淮南刘庄煤矿地基人工冻融土工程性质与中微观结构之间关系研究

以淮南刘庄煤矿主井地基的人工冻融土为研究对象,以偏光显微镜,扫描电镜（SEM）为主要研究手段,研究分析了人工冻融土与原状土的中微观结构、冻融前后的中微观结构的变化规律及内在原因。此外,还研究分析了人工冻融土冻融前后的中微观结构及其变化与人工冻融土的物理、力学、工程性质之间的关系。研究显示中微观结构对人工冻融土的物理、力学、工程性质有很大的影响,冻融前后中微观结构的变化受到土的种类、埋深、原状土的中微观结构等因素的影响,且冻融前后的中微观结构的变化在一定程度上主导了冻融前后的物理、力学、工程性质的改变。     

冻融作用对土工程性质影响的研究现状

冻融过程中土结构受冷生作用的影响，可导致土的工程性质发生变化。在冻土地区进行路堑开挖、新消边坡的加固和路基修建时，由于新近暴露的土受到冻融风化作用，在相关的变形和稳定性分析中，选择土性参数时必须考虑土工程性质的变化。在查阅大量文献的基础上，从试验仪器和研究方法、冻融作用下土的物理性质和力学性质的变化及其机理等几个方面，对土的工程性质受冻融循环影响而改变的研究现状进行了总结和分析，列出了典型的研究成果。文献研究表明，土经过冻融后，渗透性会增大；松散土和密实土的密度具有不同的变化趋势；原状超固结土的结构性受到破坏，因而三轴试验的应力应变曲线峰值受到削弱，一维压缩试验中表现为前期固结压力降低；强度的变化则有诸多不同的试验结果。针对目前的研究现状并根据作者的相关工作，提出了进一步研究的思路。     

化学成分和微结构对冻融土力学性质的影响

冻融作用对土的力学性质改变很大,而这又是源于冻融作用对微结构的影响;本文通过对刘庄矿井冻融土和原状土的化学成分分析,电镜扫描,并结合原状土和冻融土的力学性质,得出力学性质与化学成分和微结构之间的关系.     

含盐冻土物理力学性质研究现状与进展

综述和评价了含盐冻土物理力学性质研究的文献和进展,包括冻融过程中水盐迁移机理、冻胀机理、盐渍冻土物理力学参数和冻融循环对含盐土力学性质影响等方面的研究,总结归纳了含盐土研究的主要结论和目前存在的问题,在此基础上提出了冻融过程中含盐冻土物理力学性质研究的重点,如水盐迁移、冻胀-盐胀机理和盐渍化冻土结构性等. 鉴于对含盐土研究中所存在的问题,今后应从以下方面着手深入研究：将室外试验纳入到含盐土物理力学性质的研究中,对含盐土研究中试验样品尽量以原状土代替,以野外试验研究补充完善室内试验;应用定量研究含盐土的微观结构和孔隙特征来描述土体的宏观物理力学性质,通过不同试验方法结合寻求更加适合土壤微结构图像处理的新方法;对仪器设备改进,采取合理有效的方法加强盐渍化冻土水盐运移参数试验.     

人工冻融土物理力学性能研究

研究了原状土与人工冻融土的密度、干密度、含水量、饱和度、孔隙比、塑限、液限、塑性指数、液性指数、渗透系数等物理指标, 以及抗剪强度、无侧限抗压强度、压缩模量等力学指标的差异性. 土冻融后, 密度、干密度及塑性指数略有降低, 孔隙比、液性指数略有增大, 而其它物理指标基本一致. 粘土冻融后, 渗透性大大增加, 为原状土的～10倍, 而砂土仅略有增大. 粘土冻融后无侧限抗压强度是原状土的1/～1/2, 灵敏度降低, 其结果对冻结法向市政岩土工程的应用推广具有重要意义.     

