离子土固化剂固化淤泥的微观机理研究

采用离子土固化剂对武汉典型淤泥进行化学加固,通过阿太堡界限试验获得不同配合比加固土的塑性指数;对离子土固化淤泥前后的样品开展了压缩性能、微观结构、比表面积、化学成分、能谱分析和阳离子交换等试验,研究离子土固化剂对淤泥加固的宏观表现与微观作用机理。试验结果表明:经离子土固化剂处理后的淤泥压缩性减小,孔隙变小,离子土固化剂促使土颗粒之间聚集、凝结,团聚体明显增大,比表面积减小,比表面能降低,土体结构更致密。淤泥固化前后其化学成分并没有发生改变,离子土固化剂与淤泥胶体颗粒表面的反离子层发生了阳离子交换反应,固化剂稀释液中部分K+、Na+离子被淤泥土截获吸附,黏土颗粒表面的Ca2+、Mg2+离子被解析出,使扩散层厚度变薄,ξ电势降低,黏土胶体颗粒聚结,提高了土颗粒之间的联结强度和稳定性,从而达到土壤改性加固的目的。     

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。     

疏浚淤泥固化土的压缩特性与结构屈服应力

河道疏浚拓宽以及港口新建扩建等不可避免地产生大量疏浚淤泥,如何处置大量废弃淤泥是工程界关注的一个重要研究课题。固化方法是目前处理疏浚淤泥的常用方法,其目的是将废弃淤泥处理成土工材料加以利用。处理后的淤泥固化土作为工程建设用土必须考虑其工程力学性能。为了研究疏浚淤泥固化土的压缩性状与结构屈服应力,进行了多组不同配比下淤泥固化土的压缩试验。通过室内一维压缩试验,研究了高含水率疏浚淤泥固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、初始含水率、龄期等对固化土压缩变形特性和结构屈服应力的影响。压缩试验结果表明:与许多天然沉积结构性土及水泥土类似,疏浚淤泥固化土的压缩曲线均存在一个明显的结构屈服点。当上部荷载小于结构屈服应力之前,固化土的压缩性很小; 一旦上部荷载超过结构屈服应力之后,固化土的压缩性急剧增大。分析了淤泥固化土结构屈服应力的影响因素,并将由一维压缩试验得到的结构屈服应力(Py)与由无侧限抗压试验确定的抗压强度(qu)进行了比较,给出了两者之间的定量关系。疏浚淤泥固化土在屈服前后的压缩性状差异很大,这一研究成果对工程应用很有指导意义,当上部荷载较低时,可以充分利用其屈服前的低压缩性,但应确保上部荷载不能超出其结构屈服应力,以避免固化土在缺乏预兆的情况下发生突然破坏。     

水泥基土壤固化剂固化土的物理化学作用

采用击实试验、液塑限联合测定界限含水率试验、蜡封法测定干密度试验、二氧化碳气量法、交换性钠离子百分比试验等方法,结合黏土矿物组成与结构特点,研究了水泥基土壤固化剂固化土的物理化学作用。试验结果表明：随着固化剂剂量的增加,混合料的最大干密度增大,最优含水率降低;固化土混合料经过养护后,塑性指数降低,干密度增大,碳酸盐含量增加,交换性钠离子百分比升高;黏土矿物在强碱性和钙离子作用下被激活,形成各种水化硅酸盐和铝酸盐。研究认为：在土-固化剂-水-气系统中通过液相和气相向固相的转变以及各类水化产物的填充、挤密、胶结等作用,混合料逐渐形成较致密的整体;离子交换反应对土体的加固作用在后期起负效应;铝硅酸盐黏土矿物在强碱性和钙离子存在条件下被分解,参与水化硅酸盐和铝酸盐的反应。     

冻融作用下污泥固化轻质土动力特性及结构演化

冻融作用会影响污泥固化轻质土动力特性和结构特性。为研究不同冻融循环次数和冻结温度下的污泥固化轻质土动力特性及结构演化,对冻融循环作用后的污泥固化轻质土进行动三轴试验和固结试验。试验结果表明：在冻融循环作用下,污泥固化轻质土动应力-应变曲线呈弱应变硬化型。污泥固化轻质土动强度和变形随着冻融次数（n）的增加和冻结温度（T）的降低而减小。经历前4次冻融作用后,对固化土变形和动强度影响较大,经历8次冻融循环后基本趋于稳定。冻融循环对土体动力特性的影响本质上是对土体结构性的影响。固化土冻融结构势（mdσn）的变化规律与动强度类似,随冻融次数的增加和冻结温度的降低而下降。冻融循环次数是影响污泥固化轻质土动力特性和结构性的主要因素,冻结温度为次要因素。     

