软土固结过程中的微结构变化特征

从粘性土体结构系统观点出发 ,建立了土体结构形态概念模型 ,即土体微结构形态由颗粒形态、颗粒排列方式、孔隙性和颗粒接触关系 4种结构要素定性描述 ,这 4种结构要素分别由颗粒大小、颗粒形状、颗粒定向性等 9种结构参数定量刻划。根据土体具有的非线性特征 ,运用分形几何理论提出了粒度分维、颗粒定向分维等 7项定量表征土体微结构状态的分维指标。在此基础上 ,以厦门软土为例开展了软土固结过程中的微结构变化规律研究 ,发现固结过程中软土微结构要素调整变化具有明显的阶段性 ,前期为剧烈调整阶段 ,后期为缓慢变化阶段 ,整体表现为分维指标下降的趋势 ,从而为软土结构力学模型的建立奠定了基础。     

循环荷载作用下软黏土十字板强度劣化与微结构演化关联性分析

为研究不同循环应力幅值与波形条件下结构性软土十字板强度劣化与微结构变化之间的关联性,通过GCTS空心圆柱扭剪仪对天津滨海新区结构性海积软土进行循环三轴试验,在特定振次下对试样分别进行微型十字板剪切试验及扫描电镜测试。试验结果表明:稳定型振幅作用下,十字板强度随振次变化表现为开始阶段下降明显,随后逐渐趋于稳定;微结构开始变化比较明显,经过一定振次后结构基本稳定,即由疏松的分散结构逐渐演变为片架结构和片堆结构。临界型振幅作用下,十字板强度随振次变化下降幅度一直很大;微结构自始至终处于较大的变化中,由原始稳定状态变为不稳定状态,多以边面接触,宏观表现为变形一直发展。方波对微结构的改变程度始终大于正弦波,而对应的十字板强度值小于正弦波。通过建立土体十字板强度变化规律与微结构参数演化之间的关联,从微观角度揭示循环荷载作用下强度变化机理,为预测循环荷载作用下土体的强度变化提供理论支撑。     

真空联合堆载预压加固土体的工程地质性质

为解决一些软土不能满足工程建设要求的问题, 必须对其进行加固处理。本文借助室内试验, 对比江门软土加固前后的基本物理性质、物理化学性质和力学性质, 借助扫描电镜( SEM) 对比研究加固前后土体微结构和工程性质的变化。研究表明: 加固后黏粒组含量明显减少, 砂砾组和粉粒组含量明显增加, pH值降低, 阳离子交换量大幅下降, Ca2 + 、CI- 和HCO - 3 含量减小, 其他离子含量变化不明显。加固过程增加了颗粒之间的连结力, 力学性质明显提高。加固前软土的微结构以絮凝状结构为主, 大孔隙较多; 加固后以团粒状结构为主, 粒内和粒间孔隙变小。真空联合堆载预压加固效果明显, 软土工程性质明显提高, 可以满足工程建设的需要。     

吹填软土蠕变过程中结构强度变化及微观机理分析

结构性土长期变形过程必然对土结构产生影响。通过对结构性吹填软土进行三轴蠕变试验,在蠕变过程中选取有代表性时间点的样品,对其进行微观结构分析与结构强度测试。研究结果表明,蠕变过程其实就是土体内部结构硬化和软化相互转化的过程。当应力水平低于结构屈服应力时,土体的蠕变是硬化占主要部分,其微观结构的变化是逐渐趋于稳定,结构强度相应增长。当应力水平超过结构屈服应力时,土体的蠕变是软化占主要部分。该阶段可细分为两个阶段,即其结构从大量破坏阶段到土体结构最终破坏阶段;微结构却从稳定阶段变为不稳定阶段,最后又回到无序阶段。     

