粘性土固结过程中的微结构效应研究

从粘性土体结构系统观点出发,建立了土体结构形态概念模型,根据土体具有的非线性特征,运用份形几何理论提出了７项定量表征土体微结构状态的分维指标。在此基础上,以厦门软土为例开展了软土固结构中的微结构变化规律研究,取得了一些成果,从而对软土力学特有了更深层次认只。     

粘性土微观结构定向性的定量研究

粘性土微观结构的定向性是影响粘性土工程地质性质一个十分重要因素。本文介绍了两种粘性土微观结构定量测试新技术,即D/MAX Ⅲ A型全自动组构测角仪和Videolab图像分析系统;系统地提出了四种评价粘性土微观结构定向性的定量表示方法,即各向异性率、概率熵、粘土矿物定向频率分布函数(F(ф))和粘性土团粒定向频率分布函数(Q(α))。最后对江苏淮阴粘土、粉质粘土和粉土三类重塑固结土的微观结构定向性进行了系统分析。研究结果表明,在相同的固结和制样条件下,由于三类粘性土的粒度和成分不同,其定向性有明显差别,同一试样中,片状粘土矿物的定向性与粘性土团粒的定向性常常是不一致的;选取何种定向频率分布函数评价粘性土的各向异性,应视具体的研究内容和土性来决定。研究成果对于建立各向异性粘性土微观力学模型是必不可少的,具有重要意义。     

粘性土及粘性土夹沙的起动规律研究

从水流脉动的机理出发,以粘性土的宾汉应力作参数,建立了粘性土的临界起动剪切力公式.根据一系列实验结果,分析了不同情况下粘性土夹沙的起动条件,归纳出统一的表达式.此外,还对上部水流为浑水的情况下,粘性土及粘性土夹沙的起动条件作了定性分析.     

论粘性土转化为无粘性土的物理基础

据摩尔－库仑破坏准则论述了粘性土转化为无粘性土的物理基础,给出了一些实例证明,指出目前常以无粘性土为对象的室内模型试验得出的规律性认识用于指导对应的粘性土工程的局限性。     

粘性土被动土压力系数计算方法探讨

粘性土的被动土压力系数是基坑支护设计中倍受岩土工程师关注的问题。作者先后总结出三种计算被动土压力系数的方法。为讨论不同计算方法对四类土的适用性，选用计算土层厚度为8m来计算每种土的被动土压力强度，其结果是对于软土而言三种方法计算的结果较相近，因而用任意一种方法都可以；对湿陷性黄土用等值内摩角法更有利于发挥土的强度；而对于超固结土趋于用库仑法；对于正常固结土来说用朗肯法更恰当。     

无定形态游离氧化铁脱水老化对粘性土物理性质的影响

无定形态游离氧化铁以其自身的特性及其脱水老化作用,对粘性土的物理性质、水理性质乃至工程性质产生了一定程度的影响。本文就粘性土的物理性质、水理性质及力学性质在无定形态游离氧化铁脱水过程中的变化进行了初步研究,期望对粘性土的土工测试方法及参数的合理测定有所裨益。     

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。     

珠江三角洲软土微结构的定量研究

对用不同长度的PVC管在珠海和广州两地采得的淤泥样柱施于一定荷载，然后在扫描电镜下研究软土受压后在样柱垂深方向上的微结构变化，并将样品的微结构照片扫描，在计算机内进行量化处理。结果表明，样品的孔隙分布分维差随着离施压点距离的增加而逐渐减小，从而得到两者的关系方程。据此，可了解在一定荷载下应力在软土层中向下的衰减趋势。文章还对软土的天然含水量和围压对压缩变形的影响作了初步的讨论。     

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.     

各向异性片岩的微观组构信息定量提取与断面形貌特征分析

取3类具有明显片理面的武当群片岩,采用偏光显微镜、扫描电镜研究其微观组构、断面形貌特征。构建了面积百分比、尺寸与周长-面积分形维数、定向分布系数等指标,利用IPP专业图像处理软件,对矿物和孔隙(微裂隙)两系统的含量、形态、分布特征等进行定量分析;并基于Matlab的数字图像处理技术,对断裂面粗糙度展开定量评价。偏光显微镜下显示,片岩具有矿物定向排列与粒、片状矿物近互层状分布的典型特征。矿物系统的微观定量分析结果表明:武当群片岩白云母的含量为11%~30%;小岛法计算的白云母矿物周长-面积分形维数为1.31~1.39;定向分布系数为0.61~0.85;微裂隙依附于白云母矿物边缘孕育、扩展,导致武当群片岩的孔隙(微裂隙)微观指标与对应的矿物微观指标有较强的相关性。沿片理面的片岩断面主要呈现沿晶破坏特征,断口较平坦,基于断面形貌图绘制的灰度信号波曲线的盒维数为1.48~1.60;斜交片理面破裂的片岩断面以穿晶破坏为主,有穿晶-沿晶破坏交替而生的迹象,断口粗糙起伏,对应的灰度信号波曲线的盒维数为1.65~1.69。武当群片岩的断面粗糙度各向异性约为1.03~1.14。     

土体微细结构变化过程的试验研究方法

提出了一种新的岩土材料微细结构光学图像测量方法。实现了常规土工三轴实验与岩土材料微细结构的联合测试,获得了土体在荷载作用过程中微细结构变化清晰的图像序列,不仅可以定量研究土体在荷载作用下微结构的变化情况,还可利用数字图像相关技术对微细结构图像序列进行相关分析,得出土颗粒在荷载作用下的微观位移场,为建立土体合理的本构关系模型提供试验依据。     

