硫酸盐含量对黄土黏粒特性的影响研究

黏粒是黄土粒组的主要组成部分,也是影响黄土的最活跃部分,盐分的加入使得黄土中黏粒的团聚作用及物理力学性质都有明显的差异,这也决定了盐度在影响黏粒团聚的众多因子中占主导地位。以黄土为研究对象,探究盐分对黄土黏土颗粒团聚的影响和机理。本文在洗盐的基础上配制不同质量比(0、0.3%、0.5%、3.%、5.0%、8.0%)的人工硫酸盐盐渍土,基于粒度分析和界限含水率试验,研究硫酸盐对黏土颗粒的团聚作用的宏观表征,在击实试验的基础上结合XRD、SEM、EDS和BET研究硫酸盐含量对黏土颗粒团聚作用的微观结构和物理化学机理。试验表明：随着含盐量的增加,黏粒的含量减小,液限和塑性指数减小,塑限不变;含盐量大于0.3%时(即盐渍土)随着含盐量的增加,过多的硫酸钠无法溶解以晶体的形式析出,析出的晶体进一步吸收水分子最终形成芒硝晶体,体积会急剧增大,导致最大干密度一直减小,而强烈的水化作用则使最优含水率增大;硫酸盐对黏粒产生团聚作用,当含盐量增加时,芒硝晶体的衍射峰增强,团聚体的含量增多,比表面积减小,吸附能力减弱,扩散层压缩变薄,液限和塑性指数减小。     

黏粒含量对黄土抗剪强度影响试验

开展不同黏粒含量对黄土抗剪强度影响的试验研究,揭示黏粒含量对抗剪强度的影响及其微观机理,为黄土地区的工程实践提供科学依据。通过自制负压湿筛装置筛取不同黏粒含量的黄土试样,采用静压法将不同黏粒含量的黄土试样制成同一干密度不同含水率试样进行直剪试验。研究表明：随着含水率的增长,不同黏粒含量试样黏聚力均表现为先增加后减小的变化规律,并在含水率14%附近达到最大值;内摩擦角则均呈单调下降的变化趋势。随黏粒含量的增长,不同含水率试样黏聚力呈增大趋势;内摩擦角呈先减小后增加的变化趋势。通过其微观结构可解释黏粒含量对黄土抗剪强度的影响机制。     

黏粒含量对黄土物理力学性质的影响

黏粒是黄土主要的胶结材料,其含量、赋存位置与赋存状态的不同,直接影响黄土骨架颗粒排列、孔隙特征和颗粒接触关系等微观结构,从而导致其物理力学性质的不同。本文通过自制负压湿筛装置筛取不同黏粒含量的黄土试样,并利用激光粒度仪对土样的黏粒含量进行跟踪测定,然后进行一系列物理力学实验。试验结果表明:黄土中黏粒含量与液塑限及塑性指数呈正比关系;随着黏粒含量的增长,黏聚力均呈增大趋势,而内摩擦角呈先下降后上升的趋势;黏粒含量对黄土试样的压缩变形不具有单调关系,存在某一临界含量,当黏粒含量大于临界含量时,压缩量开始上升;动剪切模量随着黏粒含量的增加呈先减小后逐渐增大的变化趋势,在临界含量时达到最小值;阻尼比随着黏粒含量的增加而增大,在临界含量后呈相反变化趋势;随黏粒含量的增多,黄土的渗透性逐渐降低,渗透系数与黏粒含量呈指数函数负相关关系。     

黏粒含量对磁县段膨胀土抗剪强度影响的试验研究

利用电动应变控制式直剪仪及直剪/残余剪切试验仪对南水北调磁县段不同黏粒含量的原状膨胀土进行快剪、饱和快剪、饱和固结快剪和反复直剪试验,研究黏粒含量对其抗剪强度的影响。研究表明:饱和后试样的抗剪强度明显降低,固结后强度提高,且饱和作用对黏粒含量较大的中膨胀土强度的削弱作用更为显著,固结作用对黏粒含量较小的弱膨胀土强度的治愈作用更显著; 随黏粒含量的增大,黏聚力逐渐减小,内摩擦角则先减后增,其临界值在32%左右; 峰值强度后的抗剪强度降低幅度随黏粒含量的增加而增大; 土体的峰值强度f随黏粒含量则先减后增,变化趋势比较平缓; 残余强度r随黏粒含量增加逐渐减小,成指数关系; 残余强度内摩擦角r与黏粒含量成对数关系,黏聚力cr则比较离散。     