湖底淤泥固化土的环境耐久性研究

为了评价淤泥固化土的环境耐久性,采用矿渣体系的碱激发胶凝材料(矿渣粉、偏高岭土、石灰和水玻璃)和普通硅酸盐水泥为固化剂,通过开展无侧限抗压、冻融循环、Na2SO4及NaCl浸泡侵蚀、扫描电镜和EDS-Mapping试验,分析了侵蚀环境下固化淤泥土的典型水化产物、强度演变规律、质量损失率和微观结构特征,结果表明,碱激发固化淤泥内部生成的水化硅铝酸钠凝胶(N-A-S-H)能有效提高强度,但是冻融循环和浸泡侵蚀均会导致固化土强度劣化;水泥固化淤泥受硫酸盐侵蚀后,钙矾石会呈现簇状发展而产生膨胀开裂,导致强度下降;碱激发固化剂的抗氯离子能力优于硫酸根离子,综合环境耐久性优于普通硅酸盐水泥。     

SH固土剂对滨海盐渍土的固化作用评价

为评价SH固土剂的固化作用及对盐渍土的固化效果,分别完成了固化前后蒙脱石、高岭石、石英砂、盐渍土的X射线衍射与红外光谱测试、4种固化土的实体显微镜和偏光显微镜观察、固化前后盐渍土的扫描电镜微观观察,以及固化盐渍土的力学性能测试与冻融实验。实验结果表明:4种固化土的X射线衍射谱图和红外光谱图与固化前的吻合;各固化土的矿物成分没有发生改变,SH固土剂的官能团与黏土矿物均未发生化学键的结合,没有生成新相物质;SH固土剂干燥后形成弹性立体丝网,将土颗粒黏结在一起,提高了固化土的强度;固土剂填塞部分孔隙,减小了土的孔隙度;SH固土剂包裹土颗粒,增强了土的憎水性。固化盐渍土的力学性能测试和冻融实验结果证实,掺加SH固土剂提高了土的强度与抗变形性能、水稳性、抗渗性和抗冻融性能。SH固土剂与黏土矿物及盐渍土未发生化学反应,固化土力学性能的提高为固土剂的物理作用所致。     

固化轻质土在干湿循环及大变形条件下力学特性研究

为了研究在多变自然气候环境影响下新型土工材料——固化轻质土的力学特性,以自行研制的固化轻质土为研究对象,通过控制含水率变化模拟干湿循环作用,研究不同密度固化轻质土强度随干湿循环次数变化的规律。利用GCTS环剪仪对不同密度的固化轻质土分别进行单级剪切、多级剪切和预剪切3种不同形式的环剪试验,分析固化轻质土抗剪强度指标c,φ值以及残余强度在不同剪切方式下的变化规律。结果表明:在干湿循环作用下,固化轻质土的抗剪强度在剪切初期明显下降,随后趋于稳定,土体密度越大,龄期越长,衰减趋势越小。对固化轻质土孔隙率测试表明,土孔隙率随着干湿循环次数的增加呈现出先增大后趋于平缓的变化趋势,从内部机理上解释了强度的变化规律。在大变形条件下,多级剪切形式下土体残余抗剪强度最大,预剪切次之,单级剪切最小。同种剪切方式下固化轻质土的残余抗剪强度与密度和法向应力成正比。     

