针对黏性土胶质联结特征的SEM-EDS试验研究

采用 “整区→微区→胶结点”的逐步分区测试方法,对湛江原状黏土与重塑土开展SEM-EDS试验研究,观察土体微观结构的胶质联结特征,确定胶结物质的元素组分及其空间分布状态,建立微观结构-化学物质-宏观力学行为的相互关系与灵敏性分析。结果表明,土的基本性质很大程度上取决于微观层面的颗粒联结特征。湛江黏土的结构单元实际上是以许多黏土矿物薄片堆叠而成的黏土畴,开放式的絮凝结构加上以游离氧化铁为主要成分的胶质联结特征是导致湛江黏土具有高灵敏性、强结构性的根本原因。当应力水平超过土体的结构屈服应力后,力学性能迅速劣化,结构单元体逐步转为联结强度弱,分散性强的凝聚体或叠聚体。研究还表明,土的颗粒联结强度、结构形态特征及其对结构强度的贡献是导致原状土与重塑土性质差异的本质,天然状态下的湛江黏土土性受控于微观结构特征,而重塑土土性受控于黏土矿物颗粒本性。     

戈壁碎石土胶结作用机制及其微观力学模型研究

戈壁是广泛分布于我国西北地区的一类特殊土地基,由粗粒、细粒、细粒-粗粒间的相互接触与胶结作用而形成骨架颗粒结构,粒间胶结效应明显,工程性质也不同于一般"土石混合体"。以新疆和甘肃典型戈壁碎石土为对象,完成了戈壁碎石土p H值及可溶盐含量测试,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜镜下观察和能谱分析等方法,测试获得了戈壁碎石土胶结矿物成分及其微观结构特征与元素组成,揭示了戈壁碎石土粒间胶结作用力类型与形成机制。根据戈壁碎石土胶结物组分及微细观结构测试结果,分析了戈壁碎石土中黏土矿物晶胞吸附其他胶结物或土颗粒中的阳离子所形成胶结的可能化学结构,建立了戈壁碎石土胶结力作用微观力学模型。以胶结黏土矿物含量为变量,得到了戈壁碎石土抗剪黏聚强度与颗粒胶结力间的关系式,并与现场试验结果对比。结果表明,戈壁碎石土宏观强度来源多样,是盐分胶结及土体胶结物微观晶面上离子键作用的综合结果;戈壁碎石土粒间黏土矿物胶结作用实质是黏土矿物或碳酸钙中非金属原子(如O原子)与土体中金属阳离子相结合而形成离子键,胶结力大小由连接胶结物微观晶面间的多个离子键综合贡献确定。     

石鼓煤矿泥岩的物理化学力学特性研究

本文对石鼓煤矿具有代表性的三种泥岩的矿物组成、物理力学性质、物理化学因素、胶结物质和微观结构的测试和分析进行了介绍,并从物理化学力学观点出发研究了水质变化、风干失水、结构破坏等因素对泥岩膨胀性的影响。研究结果表明:泥岩的粘士矿物以高岭石和伊利石为主;其膨胀力为2～5公斤/平方厘米;粘土矿物含量高,结晶不良,胶结物质少,结构紧密是它产生膨胀且易受物理化学力学因素变化的影响的主要原因。     

使用微观试验确定软土中晶质矿物的类型与含量

土中矿物成分的类型与含量是软土物理力学性质研究的基础,可以使用微观试验进行研究。本次研究以上海软土为例,使用X射线荧光（XRF）分析得到土中不同元素的含量,使用X射线衍射（XRD）分析和XRF分析得到了晶质矿物的类型,根据元素含量和矿物类型得到不同矿物的含量,对不同土层中矿物含量的分布特征进行了分析。结果表明,上海软土主要矿物中的元素为O,Si,Al,Fe,C,K,Mg,Ca和Na;所有土层中,元素含量最多的是O,其次是Si,主要矿物成分为石英、钠长石、方解石、白云石、伊利石、鲕绿泥石和黑云母,石英的含量最高、含量为35.8%~50.8%,其它矿物的含量均不超过21%;黏性土中,元素Al要略多于砂性土或粉性土,伊利石和鲕绿泥石含量明显高于砂性土或粉性土,钠长石和方解石含量要明显小于砂性土或粉性土。研究结果对从微观上研究不同土的物理力学性质有一定的参考价值。     

