安徽膨胀土掺石灰改良的试验研究

对安徽省膨胀土进行了综合试验研究。通过掺灰击实试验得出安徽主要膨胀土分布地区土样的最大干密度、最佳含水率与掺灰量的关系。对省内膨胀土的各种不良作用以及改良措施进行研究,为安徽省内工程建设提供必要的数据和合理化建议。     

基于IPP图像处理的膨胀土微观结构定量研究

利用环境扫描电镜（ESEM）获取不同浸水时间下合肥膨胀土的微观结构扫描图像,基于专业图像处理软件Image-Pro Plus（IPP）对膨胀土的ESEM图像进行处理和分析,研究了不同浸水时间下合肥膨胀土的表观孔隙比、分形维数和大小组成情况。研究表明,膨胀土的表观孔隙比随着浸水时间的增大逐渐增大,其增长速率逐渐减小。运用小岛法对土样的颗粒和孔隙的分形维数进行研究,结果表明,膨胀土的颗粒和孔隙均具有明显的分形特征,分形维数在1.1～1.3之间。随着浸水时间的逐渐增大,颗粒的分形维数在减小,孔隙的分形维数在增大,二者呈现相反的变化趋势。对土样的颗粒和孔隙按照大（>5 μm）、中（2～5 μm）、小（1～2 μm）、微（<1 μm）4组进行分类,分析了不同浸水时间下各类颗粒和孔隙占比的演变趋势。     

崇明东滩吹填区黏性土层抗剪强度随时间变化特征及机理

为了对上海市崇明东滩等吹填造陆区域进行工程地质评价,针对崇明东滩吹填区下伏黏性土抗剪强度的变化特点,考虑不同吹填时间,选取由西向东的5个不同吹填区(1949围堰内、1949—1964、1964—1976、1976—1990、1990—1998)内钻孔的黏性土进行剪切试验,分析了不同时期及不同层位黏性土抗剪强度的变化,并对土样进行扫描电镜试验,观察土样的微观结构,从微观结构的角度定性及定量地分析了抗剪强度的变化规律。结果表明：1)黏土在1949—1964吹填区内的抗剪强度最高,在50、100、200、300 kPa竖向压力下的峰值剪应力分别为33.31、46.68、102.10、147.15 kPa,粉质黏土在各级竖向压力的作用下,各吹填区内的抗剪强度差距不大;自西向东,黏土层的抗剪强度指标与粉质黏土层呈现相反的变化趋势,与天然含水率的变化趋势有关。2)自西向东,各吹填区内土样的微观结构有显著变化,黏土层的微观结构从絮凝-团聚状结构向基质状结构变化,粉质黏土层的微观结构呈现骨架-团聚状—基质状—絮凝-团聚状结构的变化趋势。3)结构单元体的平均直径与土样的黏聚力负相关,与内摩擦角正相关,结...     

膨胀土在不同约束状态下的试验研究

用环刀取样，在不同约束压力下进行膨胀力和膨胀率试验，发现约束压力对膨胀土膨胀性有很大的影响，且压力越大，膨胀性越小。在此基础上，还设计了膨胀土的3种不同约束状态下的试验：（1）土样周围与上下端都有约束；（2）土样周围与下端约束而上端自由；（3）土样周围约束而两端自由。试验结果表明，不同的约束状态对膨胀土的含水率、密度、孔隙比和抗剪强度等物理力学性质指标有显著影响，且两端无约束的膨胀土吸水膨胀后，含水率接近其液限，膨胀土最容易沿无约束面发生膨胀变形。试验结果对膨胀土的治理具有重要的指导意义。     

弱膨胀土的膨胀特性试验研究

目前测量土体膨胀力的主要方法有膨胀反压法、加压膨胀法、平衡加压法和恒体积法。基于测量膨胀力的恒体积法,利用TST-55型渗透仪、高精度压力传感器和数采系统改进了测量土体膨胀力的装置,并研究了膨胀土的膨胀特性。试验结果表明,土样初始含水率和干密度对土体的极限膨胀力都有显著的影响,并建立了极限膨胀力与两者之间的关系式;较低初始含水率时,不同干密度的土样在膨胀力达到峰值之后,都有不同幅度的降低,随着干密度的增大而降低的越多,并且发现极限膨胀力降低值与干密度之间在双对数坐标轴上存在线性关系;而在较高初始含水率时,不同干密度的土样在膨胀力达到峰值之后,会保持平稳趋势。极限膨胀力的对数与初始含水率之间具有很好的线性关系,土样吸水量的对数与初始含水率以及干密度均有着很好的线性关系。     