土流变学研究现状与趋势

土流变学是研究土流变性的科学,包括宏观力学和微观结构两个研究方面。其中就这两方面阐述了国际土流变学的研究现状和我国土流变学研究水平,并对今后的研究趋势作了展望。     

土的本构模型研究现状及发展趋势

从两方面总结了前人关于土体本构关系的成果以及目前的发展状况：一方面,从宏观现象学角度介绍了剑桥模型、弹性－硬化塑性模型以及为描述循环荷载条件下土的本构特性所建立的多重屈服面模型和边界模型;另一方面,阐述了土的微观结构和土微结构力学模型的研究状况。认为今后的土本械模型研究趋势必将与土的结构性研究紧密相联,成为２１世纪土力学的核心。     

青藏高原中部地区表层土壤中多溴联苯醚的分布特征及影响因素

从青藏高原中部地区采集16个表层土壤样品,并对土壤中42种多溴联苯醚(PBDEs)同系物含量、有机碳含量、矿物含量及土壤粒径分布进行了测试分析,主要研究该区域土壤理化性质对PBDEs的含量、分布及同系物构成的影响。结果表明,PBDEs的含量范围为17.03～298.29 ng/kg(干重),其中低溴联苯醚(1～6溴)占总量的90%以上。研究还发现BDE-3在同系物中含量最高,其次为BDE-2和BDE-1。在所有42个样品中BDE-209均被检出,但平均含量仅为1.25 ng/kg。PBDEs成分组成表明它们主要来源于长距离的大气运移。研究还发现粘土矿物对PBDEs的影响结果与土壤有机碳相似,但影响效果更显著。相关性分析结果表明,在高原地区土壤粘土矿物是影响PBDEs分布的主要因素之一。     

利用CT扫描技术进行冻土研究的现状和展望

介绍了CT扫描技术的特点, 回顾了利用CT扫描试验进行冻土研究的历史和现状, 包括研制与CT配套使用的用于冻土的辅助设备、 利用CT数进行冻土内部结构变化分析、 利用CT数定义损伤并进行损伤演化研究、 利用CT图像进行细观结构分析等, 总结了冻土研究领域的代表性成果. 最后, 指出在现有的技术条件下利用CT扫描技术进行冻土研究所遇到的问题、 以及可能的解决办法. 其中, 着重介绍了高质量CT图像的获取、 CT数的变化与冻土试样感兴趣区域内的各组分变化的联系、 冻土CT图像的数字化处理方向. 结果表明: CT扫描技术是现阶段对冻土内部细观结构进行无损检测的最理想有效的技术之一, 借助辅助设备及图像数字化处理, 势必对冻土领域的研究发展起到更大作用.     

广东揭阳市土壤铜的分布特征及其影响因素

以广东省揭阳市土壤为研究对象,测定了1 330个表层土壤样(0~20 cm)和331个深层土壤样(150~200 cm)的Cu含量,据此研究土壤Cu的分布特征和影响因素。利用富集因子、GIS空间分析和方差分析等方法,综合分析了研究区土壤铜富集特征、空间分布特征及其影响因素,遵循国家标准评价了土壤铜污染风险。结果表明:表层土壤铜含量均值为9.49 mg/kg,远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB15618—2018)中Cu风险筛选值(50 mg/kg);表层土壤铜的富集程度处于未富集和轻微富集水平,不存在明显的铜富集情况;表层土壤铜高值区主要分布在榕城区中部、揭西县东南部以及惠来县西部和北部;成土母质和土地利用方式是研究区表层土壤铜含量的主要影响因素,土壤类型对其也有一定影响,不同成土母质中,第四纪沉积物土壤铜含量最高;不同土地利用方式下,建筑用地土壤铜含量显著高于其他土地利用方式;不同土壤类型中,水稻土土壤铜含量最高。     

基于AutoCAD平台土样颗分数据处理样条函数方法

针对土的颗粒大小分析试验中人工计算及绘制颗粒大小分配曲线,并从曲线上查取有关值计算土样不均匀系数Cu和曲率系数Cc的问题,介绍了基于AutoCAD平台采用VB编程语言,应用三次样条函数数学原理进行二次开发,模拟土工颗分曲线,并自动查询、计算出Cu/Cc值的原理和方法。     

青海省土壤有机碳储量估算及其源汇因素分析

收集了青海省第二次土壤普查资料的2 856个土壤统计剖面数据,计算了20世纪80年代青海省土壤0～20 cm和0～65 cm深度的土壤有机碳密度,根据1∶400万数字化土壤类型图,统计了不同类型土壤的土壤有机碳储量。结合本研究采集的105个表层土壤数据,估算了青海省典型地区土壤有机碳近30年来的年均变化量。研究建立了土壤有机碳含量与温度、降雨等气候因子的关系方程,根据青海省土地利用现状估算了不同时期土地利用方式变化对青海省土壤碳源汇转化的影响。结果显示:(1)0～20 cm表土层SOCD20加权平均值为4.509 kg/m2,其值在各类型土壤间差异较为显著,SOCR20为2.953 Pg;0～65 cm的SOCD65加权平均值为13.597 kg/m2,SOCR65为8.904 Pg。由于受气候、土壤类型、植被类型、海拔等因素的影响,青海省土壤有机碳密度的分布呈现自东南向西北递减的带状分布特征;(2)近30年来青海省有机碳含量明显下降;(3)根据气象站的资料,分析了近50年来的年均气温变化趋势,预测在全球变暖背景下青藏高原土壤将表现出碳源效应,而研究区愈加明显的人类活动影响、大面积草地退化等土地利用方式改变也是造成土壤碳释放的主要原因之一。