两种黏粒含量淤泥质粉质黏土动残余应变试验

通过两种不同黏粒含量的淤泥质粉质黏土动三轴试验,研究了黏粒含量对试样无侧限抗压强度及灵敏度、动残余应变和动残余孔压的影响。结果表明,黏粒含量高试样的无侧限抗压峰值强度小于黏粒含量低试样的相应强度;黏粒含量高试样的灵敏度大于黏粒含量低试样的相应值;随着动荷载的增加,试样的动残余应变与动残余孔压不断增大,重塑与原状试样动残余应变差值与比值也在增大,并且比值都大于各自的灵敏度;相同动荷载作用下,重塑试样的动残余应变均高于原状试样,黏粒含量高试样的动残余应变比黏粒含量低试样的大。分析认为,土体中黏粒的粘结与润滑双重作用导致两种黏粒含量的试样出现了不同的试验结果。最后采用幂函数模型对渐稳型动残余应变曲线进行拟合,建立了包含循环应力比与振动次数的动残余应变经验公式。     

密度计法颗粒分析曲线的拟合及其修正

提出了密度计法颗粒分析试验的一种曲线拟合及修正方法，经验证效果较好。     

松嫩平原苏打盐渍土表层土壤黏粒矿物的组成分析

以松嫩平原内的前郭和大安两地苏打盐渍土表层土壤为供试土壤,采用Rigaku RIX 2000型荧光光谱仪和XRD—7000衍射仪,对土壤黏粒矿物组成进行了分析。结果表明:表层土壤黏粒(2μm)化学组成均以SiO_2、Al_2O_3和Fe2O3为主,其SiO_2/Al_2O_3 4,土壤风化脱硅作用较弱;土壤黏粒以2∶1型层状铝硅酸盐矿物为主,含有蒙脱石、伊利石—蒙脱石混层矿物、伊利石、伊利石—白云母混层矿物、蛭石、1∶1型层状铝硅酸盐高岭石以及少量2∶1∶1型绿泥石和石英及1.42 nm间层矿物。苏打盐渍土处于风化脱K作用阶段,土壤中混层及间层矿物较多,以蛭石—绿泥石、蒙脱石—绿泥石过渡矿物为主,为二八面体白云母和二八面体蒙脱石混层矿物。水田利用可使土壤黏粒中绿泥石增加,改善苏打盐渍土不良的结构。     

密度计法试验土用量规定的讨论

通过对密度计法颗粒分析用土量的对比试验及各国有关标准的比较，可以认为国标的有关规定有待修改、完善。     

高黏粒含量新吹填淤泥加固新技术室内研发

新吹填淤泥处于“稀泥汤”状态,工程特性极差,几乎无承载力,现有真空预压技术加固效果不理想,地基有效加固深度小,土体强度增长有限。为此,提出了“真空预压联合化学加固”的新思路。室内采用3种环保型化学加固剂设计了3种真空预压联合化学加固方案（VPCT1、VPCT2、VPCT3）和1种纯化学加固方案（CT）,与现行真空预压加固方案（VPT）进行了对比试验研究。研究结果表明：(1) 添加有效的化学加固剂后,新吹填淤泥在抽真空前较短的静置时间内就基本完成了自重沉积过程;(2) 化学加固剂选取得当能有效提高土体的加固效果;(3) 宏观上,VPCT3方案加固效果较均匀,加固后土体中黏粒含量明显降低、湿密度最大,孔隙比降低幅度明显,无侧限抗压强度也最大,为66.7 kPa（为VPT方案的3.5倍）;(4) 微观上,VPCT3方案加固后,土颗粒之间的孔隙总面积、孔隙平均周长、总孔隙数、孔隙比、孔隙率等最小,单元体之间有良好的定向度、排序性最好,连结方式以面-面为主导,相互之间接触紧密,团聚现象最明显。因此,相对于现行的真空预压技术而言,VPCT3方案土体加固效果非常明显,也较均匀,可以进一步开展现场试验研究,探讨其付诸于工程实践的可行性。     

吉林省中部黑土黏粒矿物的组成分析

为探讨玉米带黑土土壤退化的原因,通过X-射线衍射方法对吉林省中部玉米带黑土的黏粒矿物组成及分布进行了初步的研究,结果表明:黑土的黏粒矿物组成主要以2∶1型的蒙脱石及伊利石为主,二者总和达90%。伊利石在表层有增加的趋势,而蒙脱石向下则有增加的现象,此结果与黏粒的全量分析相一致。     

