不同pH环境下黏土类岩崩解过程分形演化规律

红砂岩广泛分布于我国南方地区,因强度低、胶结程度差,且含有一定的膨胀性黏土矿物,此类岩石受水影响易发生崩解,从而易诱发多种地质灾害。选取湖南株洲地区的微膨胀红砂岩进行静态与扰动崩解试验,采用耐崩解性指数、标准基础熵、崩解比和分形维数等作为评价红砂岩崩解特性指标,探讨了烘干温度、试块质量、外界扰动和干湿循环作用等因素对红砂岩崩解特性的影响。研究结果表明,静态崩解方式下,相比于105 ℃和30 ℃,60 ℃的烘干温度更利于岩样崩解。而扰动崩解下,烘干温度对红砂岩崩解的影响几乎可以忽略不计。在烘干温度、试块质量等因素不变的情况下,外界扰动对红砂岩崩解特性存在显著影响。试块质量对红砂岩崩解特性存在一定的影响,试块质量越大,红砂岩崩解速率越快。干湿循环作用对红砂岩崩解的影响十分显著,随着循环次数增加,红砂岩的崩解破碎程度逐渐加大。     

天然与风干状态下冷生亚黏土的崩解形态特征

土的崩解形态是描述土的崩解过程及探讨其崩解机理重要的必要条件之一,选取了一种高孔隙率、粉黏粒含量较高,且不具有湿陷性的原状冷生轻质亚黏土作为研究对象,对其天然含水量及风干含水量状态下的土样品进行崩解试验. 结果表明：天然状态的土样呈块状崩解,而风干状态下的呈鳞片状崩解,且鳞片状崩解的强度及平均速率都大于块状崩解;块状崩解的速率随时间变化较为缓和,而鳞片状崩解的速率随时间变化起伏较大. 崩解形态与崩解速率有着紧密的对应关系,与崩解形态相对比,发现崩解速率降低的过程是水侵入土样,且土样中空气压力增大的过程,而速率上升的过程则是土样崩解的过程.     

不同含水量亚黏土的崩解特性实验研究

为了分析土的初始含水量与其崩解性的相关关系,选取了一种高孔隙率、粉黏粒含量较高,且不具有湿陷性的轻质亚黏土作为研究对象。对7组不同含水量的土样品进行崩解试验,发现随着初始含水量的增大,其崩解时间越长,初始含水量接近于风干含水量的土样品能够完全崩解,当初始含水量为天然含水量时,土样品崩解的过程是由"内"到"外",由整体崩解为大块,然后再崩解为更小的块状;当初始含水量为风干含水量时,土样品崩解过程是由"外"到"内"以鳞片状一层一层地崩解;随着土样初始含水量的增大其崩解速率逐渐变小,初始含水量接近风干含水量时,土样在完全崩解的过程中,其崩解敏感性较强;初始含水量接近天然含水量的情况下,在不完全崩解的过程中,其崩解敏感性较弱。     

甘肃红层泥岩耐崩解试验与矿物夹杂效应研究

为探究干湿作用下甘肃红层质泥岩加速崩解机制,针对典型的石膏质泥岩,开展浸水及快速崩解试验,并通过与泥质砂岩、页岩和石膏岩的对比,分析了影响岩石耐久性的主要因素,对崩解过程中的矿物夹杂效应进行了讨论。研究结果表明：原状石膏质泥岩浸水自然崩解速度较慢,3 h崩解量为0.11,但高温(>163℃)干燥后夹杂的石膏矿物将完全脱水硬化,体积收缩,再次遇水后岩块于2 h内完全崩解。石膏质泥岩的二次循环耐崩解指数I_d2为0.80,属于高耐久性岩石,但在干湿过程中有加速崩解的趋势,第5次循环时的相对崩解指数I₅达到了0.56。岩石的耐久性受矿物成分和胶结强度影响较大,矿物膨胀驱使岩块崩解的过程中,泥质岩块易发生均匀破碎而砂质岩块易出现非均匀破碎。石膏质泥岩中黏土矿物夹杂密实,干湿作用下易崩解,所夹杂的石膏矿物具有溶蚀性,且溶蚀后崩解液显弱酸性,石膏溶蚀产生的微裂隙和酸性环境下钙质结核的脱落是导致石膏质泥岩加速崩解的主要原因。     

