;开挖引起的粉质黏土地基土体位移范围较砂土地基更大;开挖引起的砂土中挡墙弯矩较粉质黏土更大,砂土和粉质黏土中最大弯矩位置都随开挖逐渐下移;在砂土试验中开挖引起主动区土压力各处均减小,而在粉质黏土试验中开挖引起土压力在挡墙底有增大趋势。该基坑工程离心模型试验过程及数据处理方法可为进一步试验提供参考。     

工程粘性土微观结构的定量评价

本文首先介绍了作者研制的温差真空干燥系统和作者同合肥工业大学一道研制的土体微观结构图片计算机定量分析系统,前者用于速冻粘土试样的干燥处理以保证其原始结构不受扰动,后者用于土结构图象的定量分析。从工程土体的系统性出发,作者提出了工程土的结构层次、结构状态以及结构状态熵的概念;另外,在不同压力和不同作用时间下对宁波粘土进行了结构定量分析,文中叙述了粘土结构状态参数——结构熵、结构单元的平均粒径、平均形状系数的变化规律,分析了结构变化与粘土特殊物理力学性质之间的关系。     

扁铲侧胀试验在滨海沉积软土中的应用

通过运用扁铲侧胀仪(DMT)在长江入海口滨海沉积软土中进行的原位测试,获得滨海沉积软土中扁铲侧胀试验各指标参数的变化规律。扁铲侧胀试验与静力触探试验结果一致,试验结果可靠,且扁铲侧胀试验可以快速地获取侧向基床反力系数KH,为桩基础的设计提供可靠的依据。对比旁压试验结果,扁铲侧胀试验得到的KH值常常偏大。在粘土层、粘质粉土夹粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粘质粉土、淤泥质粘土等土层中KH与真实值相差较小,可以使用,但实际应用中应同时结合规范使用;而在砂质粉土和粉砂等土层中KH与真实值相差较大,不宜使用。     

宁波地区典型淤泥质粘土工程特性

总结宁波地区120个软土地基工程的试验成果,采用数理统计和室内土工试验方法,系统分析研究了宁波地区典型淤泥质粘土的物理力学指标特征、各指标间的相互关系以及固结主要参数,并与我国其他地区软土相关工程特性进行比较,揭示了宁波地区典型软粘土工程特性,即:天然含水率与孔隙比、重度与孔隙比、液限与塑性比相关性非常好;建立的宁波地区软土经验公式不同于其他软土地区。此外,结构性对该地区软土工程性状影响较大,固结系数和次固结系数都受其影响,且影响程度异于其他地区。      

云南大理洱海东缘早全新世软粘土的工程特性研究

云南大理洱海周缘分布着厚层的早全新世软粘土, 大量原状样品的工程性质测试结果表明, 洱海东缘早全新世软粘土具有高含水量、孔隙比高、压缩性强、强度低、高塑性等工程特性, 其中表层软土超固结现象明显。通过对软土的物理力学指标统计分析表明, 洱海东缘软粘土的力学指标的变异系数较大, 而物理性质指标变异系数很小; 多个物理指标之间及物理指标与力学指标之间存在明显的相关性。对洱海东缘软粘土各类工程特性指标之间相互关系的认识, 不仅有助于揭示软粘土的工程性质及其形成机理, 而且可以指导软粘土工程问题处理措施的合理选择。      

结构性软土地基施工扰动定量分析

绝大多数软土具有一定的结构性,地基处理施工扰动会改变软土地基的工程性质,受到扰动的软土地基的力学参数却难以通过室内试验模拟准确测定。从理论和原位试验两方面分别给出了由于地基处理施工引起的结构性软土地基扰动程度的定量计算方法,并通过实际工程计算得出了设置砂井或排水板的软土地基的施工扰动度在30 %左右,定量计算得到的扰动度可用于扰动土地基的沉降及稳定性计算。     

Analysis of microscopic pore structures of the silty clay before and after freezing–thawing under the subway vibration loading

With the rapid development of the subway rail transit, the effect of the cyclic loading on the surrounding foundations and buildings has drawn wide attention. In addition to the in situ tests and the laboratory triaxial tests, microscopic tests also provide an effective way to clarify the physical and mechanical characteristics of soils. On the other hand, the characteristics of the soft silty clay before and after freezing–thawing has been less studied. In this paper, the scanning electron microscope (SEM) tests following the cyclic triaxial tests of silty clay layer were performed to investigate the variations of the microscopic pore structures of the layer before and after freezing–thawing. The corrected Otsu method was used to obtain the binary SEM images of silty clay. The porosity results demonstrate that the magnifications from 1000× up to 5000× were suitable for observation of the silty clay microstructures. The binary SEM images of soil pore structures were quantitatively analyzed, including the porosity, the size distribution, the pore shape coefficient, the pore orientation distribution and the fractal dimension. The pore orientation of samples without loading is arranged in the horizontal direction, while the pores of samples under cyclic loadings are arranged in the vertical. After freezing–thawing, the mean anisotropy value of the microscopic pore structures increased about 12% and the porosity of samples without loadings increases about 11.24%. The lower the freezing temperature is, the larger the porosity within the samples becomes. However, the freezing–thawing has little effect on the pore shape coefficient of the silty clay. The porosity of the silty clay increases with an increase in pore diameter, but it decreases with the increase in excess pore pressure. In addition, the microscopic pore structures of the silty clay exhibit fractal characteristics. The fractal dimension is reduced by the disturbance from the effect of freezing–thawing, coupled with the effect of cyclic loading.