土体微观结构定量分析系统及应用

土体微观结构图像的计算机处理是土体微观结构定量化研究的关键技术之一.在分析我国土体微观结构定量研究的进展的基础上,针对土体微观结构图像计算机处理软件对土体微观结构非确定型参数定量分析功能的不足,设计和开发了新版土体微观结构定量分析系统,以太原高阶地黄土为例,通过各夯击次数对应土样的定量化结构效应分析,探讨了其动力固结的微观结构变化规律.该系统的应用对推动我国土体微观结构的研究具有积极意义.     

土体微观结构的研究现况评述

本文回顾了土体微观结构的研究历史,介绍并评述了微观结构研究中各个方面的研究技术和方法,指出了微观结构研究的最新进展和发展趋势。     

长江三角洲北岸土体工程地质层组划分及其应用

鉴于研究区工程地质层划分标准尚不统一,不利于工程地质资料的交流和资料的社会化利用。为提高研究区工程地质资料的通用性,结合研究区11个1∶50000标准图幅工程地质调查工作,以100m以浅的土体为工程地质层组划分对象,考虑沉积时代、沉积环境、土体结构特征和物理力学参数,建立研究区基本地层结构层序和编码,将研究区土体划分为7个工程地质层组和21个工程地质层。通过工程地质层组的建立,找出了大区域工程钻孔土层的对应关系,使区域地层资料对比分析成为可能,有助于地质模型的概化和抓住工程地质问题。采用物理力学参数离散性、绘制的地质剖面和三维型分析了工程地质层组划分的合理性,证实了层组划分结果合理正确。通过工程地质层组划分,找出了2个软弱敏感层和4个优势持力层。本文的成果对长江北岸三角洲地区的工程勘察、城市规划和建设项目选址论证具有一定的指导意义。     

粘性土微观结构简易定量分析法

作者根据计算机图像处理的基本原则，探索出一套粘性土微观结构简易定量分析法，经检验，这种方法简易，有效，对推广岩土结构定量化具有重要意义。     

ERDAS软件在土体微观结构研究中的应用

有效地对土体微观结构进行量化是目前土体微观结构研究的热点,为了对土体的微观结构进行定量描述,本文利用ERDAS图像处理软件,介绍如何方便快捷提取微观结构参数,为土体微观结构量化提供一种有效的分析方法,并以深圳某填海区淤泥为例,结合土工试验结果,分析该地土体的孔隙特征参数,结果表明,淤泥中孔隙具有很好的分形特征,并简要分析了孔隙分布分维数及其物理意义.     

软弱下卧层的验算方法探讨

根据建筑地基基础设计规范 ,分析了软弱下卧层强度验算中存在的问题 ,并对不同情况下软弱下卧层强度验算方法进行了探讨 ,提出了一些改进方法。     

含软弱夹层岩体边坡爆破层裂特性及稳定性研究

基于爆破相似理论建立含软弱夹层顺层岩体边坡爆破的力学模型,并介绍模型爆破层裂试验和剪切试验的设计思路及试验方法。以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料,通过相似模型试验研究爆破作用下含软弱夹层岩体边坡的层裂特性及稳定性。试验结果表明,爆破后可将软弱夹层分为爆腔区、压密区、影响区和无扰动区;爆腔区、压密区和影响区构成模型层裂区;爆前模型抗滑稳定安全系数最大、爆后次之、爆破过程中最小;层裂范围直接影响模型抗滑稳定安全系数。软弱夹层厚度对模型的层裂范围和抗滑稳定安全系数有较大影响。     