影响土的崩解特性因素初步研究

通过研究土的崩解特性进而指导工程施工,按《岩土工程勘察规范》对土的分类标准,对不同粒级分配的土样即砂土、黏粉、粉黏各选取两个代表性样品进行崩解特性试验,研究得出两点结论：（1）崩解过程开始时崩解速度较快,土样表面细小分散颗粒落入水中,此现象砂粉尤为明显,大量土体脱落,崩解速度极为快速。砂粉粒度程度较大,土的孔隙性和透水性较大,因此崩解速度较快,本次两个试样在近1h内完全崩解。黏粉试样含砂粉和粉黏,崩解速度处于砂粉及粉黏之间。而粉黏试样崩解时间较长,崩解过程较为缓慢,甚至几天都无法崩解;（2）崩解过程并不是一个规律的过程,跟土体的物理特性也有关系,且崩解过程中崩解方式不同,开始主要以粉末状和小碎块状为主,浸水时间较长后开始出现裂隙,随着裂隙的增大,期间伴随粉末状崩落,土体呈块状裂开,过程中不断有气泡逸出,水质浑浊。     

非饱和花岗岩残积土崩解机制试验研究

为研究非饱和花岗岩残积土的崩解机制,将取自广州的残积土试样根据不同含水率和压实度进行制备,用自制仪器进行崩解性试验,并对相关公式进行修正并用于试验数据处理。同时,从微观角度将土颗粒的粒间受力状态进行简化分析,继而对非饱和花岗岩残积土的崩解机制进行分析,结果表明,主要控制因素为孔隙气压（有效孔隙率）和基质吸力。结合试验结果,建立崩解稳定阶段平均速度与有效空洞率及基质吸力的关系,结果表明,分别呈指数函数和对数函数正相关。     

雷州半岛玄武岩残积土的物质成分与结构特征

雷州半岛玄武岩残积土属于区域性特殊土,具有高液限、大孔隙比的较差的物理特性和高强度的较优的力学特性的异常组合,同时具有强收缩性、遇水湿化、易崩解的特殊性质。为探寻玄武岩残积土特殊的工程地质特性的机理,对其矿物成分、化学成分、结构形态、孔隙分布进行研究。结果表明,雷州半岛玄武岩残积土发育过程经历明显的富铝化、铁富集和盐淋失过程,黏土矿物以高岭石、三水铝石和伊利石为主,富含游离氧化铁、铝成分; 微观结构类型为凝块结构和絮凝结构,游离氧化铁作为胶结物质以包膜形式包裹颗粒形成团聚体,增强了土的结构强度; 孔隙以溶蚀孔隙以及团粒和絮凝体内微孔为主,微孔具有较大的比表面积和吸附能,吸水会产生较大的表面张力,引发软化、崩解现象。由于雷州半岛玄武岩残积土具有对水敏感,抗水性差特点,施工中应重点关注降雨引发的工程灾害。     

紫色泥岩水热条件下崩解过程的分维特性

以马头山组（K2m）、妥甸组（J3t）和下禄丰组（J1l）自然风干的紫色泥岩为研究对象,分别进行干湿、冷热和干湿冷热3种处理,并运用分维方法分析不同处理下紫色泥岩的崩解特性,发现分维数能比较准确地表征紫色泥岩的崩解过程：分维数越大,岩石破碎程度越高;分维数越小,岩石破碎程度越低。3种紫色泥岩在不同处理方式下崩解的分维数大小都是干湿冷热 干湿 冷热,可见,水热共同作用对母岩崩解的影响明显大于仅有水或热的作用。相同处理方式下3种泥岩的分维数大小为J3t J1l K2m,且在干湿和干湿冷热条件下J3t的崩解分维数与K2m和J1l的差异显著,这主要是由这3种泥岩的物理特性、元素组成以及其风化成度所决定的。     

模拟酸雨干湿循环条件下红砂岩的崩解特性

为研究酸雨作用下红砂岩干湿循环崩解特性,在室内配制pH值分别为4.7、5.3、6.0、7.0的溶液以模拟雨水,对恩施红砂岩开展干湿循环条件下的崩解试验,获得了崩解颗粒含量、崩解率与干湿循环次数、溶液pH值关系。结果表明:溶液pH值越低,试样崩解速率越快,完全崩解所需干湿循环次数越少;试样崩解曲线具有明显的阶段性,可分为前期缓慢崩解阶段、中期快速崩解阶段、后期缓慢崩解阶段;对红砂岩进行X射线衍射试验,获得其矿物成分及含量。在此基础上,探讨了酸溶液对红砂岩崩解特性影响机理,主要原因是红砂岩中碳酸钙与盐酸的化学反应导致孔隙、裂隙形成、扩展并贯通;崩解曲线具有阶段性,是由于干湿循环的不同阶段岩块表面积变化所导致。     

