改良花岗岩残积土进失水能力及接触角试验研究

花岗岩残积土的进失水能力与其软化崩解的特殊力学特性息息相关,现有的改良土研究都着重于土体宏观力学与微观结构的变化,忽视了固化剂对土颗粒表面性质的影响。为了探索固化剂改良后的花岗岩残积土进失水能力及三相接触角的变化规律,开展了水滴入渗试验、接触角测量试验、进水试验和失水试验,并结合扫描电镜和红外光谱方法,定性及定量分析了花岗岩残积土在不同固化剂作用下微观结构和化学成分的变化规律对花岗岩残积土进失水能力的影响机制。结果表明:（1）不同含量的改良剂能不同程度地影响花岗岩残积土表层斥水性能;随着固化剂掺量的提高,土体的表面斥水性增强,三相接触角变大,进失水能力减弱;固化剂改良土体的效果依次为石灰、水泥、高岭土,且改良土体的进失水能力变化与土体表面斥水性和三相接触角的变化有明显的相关性。（2）改良花岗岩残积土进失水能力的变化由土体内部结构的改变以及表面性质的改变共同导致。（3）水泥和石灰主要依靠离子的交换团聚作用、土壤固化剂对土颗粒的包裹作用、硬凝反应以及碳酸化作用减弱土颗粒外部的双电层及其表面自由能,使土体斥水性和初始接触角变大;而高岭土主要依靠自身对水分子的吸附作用,对土体的斥水性和接触角影响不大。结果可为固化剂改变土体表面性质导致的接触角变化规律提供一定科学依据,也为不同渗透需求的实际工程选取改良剂提供一定参考。     

土体抗拉张力学特性研究进展

在传统土力学的观念中,土体通常不主动作为抗拉材料使用,土的抗拉强度很小,因而土体的抗拉强度往往被忽略或几乎视为零,造成土体抗拉强度理论远落后于抗剪强度理论。实际上,土体的抗拉张力学特性在土体变形与破坏的过程中起着非常重要的作用。总结了土体抗拉张力学特性试验的发展过程及发展特点,介绍了土体抗拉张力学试验的最新进展,并结合非饱和土力学及其抗拉强度理论的研究热点,认为对非饱和土合理统一的"吸力"认识仍然是非饱和土抗拉张特性研究的关键。然后,从岩土破坏模式角度,总结了岩土拉剪耦合破坏规律的8类破坏模式,分析了土体在此研究领域的现状,最后阐明了土体尤其是非饱和土的抗拉张力学特性研究现状的5个特点,展望了土体抗拉张力学特性新的重要研究方向。     

侧限压缩条件下土体的侧应力松弛试验研究

侧向应力松弛是侧限压缩土体的重要流变性质之一。通过在改装的固结仪上进行的土体侧限流变试验表明,在恒载侧限压缩条件下,土体的侧应力松弛曲线与竖向蠕变曲线同步出现不稳定、稳定、急剧变化3个阶段。将试验结果结合土的结构颗粒定向排列理论和强度理论探索了土体侧应力松弛的机制并得出结论：侧应力松弛曲线的3阶段特征是由于土体结构连接的压密恢复与剪切破坏相互作用所致;而侧应力松弛稳定的极限状态是由土的抗剪强度控制。此外,较高的应力水平将会使土体侧应力松弛程度相比低应力水平时更为显著。该分析结论为进一步研究地基长期承载力和地基沉降的关系奠定了基础。     

复杂环境水下控制爆破工程影响效应测试分析

结合某沉管隧道沉管段基槽开挖工程,采用爆破动态效应的现场测试、理论分析等综合手段,探索水下爆破水中冲击波和爆破地震波动对邻近建筑物的动态效应特性。研究表明:(1)与地震波的峰值压力值相比,浅水条件下钻孔爆破水中冲击波压力值较小,传播速度也没有地震波快,特定情况下,在考量岸边堤岸及岸边建筑物的稳定性时可以忽略水冲击波的影响;(2)对于不同区域爆破施工来说,应根据其距离被保护对象的远近,选择各允许最大药量中的最小值作为最大爆破控制药量。研究成果对类似工程具有一定的借鉴意义。     