土体微观结构对冻胀影响的灰色关联及粗糙集评价

以季冻区粉土为研究对象,进行不同条件下室内冻胀试验,测得冻胀指标--冻胀率;同时运用扫描电子显微镜WD-5图像处理系统提取并定量化冻胀前土样微观结构参数（包括孔隙参数和结构单元体参数）。由于结构对冻胀影响具有非线性、复杂性、模糊性等特点,选择灰色关联法及粗糙集２种非线性评价方法,评价各结构参数对冻胀率的影响程度。评价结果表明：与冻胀率关联度较高的孔隙参数为形态分布分维数、平均丰度、平均圆形度和平均各向异性率,单元体参数为平均各向异性率、形态分布分维数和定向概率熵。粗糙集约简结果中,对冻胀影响较明显的孔隙参数为平均各向异性率、平均丰度、定向分维数和形态分布分维数,单元体参数为形态分布分维、平均各向异性率、平均形状系数。比较2种评价方法所得结果,分析其中的异同。最后综合考虑２种评价结果,确定8个对冻胀意义较明显的结构参数：孔隙的形态分布分维、平均丰度、平均各向异性率、定向分维数;单元体的平均各向异性率、形态分布分维、平均形状系数和定向概率熵。     

验算软弱下卧层强度时应注意的问题

针对《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)采用压力扩散角法验算软弱下卧层强度,介绍了工作中容易被忽视的地方,重点分析了扩散角的概念以及应用中对扩散角的取值应注意的问题。     

软弱层带夹泥粒度成分的分形研究

应用分形几何理论，对软弱层带夹泥粒度成分的研究表明，粒度分布具有分形结构特征，其分维值在２－３之间。分维值可作为定量描述夹泥粒度成分的参数。分维值的大小，不仅能表征夹泥所处的演化阶段及环境条件，而且还与夹泥的粘粒含量，粘土矿物成分及物理力学特征等密切相关。     

延庆规划新城软弱粘性土工程特性研究

延庆规划新城存在大面积的软弱粘性土,严重影响了新城土地工程能力。本文主要针对新城地层结构及沉积演化特点,对软弱粘性土的物质成分、微结构特征以及土的物理力学参数等进行了分析,研究了该地区软弱粘性土各项参数之间的相关性,建立了多组参数间的线性回归方程,为日后规划新城大规模的建设,提供了工程地质参考和依据。     

基于数字图像测量技术的粉状煤系土微观结构分形特性分析

以武深高速广东段沿线的粉状煤系土为研究对象,利用环境扫描电镜技术(ESEM)获得了不同含水率直剪试验后粉状煤系土剪切面的微观结构SEM图像;结合MATLAB及Image Pro Plus(IPP)软件,对剪切面微观结构特征进行了分析;基于分形理论,建立了煤系土的分形模型,求出了二维空间内煤系土孔隙轮廓分维数、孔隙数量~孔径分布分维数.结果表明:煤系土微观结构多为片状颗粒集合体,接触关系主要为面-面接触和面-边接触;随着含水率的增加,剪切面粗糙度先增加后减小,力学强度参数先增大后减小,转折点在最优含水率附近(10%~15%之间);煤系土微观结构具有明显的分形特征,可用孔隙等效面积-等效周长分形模型、孔隙数量~孔径分布分形模型描述,其分维数介于1~2.     

红层软岩微观结构与抗剪强度关系实验分析

红层软岩属于滑坡、崩塌灾害的易发地层,岩石的微观结构特性对其宏观力学强度有着重要影响。对四川省屏山县和云南省绥江县采集的侏罗系红层砂岩、粉砂岩和泥岩样品进行了扫描电镜观察及变角模抗剪强度实验。基于MATLAB数字图像处理技术,提取了红层砂岩、粉砂岩和泥岩的微观结构参量,即孔隙率、颗粒磨圆度、颗粒定向度及欧拉数的量化值,进一步分析了上述各参量和抗剪强度的定量关系。研究结果表明：红层软岩的抗剪强度和孔隙率呈负指数关系,和颗粒磨圆度、定向度呈负相关线性关系,和欧拉数呈正相关线性关系。     