考虑结构性的冻融作用对黄土湿陷系数的影响

结构性是黄土的基本属性,黄土的湿陷特性与其结构性之间有着必然的联系。针对冻融作用对不同结构性黄土湿陷性的影响,以水泥作为模拟土颗粒间的联结材料制备了人工结构性土,开展了不同水泥含量的人工结构性土与相应的原状土、重塑土的湿陷试验,分析了结构性、冻融作用、初始含水率、湿重度及荷载大小对湿陷系数的影响规律。试验结果表明：冻融前后,人工结构性黄土的湿陷系数均比原状土、重塑土的湿陷系数小,且随着水泥含量的增加,湿陷系数有所减小;冻融之后,各土样的湿陷系数几乎均有所增加,但增加的程度和土样初始结构、含水率、干密度（压实系数）及竖向荷载关系密切,尤其当含水率接近最优含水率和土样为重塑土或水泥含量较低的人工结构性土时,冻融后湿陷系数增大幅度显著。在标准荷载200 kPa下,冻融前后原状土、重塑土的湿陷系数与其湿重度之间基本呈较好的线性负相关关系,而人工结构性黄土湿陷系数与湿重度之间并不呈线性关系;竖向荷载为50 kPa时,重塑黄土和5%水泥含量黄土的湿陷系数与冻融次数之间存在着较好的对数关系。以水泥作为土颗粒间联结材料,制备的人工结构性土是否能很好地代替原状土反映结构性黄土的湿陷特性,还需更进一步深入研究。     

有机质含量对软土力学性质影响效应分析

通过对软土中有机质含量及物理力学指标的分析和研究,阐明了软土中有机质含量与物理力学参数之间的关系,从力学角度探讨了有机质含量对软土力学效应的影响。研究结果表明:随着有机质含量的增加,软土中的含水量,孔隙比等呈线性增加,而软土的原状土与重塑土的十字板剪切强度、静力触探比贯入阻力、渗透系数、固结系数都是减小的。当有机质含量为1.74%时,软土的物理力学性质发生变化,力学软化效应尤为显著,且此时软土的渗透能力达到最大。     

上海人工二次冻融土无侧限抗压强度研究

随着上海地下空间的开发利用,冻结法越来越广泛地用于隧道建设中。为了避免冻结法施工中可能产生的地质灾害问题,有必要对上海软土地区的土体冻融过程中物理力学性能进一步地研究。通过对上海软土某工程3种不同的土样原状土、一次冻融土、二次冻融土进行不同状态下土力学试验,得到了土体在二次冻融循环作用下物理力学特征的变化规律。研究结果对隧道的设计提供了有价值的参考。     

冻融循环作用下冻结黏土矿物物理力学性质研究

冻土工程破坏主要的原因之一是冻融循环作用。通过对高岭土(主要黏土矿物为高岭石)、膨润土(主要黏土矿物为蒙脱石)在反复冻融作用下的物理性质试验及球模仪试验,研究高岭土及膨润土在冻融循环作用下的物理力学性质变化,并由此推定不同黏土矿物含量土在冻融循环作用下物理力学的变化规律。结果表明:(1)前10次冻融循环对高岭土及膨润土的物理力学性能影响很大,冻融10次后,随冻融次数的增加,高岭土的密度下降,孔隙比增加,膨润土的密度增加,孔隙比减小;(2)冻融过程中物理性质的变化不仅与土样的种类有关,也与土样的矿物成分有关;(3)高岭土的长期强度C24远高于膨润土,但是冻融过程中高岭土的力学性能变化较大,而膨润土相对比较稳定。     

冻融作用对南方粉质黏土物理力学性质的影响

室内模拟极端冰雪环境下,对我国南方典型不扰动粉质黏土进行反复冻融试验研究,分析了冻融作用下土体物理力学指标的变化规律。试验发现,随着冻融次数的增加,土体的含水量、密度、液限和塑性指数减小,塑限略有减小,孔隙比渗透性增大。冻融作用对土体力学性质的影响尤为显著,使其抗剪强度减小,而无侧限抗压强度在冻融10次后基本丧失。通过对反复冻融土的扫描电镜试验发现,多次冻融后土体变得破碎,土体中孔隙变大且数目增多,裂隙增多。这表明,多次冻融后土体遭到结构性破坏,土颗粒得以重新排列,导致土体骨架的结构性转移,使整个受力体系发生变化,这也是冻融作用后土体物理力学性质变化的主要原因。     