滨海盐渍土的固化方法及固化土的偏应力-应变

滨海盐渍土可使用水泥、石灰、粉煤灰和高分子材料SH固土剂单独及联合固化,以提高土的强度、抗变形能力和水稳性。为研究各种固化方法固化盐渍土的抗变形能力和偏应力-应变特征,通过三轴UU压缩试验得到盐渍土和6种固化盐渍土的偏应力-应变曲线。曲线显示：水泥＋石灰类固化土呈应变软化型、石灰＋粉煤灰类固化土呈应变软化型、石灰类固化土呈应变硬化型。掺入SH固土剂,提高了固化土的浸水前后的强度,同时也增强了固化土的水稳性。掺入SH固土剂使固化土达到偏应力峰值所需的应变增加,即抗变形能力增强;0.9%SH固土剂+12%石灰+36%粉煤灰固化土具有适中的强度、良好的弹性变形和水稳性的优点,作为轻质路堤填料使用,还可减少滨海地区软土路基的沉降量,这使其成为滨海盐渍土的6种固化方案中的最适宜方案。     

冻土粒度成分的分形结构特征及其意义

本据分形理论，研究了冻土粒度成分的分形结构特征，结果表明，冻土的分维介于２和３之间，平均值为２．６左右。分维的大小揭示了作这自组织系统的冻土的形成演化特征，分维可作为描述冻土粒度成分的参数。     

土壤生物对土壤有机碳稳定性的影响

应对全球气候变化及制定温室气体减排措施必需了解土壤有机碳的稳定性。当前,比较公认的有机碳稳定机制包括选择性保存,空间不可接近性和分子交互作用。虽然已经有了大量的研究,但至今对土壤有机碳稳定性的稳定机制了解仍不完善,特别是有关土壤生物对有机碳稳定性的贡献没有受到足够重视。在此,我们首先基于公认的有机碳稳定机制探讨土壤生物对有机碳稳定性的影响,随后从土壤生物本身特性及生物与生境协同进化角度出发分析了土壤有机碳的生物稳定机制,特别强调了权衡有机碳稳定性与分解功能服务价值的重要性,最后从土壤生物角度展望了土壤有机碳稳定性研究中的重要方面。     

Soil Stabilization by Chemical Agent

Soil treatment is commonly resorted in order to improve the strength, stiffness properties of road foundations, and reduce the swelling potential of expansive soils. In Jordan, considerable amount of construction activity is carried out at relatively shallow depths where soil is likely to be unsaturated and subjected to low stresses level. Road damage is frequently observed when it is founded on weak sub-grade in Karak. Therefore, chemical stabilization of the base course, sub base course and sub-grade is essential. The soil will be treated by using sodium silicate and lime with different percentages. An experimental program was designed to study the behavior of soil as the percent of additive agent changes. The results showed that; the geotechnical properties have been improved when soil is treated by mixing lime and sodium silicate. The initial consumption of lime is of 4 and 2?% for sodium silicate. The reaction time is a significant parameter where strength improves as time increases.     

季节冻土区路基土粒度成分的分形特征

以长春-四平一级公路、长春-松原一级公路及长春北某公路3处路基土样为研究对象,通过大量的室内试验数据,结合分形理论,讨论路基土粒度成分的分形结构,计算分形维数,并将分维数作为描述土粒度成分的指标,探讨其与土体冻胀的形式、冻胀量大小的关系。研究表明：分维数较大时易形成分凝冻胀,冻胀量较大;分维数较小时易形成原位冻胀,冻胀量较小。分维数与土的物理力学性质的回归关系表明,分维在一定程度上表征土的工程地质特征。     

Electrokinetic Stabilization of Soft Soil Using Carbonate-Producing Bacteria

The carbonate (CO ₃ ^?2 ) produced by Sporosarcina pasteurii was injected electrokinetically to enhance the mechanical properties of soft clay soils. In this method the Ca²⁺ was injected into the anode chamber and moved towards the cathode by electromigration and electroosmotic flow. Then the released CO ₃ ^?2 from a blend of bacteria and urea was injected into the cathode chamber. The CO ₃ ^?2 ions were moved from the cathode to the anode under electromigration mechanism. The CaCO₃ was precipitated in the presence of calcium in porous medium of the soil, and consequently increased the shear strength of the soil. The polarity reversal was applied to have a homogeneous distribution of CaCO₃.     