津巴布韦泥岩残积土的工程地质特性及其微观机制

津巴布韦泥岩残积土是一种性质特殊的风化土,系统地评价这类问题土的工程地质特性对于推动我国海外的工程建设具有重要指导意义。通过室内物理与力学试验,评价泥岩残积土的工程特性,并通过矿物组成、化学成分和微观结构论述其特殊性质的机理。结果表明,该土可定义为坚硬的非饱和黏性土,具有较弱膨胀性和较差的压实性;天然状态下,由于含有母岩残留的结构强度,表现出偏高的强度特征,但泡水后土的黏聚力明显减低,干湿循环作用也会导致内摩擦角的降低,但浸水过程不会出现明显的湿陷沉降;强烈的水敏性也导致该土浸水后产生强烈的泥化崩解,因此,雨季施工中应重点关注降雨引发的工程灾害。研究还表明,津巴布韦泥岩残积土的工程特性受控于土的物化成分与结构特性,该土的黏土矿物主要是伊利石-高岭石型,微观结构主要是含有高定向性的高岭石团与大裂隙的团粒结构,团粒间的铁质胶结是导致土的较高强度的根本原因。     

南阳凹陷下第三系核桃园组砂岩中碳酸盐胶结物及其成因的初步探讨

本文主要阐述了南阳凹陷核桃园组砂岩中碳酸盐胶结物的矿物成份、产状及分布特征.研究表明,核桃园组中碳酸盐胶结物的成分、含量和分布明显受沉积相和成岩作用的控制.碳酸盐胶结物的形成是砂泥岩系统相互作用的结果.泥岩压实及粘土矿物的成岩转化提供了其主要的物质来源.这种认识为砂岩储层的评价提供了重要的依据.     

工业副产品木质素改良路基粉土的微观机制研究

为揭示工业副产品木质素与土体间的相互作用机制,将木质素应用于路基粉土改良,通过对木质素及其改良土进行无侧限抗压强度、pH值、微观结构、化学元素、矿物成分和官能团等试验分析,研究不同掺量下木质素改良土的力学性能和pH值变化,对比分析改良前后粉土的微观结构变化,并基于化学分析结果探讨木质素的分子结构及与土体间的相互作用,提出木质素改良土体的机制。试验结果表明,改良土强度随木质素掺量增加而增加,掺量超过一定范围时,土体强度降低,木质素改良粉土的最优掺量为12%,且龄期对土体强度有着重要影响;强度与pH值基本呈线性相关关系;改良土微观结构更为致密、稳定,胶结物质将土颗粒相互联结,且未生成新的矿物;木质素通过水解、离子交换、质子化和静电引力等作用,导致双电层厚度减小,带正电荷的木质素高分子聚合物联结土颗粒并填充孔隙,改良土工程性质得以改善。提出的木质素改良土体机制可为工业副产品木质素的工程应用提供理论参考。     

南海边缘海多金属结核与大洋多金属结核对比

本文通过系统对比分析前人研究成果,研究了南海边缘海多金属结核的成矿特征,结果表明：南海边缘海结核的矿物组成与大洋结核相似,均主要由锰相矿物和铁相矿物组成,其中锰相矿物主要为水羟锰矿和钡镁锰矿,铁相矿物主要以无定型铁氧化/氢氧化物形式存在,另外南海边缘海结核中含有大量硅酸盐矿物,表明在南海结核成矿过程中受到大量的陆源碎屑矿物混杂;相对于大洋主要经济成矿区的多金属结核,南海边缘海多金属结核中主要的经济元素如Mn、Cu、Co、Ni和Zn质量分数较低,而亲陆源性元素如Fe、Ti、P、Nb、Pb、Rb、Sc、Ta、Sr、Th和REY（REE和Y）等质量分数较高;南海边缘海多金属结核的元素地球化学特征和REE配分模式显示其为水成成因,并呈现更低的Mn/Fe值;同时南海边缘海结核也具有较快的平均生长速率及较高的δCe正异常,表明其生长在更为氧化的海水环境。虽然较快的沉积物沉积速率和动荡的海水环境影响了南海边缘海结核的成矿,但大量陆源物质进入海洋也为南海边缘海结核提供了丰富的成矿物质来源,便于南海边缘海结核的快速生长成矿。南海边缘海结核富集有Fe、Ti、Pb、Rb、Th和REY等金属元素,同样可以作为极具潜力的海洋矿产资源。南海边缘海多金属结核具有其独特的地球化学特征,与大洋多金属结核存在着明显差异。     