Mapgis在松潘—阿坝地块东缘综合地质调查中的应用

本文介绍了Mapgis在松潘—阿坝东缘野外地质综合调查中的应用。包括在野外工作Mapgis结合手持GPS数据点直接成图，室内作综合地质图的基本方法和操作步骤，重点阐述了图层划分和属性编辑。     

坝体心墙与垫层混凝土结合处黏土碾压和防渗现场试验

对糯扎渡水电站心墙与垫层混凝土结合部位的高塑性黏土进行现场碾压与防渗试验,采用沉降量、灌水法、环刀法等多种方法对黏土质量进行检测对比,探讨高塑性黏土的压实机制以及颗粒级配、铺土厚度、碾压遍数等不同施工工艺参数及不同参数的组合对压实与防渗效果的影响,提出结合施工工艺参数,黏土现场压实质量控制应以沉降差或沉降率为主、渗透性可以采用压实度来进行控制,该方法可有效地保证填筑质量,加快施工进度,并可对有压实机防渗要求的类似工程的质量控制、检测和评价提供参考,具有重要的实用价值。     

Factors controlling the spatial and temporal variability of dust emissions

New field measurement techniques are allowing researchers to better understand how surficial properties affect the temporal and spatial variability of dust emissions. In this paper we review the current understanding of the dust emission process and present new field measurements that examine how three surface properties： roughness, crust strength, and temporal changes of surface properties affect dust emissions. These data were collected using three unique measurement systems developed by our team. Roughness exerts considerable control on the entrainment threshold and emissions of dust from a surface. We have carried out a series of experiments designed to quantify roughness effects on aeolian sediment entrainment and transport in a shear stress partitioning framework. Our results show that the model of Raupach et al. （1993） provides very good agreement with available data to predict the amount of shearing stress on the intervening surface among roughness elements, relatively independent of their size and distribution. However, element size affects the aeolian sediment transport process beyond that attributable only to the reduction of surface shear stress caused by the roughness. Additional interactions of the elements with the saltation cloud appear to reduce the transport efficiency and potentially dust emissions as well. The effect of crust strength on dust emissions was assessed using a newly-developed pin penetrometer, which can measure crust strength in-situ. Previous researchers suggested that variation in crust strength even within a small area could lead to considerable spatial variability in dust emissions. Our measurements showed that crust strength is highly variable over a scale of centimeters. This variability may help to explain some of the observed scatter in field measurements of dust emissions for what appear to be homogeneous surfaces. Variability of dust emissions in time and space was also evaluated using a new instrument, the Portable In-Situ Wind Erosion Lab （PI-SWERL） developed to measure dust emissions from soil surfaces.     

冻融循环作用下土体结构演化规律及其工程性质改变机理

寒区工程被破坏的最主要原因之一就是冻融循环作用,冻融循环过程可导致土的工程性质发生较大的变化,进而导致寒区工程设施产生变形,甚至失稳。对冻融循环作用下土的结构、基本物理性质以及力学性质进行了分析和总结。研究发现：冻融循环作用后土颗粒之间的原有结构被破坏,从而形成新的结构,土中团粒会发生分裂和团聚作用,团粒粒径向均一性趋势发展,并且在不同的内部及外部条件下,土会产生不同的构造;冻融循环后,土的渗透性增大,塑性指数减小。松散土和密实土的密度以及孔隙比具有不同的变化趋势,并且可使无湿陷性的黄土状土中大孔隙增加并产生湿陷性。土的力学性质变化趋势不一,一方面这与土的构造变化直接相关,另一方面冻融循环试验方法的不同也是引起研究结果差异性较大的重要原因。因此,需要建立冻融循环作用下土工程性质变异性的判定方法、评价及预测体系,而这些也可能成为未来研究工作的方向。     