东南沿海地区玄武岩残积土雨水运移特征及滑坡失稳数值模拟

暴雨作用下,东南沿海地区玄武岩残积土滑坡极易失稳,但相关的研究较为少见。文章以浙江省温州市马济头滑坡为对象,首先利用原状土土柱实验,获取中峰型和前峰型降雨工况下玄武岩残积土的雨水运移特征;然后使用Geo-studio软件反演土柱降雨实验,获取玄武岩残积土的非饱和渗透参数;接着通过数值模拟,获取两种降雨工况下马济头滑坡的渗流场及稳定性。结果表明:降雨作用下,玄武岩残积土的浅层土体含水率增长速率较快,上部及深部土体更易达到饱和;10 mm/h降雨强度下,湿润锋下渗速率较小且不随深度变化;30 mm/h降雨强度下,湿润锋下渗速率可增大2~3倍,雨水主要在峰值降雨期快速入渗;降雨作用下,马济头滑坡的滑带土饱和度迅速增大,孔隙水压力随之增大,坡脚出现大面积滞水,土体抗剪强度急剧降低,模拟降雨第三天,滑坡的稳定性系数降至最低,滑坡最终失稳;中峰型降雨工况下雨水入渗速率更快,坡脚处产生更大滞水面积,滑坡更容易失稳。本文的研究成果可为东南沿海玄武岩残积土滑坡的稳定性评价提供理论依据。     

红层泥岩在不同浸水条件下填料强度特性试验研究

西南地区红层泥岩分布广泛,常用于工程填筑施工,其遇水易崩解特性常对工程填筑体的稳定性产生不良影响,因此,研究红层泥岩不同浸水条件下单轴抗压强度和浸水-风干循环崩解的变化规律具有重要的工程意义。利用红层泥岩中常见的粉砂质泥岩开展了单轴抗压试验和浸水循环实验,对不同浸水条件的红层软泥岩样品的吸水量、吸水率、单轴抗压强度、弹性模量和峰值应变进行测试;对样品浸水-风干崩解过程进行观测记录,并讨论了干湿环境交替对泥岩单轴抗压强度性能和崩解规律的影响。研究结论如下：(1)随着样品单次浸水过程的进行,样品的含水率与单轴抗压强度、弹性模量、峰值应变呈负相关;(2)样品在单次浸水过程中软化度明显增大,静置后样品外部先产生垂直层理方向裂隙,后垂直层理方向裂隙和平行层理方向裂隙逐渐闭合,使样品软化度小幅度变小,说明泥岩强度损伤主要发生在每次干湿环境交替过程的浸水过程中;(3)样品在多次浸水过程中,崩解过程不断进行,其转折点在第六次和第八次浸水循环,样品崩解频率加剧,在第12次浸水循环后,崩解物颗粒级配趋于稳定。     

红层软岩崩解性路用控制方法研究

采用灰色关联度分析法对红层软岩的矿物成分、化学成分、崩解试验等数据进行了分析。分析表明, 水理特性不稳定的粘土矿物始终是影响软岩崩解的主要因素之一, 而不同的化学成分对红层软岩崩解性的影响程度不同。通过以纯水、MgCl2, FeCl3, NaCl, CaCl2盐溶液作为红层软岩岩块浸泡液的崩解试验, 说明纯水浸泡下软岩的崩解性最强, 而所选3种盐溶液对所选红层软岩样品的崩解性均有抑制作用, 其中又以CaCl2抑制作用最强。在此基础上提出公路施工中填筑前以浇水作为加快红层软岩崩解, 填筑压实中以掺入石灰作为抑制软岩崩解路用控制方法。     

浙江飞云江流域玄武岩残积土滑坡降雨入渗柱状实验研究

浙江飞云江流域广泛发育玄武岩残积土,土体松散,具有膨胀性、可塑性,在人类工程活动及强降雨作用下极易引发滑坡地质灾害。为掌握玄武岩残积土滑坡的成灾机理,选择玄武岩残积土典型滑坡——马济头滑坡,设计了降雨入渗柱状实验,模拟ABA和BAA两种降雨工况条件下土体内地下水入渗规律。结果表明:降雨期,土柱内土体体积含水率逐渐增大至最大值;间歇期,土柱内土体体积含水率减小幅度与土柱深度呈反比。ABA和BAA两种降雨工况的湿润锋入渗曲线形状均为直线型,湿润锋入渗速度不随深度发生变化,且湿润锋入渗速度与降雨强度呈正比。不同降雨工况下,土体体积含水率响应速度差异较明显。     