真空预压处理高黏粒吹填土的物理化学指标

大连海港常采用高黏粒吹填土作为吹淤造陆工程土料,但高黏粒吹填土的黏粒含量大,真空预压处理地基时竖向排水体四周常常被黏粒淤堵,延误工程进度。为深入研究该类吹填土工程地质特性,基于室内物理模型采用80 kPa真空预压技术处理高黏粒吹填土,针对淤堵难题进行分析。通过测试土体的物理化学参数,建立含水率、易溶盐总量、钠离子含量、酸碱度、阳离子交换量、有机质含量等物理化学指标的特征分布曲线。结果表明：80 kPa真空预压处理的高黏粒吹填土含水率与易溶盐总量、酸碱度等化学指标呈反比;竖向排水体四周吹填土的易溶盐含量较大,有机质含量高;阳离子交换量与酸碱度呈正比。同时物化指标在排水板四周富集的现象反映80 kPa真空预压处理的高黏性吹填土固结状况,同时建议真空预压处理过程中采用分级真空预压方法,改进高黏粒吹填土地基处理,以降低淤堵状况。     

液化判别中基于人工神经网络的粘粒含量取值研究

岩土工程勘察实践中,得到正确的粘粒含量是进行液化判别的前提与基础。利用静力触探成果进行液化判别时,粘粒含量往往采用场地平均值或邻近钻孔相应深度处土样的粘粒含量值,与判别点处粘粒含量实际值间存在一定差别,影响了采用静力触探液化判别的准确性。采用人工神经网络可建立起需液化判别土层各点粘粒含量与相应空间坐标间的关系,从而得到场地内需液化判别土层粘粒含量的分布规律,为液化判别提供更为准确的粘粒含量。     

全风化花岗岩全岩和粘粒中粘土矿物含量变化对比

工程实践和理论研究中常用全岩和粘粒中粘土矿物绝对和相对含量.对同一样品探求两者关系,便于数据对比,有利于工程应用.以采自香港九龙的2处边坡3个探坑中51个全风化花岗岩样品为例,作者用同一套仪器、测试方法,先后采用了颗分法测粘粒质量百分比、物理化学方法测比表面积、XRD方法测矿物成分,分别得出了全岩和粘粒中粘土矿物的绝对含量和相对含量,以及用粘粒质量百分比乘以相对含量得出的换算含量.另外还将全岩XRD矿物成分同薄片统计结果进行了相关分析.对粘土矿物绝对含量基本为20%～45%的全风化花岗岩,对比分析不同含量结果表明:全岩中的某些粘土矿物,如高岭石、蛭石的绝对含量远大于换算含量;不同样品中高岭石和蛭石的相对含量变化幅度远大于它们在全岩中绝对含量变化,两者变化呈现某种一致性;全岩中粘土矿物含量远大于粘粒(粒径<2μm和<5μm两个界限)的含量.后两者相对而言变化基本一致,差值不大;同全岩中粘土矿物含量相关性较好的是比表面积;同薄片统计结果相比,全岩XRD粘土矿物含量受对风化矿物处理不确定性的影响,结果往往偏大.     

长期紫云英还田与化肥配施对土壤团聚体中黏粒矿物组成的影响

在湖南南县长期紫云英-双季稻轮作试验的基础上,选择单施紫云英（MV）、单施化肥（F100）和紫云英配施全量化肥（MV+F100）处理,研究不同施肥处理下土壤大团聚体（>250μm）、小团聚体（53～250μm）、粉黏粒（2～53μm）及<2μm团聚体的黏粒组分（100～2000、25～100 nm）中矿物的类型、含量和分布特征。结果表明,不同处理各粒级团聚体黏粒组分中的矿物组成相似,主要以伊利石和高岭石为主,包含少量蛭石和1.4nm过渡矿物。MV和MV+F100处理中,相比于<2μm团聚体,大团聚体、小团聚体及粉黏粒中100～2000 nm组分高岭石含量有所降低,蛭石含量增加。与MV相比,MV+F100处理明显增加了<2μm团聚体颗粒中伊利石的相对含量,以及各粒级团聚体颗粒中蛭石的相对含量。随着各团聚体黏粒组分由100～2000nm减小至25～100nm,黏粒矿物的类型减少,伊利石的相对含量显著提高,高岭石含量降低且结晶度变差。与F100相比,MV+F100处理中各粒级团聚体100～2000 nm颗粒的硅铝率明显降低,出现脱硅富铝化现象。     