衡水湖地区湿地湖泊相黏土工程地质特性研究

为了揭示湿地湖泊相黏土的工程地质特性,以衡水湖地区的湿地湖泊相黏土为研究对象,分别对湿地湖泊相黏土的沉积环境、沉积历史、分布特征及地层结构进行讨论,并将由室内和现场试验得到的物理力学指标、颗粒分布、矿物组成和微观结构特征等结果同其他地区的软土进行对比分析。结果表明:湿地湖泊相黏土的物理指标接近或达到软土标准,但力学指标好于软土。由于湿地湖泊相黏土具有明显的结构性,当应力水平超过土的结构屈服应力后,土体的强度和变形会发生突变。湿地湖泊相黏土的胶粒含量达到39%,明显高于其他软土,同时磁铁矿含量较高,易形成氧化铁胶结物,增强土体的胶结特性,形成更为稳定的结构骨架。研究可知湿地湖泊相黏土物理指标与力学指标不匹配的问题,主要是由于其特殊的矿物组成和结构形式导致的。土颗粒形态、颗粒接触方式与微观结构形式的不同,是湿地湖泊相黏土与其他软土工程性质差异的主要原因。     

关于黄土及其沉陷性质的一本有价值的书

“黄土与黄土状亚粘土的建筑性质”一书的作者,将关于这种广泛分布并对建筑师极为重要的岩石的沉陷性问题的全部论述建立在十分正确的基础——黄土成因的特征上。他有力地指出,黄土类岩石的沉陷性是与它们的未达压密性、高的孔隙度、粉土成分,以及易为水破坏的胶结性碳酸盐和硫酸盐薄膜的存在有关的。胶结性的碳酸盐和硫酸盐薄膜胶结着粉土颗粒,主要是胶结石英,长石及其它稳定矿物(其中有很多矿物易于风化),而较少胶结粘土颗粒。所有这些决定黄土具有不良建筑性能的特征及性质,完全是由于它的形成条件及形成时的自然地理环     

The Composition Microstructure and Physico-chemical Properties of Marine Soil in South China Sea

In this paper, mineral composition, microstructure, cementing materials, physico-chemical properties of marine soil are systematically investigated and chemical composition of sea water are analysed. Soil samples for this study are obtained from three areas: Weizhou Island, Hainan Island, Nansa Islands in South China Sea. Experimental results indicate that the mineral composition of marine soil mainly consists of ellite, chlorite, kaolinite and quartz, the cementing materials contains free oxides, carbonate and organic matter, the variety of microstructure is also revealed. The properties mentioned above would be the main causes of special engineering characters of marine soil.     

海口某海域软土工程特性的微观机制浅析

对琼州海峡海口海域一种软土的基本特性进行了室内试验研究。初步从帮物成分、有机质含量、物理化学性质、孔隙结构以及土颗粒间的排列方式阐述了其不良工程的微机机制，加深了对海洋软土基本性质的认识。     

合徐高速公路南段膨胀土矿物成分及微结构

运用X—射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜以及化学全量分析等方法,对合徐高速公路南段膨胀土的矿物组分及微结构等方面进行较为深入的研究,探明其特殊的工程性质不仅与膨胀土的矿物组分、阳离子交换量有关,更与其微结构密切相关,特别是其结构联结特征;膨胀土的胀缩特性随着粘土矿物含量的增大,特别是蒙脱石、阳离子交换量能力的增强而增强;土的微结构是控制膨胀土胀缩性的另一个重要因素,随着粘土基质中的卷曲片状物质的增多而增强,而膨胀土的物理力学性质很大程度上取决于膨胀土粘土颗粒之间的结合连接程度。     

中国东部花岗岩残积土物质成分和结构特征的研究

中国东部广泛分布着花岗岩类岩体,经强烈风化作用形成巨厚红色风化壳,其表层残积土的性质与一般流水沉积的粘性土有着明显的差别。通过对北起长春南止湛江14个地区花岗岩残积土的粒度成分、矿物成分、化学成分、物理化学性质、微结构形态、孔隙等特征的深入系统研究,阐明花岗岩的风化机理,揭示了花岗岩残积土的基本特点,分析南方与北方残积土特性的差异,解释了花岗岩残积土强度和胀缩性的本质。     

雷琼地区玄武岩残积红土的工程地质研究

雷州半岛及海南岛北部,广泛分布着由第四纪玄武岩,风化形成巨厚层的残积红土,其工程地质性质与一般土不尽相同,属地区性特殊土,与该区工程建筑关系密切.本文以野外调查结果及室内试验资料为依据,通过对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、微观结构形态、孔隙特征的全面系统分析,揭示了残积红土的基本特点,阐述其工程地质性质,并对玄武岩残积红土特性进行工程地质评价.     

高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构研究

采用化学成分、X衍射和电子显微镜分析等方法研究了高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构。结果表明 ,其矿物组成主要是 3Al2 O3 ·2SiO2 和硅铝酸盐的胶凝物相 ,具有较大孔径的多孔结构特征 ,与水泥混凝土的矿物组成和微观结构有较大不同 ;粉煤灰的掺量、养护龄期对水化产物的生成量有直接影响 ;固结剂掺量大于 2 0 %时 ,粉煤灰和固结剂全部反应形成多孔状的胶凝体水化产物     

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.