下五河岩群物性参数特征

物性差异是地球物理勘探前提,物性参数特征是物探方法选择及综合解释的重要依据。《安徽省重要矿集区物性参数集成》系统收集以往物性成果,从测试方法、测试精度、统计方法、岩(矿)石代表性、地质定名的准确性、空间分布合理性等方面进行评价,评价合格的物性参数参与加权统计,对下五河岩群密度、磁化率、天然剩余磁化强度、电阻率、极化率进行补测和集成。以"地质单元"为主线,按五河地区、凤阳地区、李楼地区、怀远地区分别统计五河岩群物性参数,且对不同地区相同岩性进行对比,分析不同地质背景的下五河岩群物性差异,探讨物质成分变化与物性参数变化关系,总结下五河岩群物性变化规律,描述物性特征与区域物探异常关系,并对"地质单元"进行加权统计,为该区地质科研、以往资料综合认识、地球物理勘探提供基础资料。     

昆中断裂带南北陆块基底、盖层沉积、岩浆岩对比研究——昆中断裂带构造意义的讨论

本文依据1∶25万区域地质调查成果资料,从昆中断裂带对南北两侧的基底变质岩系(包括变基性火山岩、变泥质岩)、表壳盖层沉积岩系、前寒武纪长英质火成侵入岩以及镁铁-超镁铁质侵入岩的沉积建造、岩石类型组合、岩石地球化学及所反映的源岩物性的控制,系统对比讨论了昆中断裂带南北两侧基底陆块特征及昆中断裂带的构造属性。得出以昆中断裂带为界,南北两侧陆块的大陆岩石圈,无论在表壳沉积岩系、中-下地壳和地幔的层性和物性结构及地球化学成分都存在显著差异。从而提出昆仑造山带实际上是个两陆块碰撞复合陆缘造山带。在元古宇以前南北陆块并非属同一古陆块,或者说昆中断裂带为欧亚大陆和冈瓦纳大陆的真正分界或二者的拼合带。     

老王寨金矿田的控矿TM特征及在矿物质来源探讨

本文通过对老王寨金矿的地面波谱TM特征和S、H、O同位素组成及Pb同位素组成分析，认为早元古代哀牢山群、晚古生代内沉凝灰岩、大型韧性剪切构造带内超基性和基性岩是金矿床的成矿物质源区。     

九台-长春凸起带陶粒页岩的物理化学特征及工艺性能

本文通过研究吉林省九台—长春凸起带中生代白垩系下统青山口组层位中的陶粒页岩物理、化学特性,以及对陶粒页岩工艺性能的测试,认为该陶粒页岩是很好的新型建筑材料。     

甘肃永靖黑方台地区滑坡形成的黄土时效特性

甘肃黑方台地区是中国滑坡预测预报研究和实践的热点地区,开展黄土时效特性试验是进行滑坡预测预报的基础.以黑方台原状黄土为研究对象,开展了2个含水量、4个围压、八级偏应力水平下的黄土三轴固结排水蠕变试验,研究了黑方台黄土的粘-弹-塑性变形破坏规律.蠕变试验结果表明,相同含水量和围压下,偏应力越大时,黄土的蠕变变形量越大;围压和偏应力水平一定时,含水量越高,蠕变越容易,蠕变量越大;黄土具有显著的非线性粘-弹-塑性变形特征.分析认为黑方台黄土普遍表现出稳定型和渐变型的变形特征,进行该地区滑坡预测预报是有科学基础的.以试验数据为基础,采用幂函数和对数函数分别拟合得到黄土的蠕变模型.建议采用对数型经验方程进行黑方台黄土斜坡长期稳定性分析和滑坡预测预报.     

吉林省沸石的性质与应用

沸石是一种新近被综合利用的非金属矿产,本文通过对吉林省的沸石类型、矿物特征、化学组合、矿石的物理性质(热稳定性、比表面积)进行测定,从矿石的本质上说明其应用的可行性,通过对矿石在农业,建材方面的试验结果来证明矿石的可利用性。为沸石矿物综合利用提供一些试验数据,以便在应用中参考。