江苏潮滩沉积物激光粒度仪与移液管-筛析分析结果的对比

激光粒度仪的广泛应用带来了与历史数据的对比问题,因此需要建立激光粒度仪与早期分析结果之间的关系。根据江苏海岸潮滩沉积物样品的激光粒度仪和移液管—筛析法分析,对粒度参数、粒度组分等进行了对比,对两种方法的差异进行了分析。结果表明,对于江苏潮滩沉积物粒度参数中平均粒径的激光粒度仪与移液管—筛析分析结果之间有良好的线性关系;筛分法测得的粗颗粒物质较激光法偏少,而移液管法法测得的细颗粒物质较激光法偏多;将样品分类之后再进行两种方法所获粒度参数的回归分析,相关性得以提高,说明不同粒度组成的沉积物对分析结果的对比有不同的影响。两种方法之间的换算关系不仅与研究区域有关,而且与沉积物本身的粒度组成有关。     

江苏潮滩沉积物激光粒度仪与移液管-筛析分析结果的对比

激光粒度仪的广泛应用带来了与历史数据的对比问题,因此需要建立激光粒度仪与早期分析结果之间的关系。根据江苏海岸潮滩沉积物样品的激光粒度仪和移液管-筛析法分析,对粒度参数、粒度组分等进行了对比,对两种方法的差异进行了分析。结果表明,对于江苏潮滩沉积物粒度参数中平均粒径的激光粒度仪与移液管-筛析分析结果之间有良好的线性关系;筛分法测得的粗颗粒物质较激光法偏少,而移液管法法测得的细颗粒物质较激光法偏多;将样品分类之后再进行两种方法所获粒度参数的回归分析,相关性得以提高,说明不同粒度组成的沉积物对分析结果的对比有不同的影响。两种方法之间的换算关系不仅与研究区域有关,而且与沉积物本身的粒度组成有关。     

黄土完全软化强度与残余强度的对比试验研究

为了解决复活蠕滑型黄土滑坡强度参数的取值问题,开展完全软化强度与残余强度的对比试验研究。以山西地区典型黄土为研究对象,采用预压固结法制备饱和重塑试样,并进行反复直剪强度试验获取完全软化强度和残余强度参数。试验结果表明：黄土的完全软化强度以黏聚力为零、颗粒未发生定向排列为主要特征。完全软化强度与二次固结应力和黏粒含量有关。试样在二次固结应力小于300kPa时的应力-应变曲线呈应变软化型,完全软化强度大于残余强度,黏粒含量高的试样应变软化更显著; 试样在二次固结应力大于等于300kPa时的应力应变曲线呈理想塑性型,完全软化强度近似等于残余强度。完全软化内摩擦角与残余内摩擦角的差值和预压固结应力、二次固结应力及黏粒含量有关。完全软化内摩擦角与残余内摩擦角的差值随二次固结应力的增大而减小,最终趋于0。当预压固结应力小于300kPa时,内摩擦角差值及黏粒含量对内摩擦角差值的影响随着预压固结应力的减小呈乘幂性增大; 当预压固结应力大于等于300kPa时,完全软化强度近似等于残余强度,可用完全软化强度近似代替残余强度。研究结论为复活蠕滑型黄土滑坡稳定性分析时强度参数的取值提供了一定的参考。     

落锥法确定粉土液限和塑限的试验研究

针对部分细粒土进行了室内落锥法确定液限和塑限的试验研究,试验结果表明：对于一些细粒土在双对数坐标上圆锥下沉深度与含水率之间的关系并非线性关系,无法依据线性关系确定液、塑限;采用规程建议的3个含水率范围有时根本无法获得有效试验数据,采用规程建议的3个含水率范围确定得到粉土的液、塑限试验结果的可靠性有待商榷;采用直线段试验数据确定的液、塑限进行分类可能出现相互矛盾甚至错误的结果。进一步试验结果表明：对于黏粒含量高于13 %的粉土,由于其抗剪强度以凝聚分量为主,落锥法适用,所测塑性指数能够反映其可塑性;对于部分黏粒含量低于13 %的粉土及外观接近粉土的粉砂,由于其抗剪强度以颗粒间摩擦分量为主,落锥法不再适用,所测塑性指数不能反映其可塑性。     

软弱夹层粘粒含量与抗剪强度参数之间的经验公式

一、问题的提出 大量的研究成果表明,粘粒含量对抗剪强度参数有较大影响。斯肯普顿(A.W.Skempton)最早于1964年指出随着粘粒含量的增高,粘土抗剪强度将有所降低;以后许多研究者亦证明了这一事实,作者在对葛洲坝工程坝基粘土质岩类软弱夹层系统研究的基础上,指出粘粒含量与抗剪强度之间有着良好的相     

间接确定磷灰石中碳酸根含量的几种方法对比

采用Ｘ射线衍射峰对法,电子探针－化学式计算法与红外光谱法分别测定了２８个不同产状磷灰石中的结构碳酸根含量;对比评述了实验结果,讨论了三种间接测定方法的的优缺点及及各自的适用范围。