Composition,Structure, and Conditions of Formation of Fluorine-Bearing Sodalite: Experimental Evidence

Fluoro-sodalite was synthesized for the first time at temperatures of 400–800°C and H₂O pressures of 1–2 kbar in the Si–Al–Na–H–O–F system. X-ray diffraction and infrared spectroscopic investigations showed that fluorine is incorporated in the sodalite structure as anionic octahedral groups, [AlF₆]^3–, the number of which can vary from 0 to 1. Correspondingly, the end-members of the F-sodalite series are Na₇(H₂O)₈[Si₅Al₇O₂₄] and Na₈(AlF₆)(H₂O)₄[Si₇Al₅O₂₄]. Depending on the composition of the system, F-sodalite associates at 500–650°C with nepheline, albite, cryolite, and villiaumite, which are joined by analcime below 500°C and aluminosilicate melt above 650°C. Fluorine-bearing sulfate–chlorine-sodalite was found for the first time in a pegmatite sample from the Lovozero massif. The highest fraction of the fluorine end-member in natural sodalite is 0.2. The incorporation of F into the sodalite structure requires much more energy compared with Cl^– and SO ₄ ^2- , because it is accompanied by a structural rearrangement and a transition from tetrahedral Al to octahedral Al.     

焉耆盆地土壤盐分剖面特征及其与土壤颗粒组成的关系

为查明焉耆盆地土壤盐分剖面特征及其影响因素, 进行土壤样本含盐量及颗粒组成测试, 利用Spearman等级相关分析两者关系.结果表明: 土壤盐分剖面分为3种类型——均布型、表聚型和振荡型, 均布型剖面含盐量最低且分布均匀, 表聚型剖面盐分表聚特征最明显(表聚系数4.20), 振荡型剖面含盐量高且变异程度大(变异系数82.4%); 土样类型中粉质壤土最多(占70.8%), 颗粒组成中粉粒平均含量最高(57.1%); 均布型剖面盐分与粘粒含量相关程度最高(相关系数0.560), 为极显著正相关; 振荡型剖面盐分与砂粒含量相关程度最高(相关系数-0.639), 呈极显著负相关; 表聚型剖面盐分与颗粒组成无明显关系.结合各类剖面分布区域可知, 在砂粒含量与盐分含量较低的非盐渍化地带, 土壤盐分分布主要受粘粒含量影响; 砂粒含量与盐分含量较高的盐渍化地带, 土壤盐分分布主要受砂粒含量影响.      

Structure,Matter Composition,and Deep Structure of the Oceanic Slope of the Central Kuril Islands: New Evidence

The results of reinterpretation of the geophysical data obtained during the study of the central sector of the Kuril Island Arc (2005–2010) are reported. The new boundaries of the shallow bedding of the basement and its block uplifts of varied composition are defined within the previously discovered zone of tectonic stretching and destruction of the Vityaz submarine ridge and interarc trough. Interblock depressions filled with sedimentary and volcanogenic-sedimentary rocks are distinguished. Areas represented by volcanoplutonic complexes including basic and sialic series (up to granite) are distinguished within the unbroken basement of the Vityaz Ridge. Intrusions and volcanic edifices composed of basic rocks are registered on the whole area studied. The relationship between the formation of the destruction zone and the geodynamic processes in the mantle is illustrated by the map of the Moho relief and structural-density model of the Earth’s crust.     

基于脲酶诱导碳酸钙沉积固化土体的研究进展

诱导碳酸钙沉积的土体固化是近年来岩土工程领域新兴起的新型环保地基处理技术, 该技术利用产脲酶菌的微生物诱导碳酸钙沉积（Microbially Induced Calcite Precipitation,即MICP技术）或基于脲酶的酶诱导碳酸钙沉积（Enzyme Induced Carbonate Precipitation,即EICP技术）,将松散的土体颗粒胶结成为整体,达到提高土体抗剪强度的目的。与MICP技术相比,EICP技术不存在生物安全风险,无需考虑是否有氧,且可适用于更小粒径土体的处理,因此具备广阔的实际工程应用前景。文章从脲酶类型与来源、EICP固化土体处理方法及EICP固化土体强度增长等方面,对近20年基于脲酶诱导碳酸钙沉积固化土体的研究进行了回顾与总结。     

软土边坡的有限元分析

边坡是否稳定与边坡的应力、应变（位移）状态有十分密切的联系。传统的条分法由于自身的限制,计算结果有很大的限制。本文提出了采用有限元方法分析软土边坡土体的应力－应变状态以确定滑裂面空间位置的新方法。