生活垃圾污染粘土的微观结构与渗透特性

在建立生活垃圾污染模拟试验装置的基础上,制备了深度为22.5cm、45.0cm、67.5cm和90.0cm的污染粘土,分别通过扫描电镜(SEM)和变水头渗透试验测定了污染粘土的渗透特性和微观结构,采用MATLAB软件计算了污染粘土的微观结构参数。研究表明,粘土遭受生活垃圾污染后渗透性降低;随着污染深度的增加,污染粘土总孔隙面积、表观孔隙比和平均孔径逐渐增大,渗透系数逐渐提高;粘土孔隙逐渐由以小孔和中孔为主演化为以大孔和超大孔为主。     

含软弱层岩质边坡的动力响应研究

含软弱层岩质边坡的动力响应研究已成为边坡工程稳定性分析中的一个重要问题。为研究软弱层的特性对岩质边坡动力响应的影响,提供动力荷载作用下边坡防灾减灾的指导依据,运用UDEC离散元软件模拟地震力作用下含软弱层岩质边坡的动力响应系统地分析软弱层的倾角、埋深、弹性模量、厚度、泊松比和剪切刚度等因素对地震波放大现象的影响,得出边坡坡顶放大系数的变化规律,即随着软弱层倾角的增大,放大系数呈现出增大→减小→再增大→再减小,并出现地震响应减弱的现象;放大系数随软弱层埋深和厚度的增加而增大,但随弹性模量、剪切刚度的增大而减小,随泊松比的增加几乎不变。结合非重复性试验二元方差分析评价理论,对所得的放大系数进行计算分析,得出软弱层的特性因素对边坡放大作用的影响强度为软弱层的倾角＞埋深＞弹性模量＞剪切刚度＞厚度＞泊松比。研究结果有助于进一步揭示地震作用下边坡的失稳机制, 对震区边坡灾害的防治有一定的指导意义。     

关于桩基软弱下卧层验算的几点认识

对于国内外不同的规范、手册中对于桩基软弱下卧层验算的不同方法进行了分析。提出以下的一些建议:承台底面以上的原地基土自重在附加应力计算时可以扣除,在总应力计算时再加上;扣除的群桩实体基础四周的摩阻力应使用群桩四周地基土的摩阻力特征值,而不是极限值;对于地下室中的独立柱的桩基础和内墙的条形桩基础,应当从地下室地面而不是原地面起算进行验算。     

偏心荷载作用下软弱下卧层承载力验算方法研究

以均布荷载作用下软弱下卧层竖向附加应力的简化计算方法为基础,导出了偏心荷载作用下软弱下卧层竖向附加应力的简化计算公式,并提出偏心荷载作用下软弱下卧层承载力验算的基本原则。     

具有下伏软弱层的矿山边坡开挖安全厚度研究

具有下伏软弱结构面的矿山边坡开挖时,在软弱结构面上应保留的最小岩体厚度,即“边坡开挖安全厚度”,是边坡设计的控制性参数。本文以攀枝花石灰石矿为例,根据边坡的失稳机制分析,简化、抽象出边坡失稳的刚体极限平衡模型;在此基础上,导出了边坡开挖安全厚度的计算公式。     

海口某海域软土工程特性的微观机制浅析

对琼州海峡海口海域一种软土的基本特性进行了室内试验研究。初步从帮物成分、有机质含量、物理化学性质、孔隙结构以及土颗粒间的排列方式阐述了其不良工程的微机机制，加深了对海洋软土基本性质的认识。     

桩基软弱下卧层承载力验算方法分析

桩基软弱下卧层承载力验算是桩基础设计的重要内容之一,对《建筑桩基技术规范》JGJ 94-94及JGJ 94-2008中关于桩基软弱下卧层承载力验算方法进行了对比分析.考虑了承台上土自重以及群桩实体基础侧摩阻力取值对验算结果的影响,认为两版规范中关于软弱下卧层顶面附加应力的计算均有不当之处.提出了以下建议:前者较适合于没有地下室的柱下群桩基础,后者则较适用于有地下室的桩-箱(筏)基础;计算附加应力时所扣除的群桩实体基础的侧摩阻力应取特征值.