黑方台黄土崩解性试验研究

为研究黄土的崩解特性,探讨黄土崩解机理,以黑方台马兰黄土为研究对象,通过自制的黄土崩解装置,对该地区原状黄土进行了一系列的室内崩解试验。选择影响黄土崩解的土样尺寸、初始含水率、水温、酸碱度、盐度5种因素,采用控制变量法逐一进行崩解测试,记录崩解的整个过程,绘制崩解曲线,求出对应的崩解速率,进行拟合,得到崩解速率与各变量间的关系。试验发现,该黄土的崩解过程可以划分为浸湿、软化和塌落3个阶段,前两个阶段持续的时间较短且崩解很弱,崩解主要集中在第3个阶段。由各组崩解曲线得出黄土的崩解速率与水温呈正相关,与土样尺寸、初始含水率呈负相关;pH值介于5.5~6.5以及9.5~10.5时,黄土的崩解速率较高;而盐度对黄土的崩解速率影响不大。此外,黄土的崩解特征与自身的结构、颗粒成分、胶结物等密切相关。     

广西覆盖型岩溶区土层崩解机理研究

根据广西覆盖型岩溶区原状土样和扰动土样的室内试验结果, 研究土的崩解与土的矿物成分、化学成分、结构、颗粒大小、物理性质、含水状态和水的化学成分、水位变化等因素的关系。     

贵阳永温中学岩溶塌陷发育临界条件研究

通过现场调查,永温中学校区内及周围存在7处塌陷点,1处塌陷隐患点,严重地威胁着该校师生生命财产安全。研究区基岩可溶性成分多,覆盖粘土层较薄,且地下水溶蚀性强,属于岩溶塌陷的高危险区。为了预防岩溶塌陷灾害,文章总结分析了研究区岩溶塌陷发育的裂隙-渗流-崩解模式,并通过室内模拟试验验证。模拟试验结果表明,土体含水量是崩解作用形成塌陷的关键参数。进一步开展8组不同含水量原状样的崩解试验,结果表明,研究区岩溶塌陷发育的土体含临界水量为26.8%,发育条件为0~26.8%。      

岷江上游某水电站工程边坡软岩的崩解特性研究

工程边坡内软岩分布较广,可区分为泥化夹层、煤、炭质页岩、泥质粉砂岩等4种典型岩组。软岩的发育特征、空间展布形态、崩解特性直接关系到边坡整体稳定性和支护措施的方案设计。在重点研究F3断层、L9、L10、Lc、L11等软带内所发育的几种典型软岩岩组的崩解特性后,获知该类软岩极易吸水,遇水后发生泥化、软化和崩解。通过循环崩解试验,发现工程区内软岩的崩解度与泥质含量和崩解次数具有很好的相关性。同时,根据崩解度与崩解物形态,对软岩进行定性划分,分别定出Ⅴ类崩解岩和5种崩解破坏形式。最后就崩解机理作进一步地深入探讨。该成果为指导类似的工程边坡软岩的崩解性试验研究提供新的思路。     

红黏土崩解特性试验研究

为了研究不同含水率和温度下红黏土的崩解特性,将取自桂林的红黏土制备成不同含水率试样,通过自制的试验设备对红黏土进行崩解试验。考虑红黏土吸水增重的影响,每次崩解试验进行一次平行吸水试验,用吸水试验的结果修正崩解量-时间关系曲线,从而提出新的崩解量计算公式。本次试验探究在不同含水率和温度下红黏土的崩解特性。试验结果表明:崩解量随含水率的增加而减少,且含水率超过25%,红黏土在2 h内基本不发生崩解;崩解量随温度的升高而增加,但在自然环境下红黏土的崩解对温度不敏感。通过对含水率和温度的综合分析表明,在自然气候范围内,含水率是土体崩解的主要影响因素。     

厦门海底隧道类土质围岩水土作用研究

以厦门海底隧道工程为例,通过室内试验研究了类土质围岩在水中的崩解情况,分析了崩解量与时间的关系,讨论了土样的均匀性、密实程度对崩解的影响;从水土作用方面分析了隧道掌子面局部失稳的原因。研究成果表明：土样的崩解与土体颗粒组成、密实程度有关,颗粒细且均匀、密实的土样崩解曲线呈3个阶段;不均匀或较松散的土样在17 min内崩解基本完成,均匀致密的类土质围岩遇水发生完全崩解的时间较长,最长可达3 h以上;水对围岩的软化及崩解作用,将降低围岩的稳定性及自支撑能力,因此,施工过程中必须加强排水工作并及时支护。     

大连地区红粘土特征研究

大连地区存在发育的红粘土。该土与石灰岩及粘土在化学成分上进行了对比,分析了某些元素流失与聚集的原因,并对其特有的物理特征进行了原始状态、风干状态的水浸试验与土体的收缩试验。从而对该地区红粘土风干后,遇水崩解不可恢复的特殊性,以及土体卸荷在保持原有天然含水量的情况下,呈现稳定状态的合理解释。