潮揭泥石流物源分析

以广东潮州—揭阳地区为例,在分析泥石流形成条件的基础上,针对其来源提出了"隐形松散堆积物"的概念,并分析了物源的形成过程和机理,重点探讨了台风暴雨与植被以及人类活动对泥石流的影响,认为它们是潮揭泥石流物源形成的重要原因,从而改变了长期以来认为该地区泥石流松散固体物质缺乏的认识,为该类地区泥石流研究提供了一个突破口。     

干湿过程中花岗岩残积土抗拉强度变化研究

利用自制的土体直拉强度测试仪,研究了重塑花岗岩残积土在不同含水率下、增湿过程和干燥过程中抗拉强度的变化规律,并从胶结力和湿吸力的角度讨论了抗拉强度变化规律的微观机制。结果表明：不同含水率条件下抗拉强度随含水率增加呈现先增后减,峰值两侧呈较好的指数规律;增湿过程中抗拉强度随含水率增加呈先增后减趋势,峰值两侧为一次函数规律;干燥过程中抗拉强度随含水率降低出现指数增加阶段、平稳阶段和小幅降低阶段3个阶段,其抗拉强度峰值为不同含水率条件下抗拉强度的4倍。花岗岩残积土在不同含水率和增湿过程中的抗拉强度的变化主要受湿吸力控制,而干燥过程中抗拉强度变化的同时受湿吸力和胶结力的控制,且胶结力对抗拉强度的贡献超过70%。土体的干燥开裂过程对应干燥过程中抗拉强度变化的几个阶段,干燥时湿吸力是土体内部拉应力的来源,这说明湿吸力既是抗拉强度的贡献者,同时也是抗拉强度的破坏者。该研究结果从另一种角度解释了土体抗拉强度的形成来源及其变化的主控因素。     

粤东潮揭地区泥石流成因及防治

通过对粤东潮揭地区典型的3条泥石流成因进行分析,指出了该地区泥石流的特点和可行有效的防治措施,为本区和类似地区的经济建设和防灾减灾提供了科学依据.     

红土中含铁离子物质的化学行为与力学效应

首先从地球化学理论上分析了铁离子的化学行为力学效应及其方向性,然后通过试验,研究了不同环境水溶液化学作用后的红层黏性土和冲积黏性土中铁离子的化学行为对土体的力学效应及其特性。试验结果表明:(1)含铁离子物质与水作用后的化学行为确实存在正反两方面的双向性力学效应;(2)含铁离子物质的双向性力学效应受环境水溶液的pH值和化学成分的控制;(3)酸性水溶液使含铁离子物质的胶结作用增强,使红土强度提高,形成正方向的力学效应;而碱性水溶液使含铁离子物质的胶结作用降低,形成负方向的力学效应。     

一地理现象--"怪圈"的成因研究

通过野外考察对“怪圈”内外非饱和土的粒度、压缩固结等的实验分析，运用广义吸力理论及分型理论，解释了三水地质一地理现象－“怪圈”形成的原因。由此认识到，非饱和土的随含水量而变化的变形性质及其广义吸力变化特性的定量化还有待于深入研究。     

考虑坑壁位移和土压力方向的直撑力学特性

鉴于基坑支护中常见的直撑设计一般都没有考虑基坑位移和土压力的变化,总结了土压力和基坑位移之间非线性关系的研究现状,分析了随坑壁转动时土压力大小和方向的变化规律。在此基础上,推导了直撑轴力和坑壁位移之间、以及直撑纵向变形与坑壁位移之间的数学关系式。结合工程实例,进一步研究了直撑轴力和变形随基坑初始位移、支撑点、土压力作用点、土体与挡土结构间摩擦角等因素变化时的发展变化规律。研究表明,直撑轴力及其变形随基坑位移、支撑点高度、土体与挡土结构之间摩擦角的增加而减小,随土压力作用点高度的增加而增大,与基坑初始位移值基本无关。