唐-曹高速公路软土的微结构特征研究

对软土地基处理技术研究己成为改善投资环境、加快环渤海地区建设、科学合理利用土地资源的重要研究课题。软土地基处理方法的科学合理与否,关键是从软土本身的结构特征揭示出影响软土变形和强度的本质因素。以唐-曹（唐山市至曹妃甸）高速公路通过地区的沉积软土为研究对象,综合海积软土的基本物理力学性质和微结构特征建立软土微结构量化参数。通过室内综合实验和理论分析,对海积软土微结构与宏观力学性质关系进行系统地研究,对海积软土的结构强度与工程效应进行论证,提出以建立在分维分形理论基础上的孔隙结构因子作为衡量海积软土结构强度和破坏趋势的综合性参数,且可以在求解先期固结压力的同时定量地确定土的结构强度,值得同行借鉴。     

蠕变条件下软土微观孔隙变化特性

研究软土蠕变过程的微结构变化可深入了解蠕变特性的内在机制。在对漳州软土进行多种蠕变试验的基础上,利用微观定量化技术,对比原状软土与蠕变条件下土样的微观孔隙,从微观角度对蠕变机制进行了解释。研究表明,土样产生蠕变变形后,孔隙大小变化遵循孔隙均匀化原理;孔隙的复杂度与定向性降低;孔隙形状趋向扁圆形发展。发现不同的蠕变试验方法下,孔隙的微结构参数对蠕变变形的敏感度是不一样的,建议针对不同的蠕变试验方法,宜采用不同的微观参数来进行微结构特征的描述。揭示了土体不同蠕变表现,实际上都是土内部结构不断改变自我调整再造的过程。通过对软土蠕变特性的本质因素的研究,可以解释宏观工程现象,为合理的蠕变本构关系提供了依据,以指导工程实践。     

真空加固前后软土工程地质性质研究

借助X-射线、扫描电镜及计算机图像处理等技术，对海积软土真空预压加固前后的结构特征进行定量分析，并结合室内试验，对比研究土体微观结构和工程性质的变化，探讨真空预压加固的机理。研究表明真空预压加固效果明显，软土工程性质得到改善。加固前软土的微结构以蜂窝状、团粒-絮凝状结构为主，大孔隙较多；加固后以团粒状结构为主，粒内和粒间孔隙变小；加固后结构单元体和孔隙未形成明显的定向性。这与堆载预压加固的结构变化显著不同。真空预压加固是在球应力即等向压力下固结。     

加荷比对结构性软土沉降特性的影响

软土一般具有结构性,试验表明,加荷比会对结构性软土压缩特性有很大的影响,加荷比增加土体剪切趋势,降低土体结构强度,使土体的结构屈服应力值和压缩指数降低。在试验的基础上,给出了考虑加荷比影响的结构性软土地基的沉降计算方法。工程算例表明,在加载终值相同的情况下,如果加荷比过大,就会增大结构性软土地基沉降产生附加沉降,为了减小对软土结构性的破坏而影响土体压缩特性,建议对结构性软土的加荷比不宜采用为1:1以上,宜采用1:0.25或1:0.5。     

天津海积软土微观结构与工程性质初探

以天津地区海积软土为代表，讨论了海积软土在固结，剪切作用下微观结构的变化。阐述了海积软土力学行为的本质，并将微结构参数与力学强度建立了关系。     

基于微结构模拟的土体自相关距离分析

土体具有显著的空间变异性,描述土体空间变异性的重要指标是自相关距离。提出基于土体微结构模拟的方法来求解土体的自相关距离。在生成土体的微结构数值模型时,对四参数随机生长法（QSGS法）进行改进,考虑土体的粒径分布信息,使得生成的土体微结构更加合理。改进的四参数随机生长法（MQSGS法）所需的输入参数可以结合土体的扫描电镜试验及粒径分析试验获取。基于生成的土体微结构数值模型,即可计算土体的2点自相关函数,再通过曲线拟合即可求解土体的自相关距离。研究表明：与QSGS法相比,采用MQSGS法生成的土体微结构更加符合自然界的真实土体;基于MQSGS法生成的微结构数值模型计算得到的土体自相关距离略小于QSGS法得出的自相关距离。