南海海洋土的成份结构和物化性质

本文系统地研究了海洋土的矿物组成、微观结构、胶结物质、物化性质和海水的化学成份。研究的土样采自南海三个海域:涠洲岛、南沙群岛和海南岛。研究结果表明,南海海洋土的矿物成份主要为伊利石、绿泥石、高岭石和石英;主要胶结物质是游离氧化物、碳酸盐和有机质;微观结构复杂多变。以上这些特征是形成海洋土特殊工程性质的主要原因。     

KCl溶液对安康膨胀土膨胀性影响的多因素耦合分析

进行了不同浓度KCl溶液改良安康膨胀土的自由膨胀率试验,分析了不同质量分数的KCl溶液对安康膨胀土膨胀性的影响,进一步对安康膨胀土的膨胀机理作深入的讨论。在自由膨胀率试验中,以加入质量分数为3%、6%、9%及12%KCl溶液的改性膨胀土为研究对象,结果表明:相比于素膨胀土,各浓度的KCl溶液均可以使膨胀土的自由膨胀率降低,土样的自由膨胀率随KCl浓度增大加呈现先降低后升高再降低的波动下降趋势。在3%、6%、9%的添加浓度下,变成弱膨胀潜势的膨胀土,在12%的添加浓度下自由膨胀率达到最低值33%,变为非膨胀土。根据试验结果,从晶层膨胀作用及对其抑制作用、孔隙间盐溶液浓度的变化对安康膨胀土膨胀特性的影响等方面出发,对形成膨胀率波动趋势的四种作用进行了研究,重点分析不同浓度区间内各种作用的主次关系,最后结合晶层扩张理论和渗透理论,提出了膨胀土的膨胀潜势影响关系表达式,并详细讨论了影响膨胀潜势的分项系数,各分项系数在不同浓度区间内的影响作用不同。该表达式可以合理解释安康膨胀土自由膨胀率呈现先下降后上升再下降的波动趋势变化,是由晶层膨胀作用及其抑制作用、孔隙间盐溶液浓度的变化等四种作用之间的相对强弱决定的,从而弥补了晶层扩张理论的不足。     

潭邵高速公路膨胀土特性与外部影响因素的关系

(湘)潭—邵(阳)高速公路要穿越长约22km的膨胀土地带,面临严重的膨胀土自然病害问题。本文通过大量的室内试验,对所取3种膨胀土的膨胀特性与外部影响因素的关系进行了细致的研究。结果表明:膨胀土的起始含水量和干密度是影响膨胀力、膨胀量大小的主要外部因素;荷载的大小对膨胀量的影响也很显著,各土样膨胀量都有随荷载增大而减小的趋势。同时,通过对试验数据的半对数曲线回归分析,得出膨胀土的膨胀特性与外部影响因素的相关关系显著的结论。     

引江济汉工程渠坡膨胀土分级评价量化模型研究

膨胀土的膨胀潜势由于受到诸多因素的控制,其量化分级长期以来都是一个未能得到很好解决的难题。本文以南水北调中线引江济汉工程渠坡膨胀土为研究对象,通过对试验数据的分析,给出了膨胀土分类的建议取值;依据该分类标准,综合人工神经网络、Fisher判别分析以及粗糙集理论3种数学方法,对40组土样的膨胀等级进行了综合性指标的判别分析,通过比较研究,确定了最终的分级结果;根据每种数学方法的判别结果与操作方法,基于理论相对简单、操作简便、易于为广大科研工作者接受的原则,建议优先考虑Fisher判别方法对膨胀土进行分级评判;结合样品的蒙脱石含量,给出了分级标准的建议值,验证了膨胀土分级数学方法的可靠性,从而为引江济汉工程后续开挖渠道段膨胀土的分类及判别提供了理论依据。     

干湿-冻融循环条件下膨胀土的压缩及渗透特性变化规律

北疆供水一期工程穿越膨胀土区域,历经多次干湿-冻融循环后力学特性衰减严重,易产生渠坡局部浅层滑坡和冻胀破坏等现象。为深入研究其劣化机制,通过干湿-冻融循环条件下的压缩试验、渗透试验和SEM微观扫描试验,从宏-细-微观多角度分析其压缩和渗透指标的变化规律。研究结果表明：随干湿-冻融循环次数的增加,膨胀土整体压缩性增大,其压缩曲线可分为拟弹性段与拟塑性段;随循环次数的增加,回弹指数呈波动趋势,压缩指数与循环次数呈指数正相关,与细-微观裂隙呈线性正相关。黏土颗粒在循环作用下组成“团聚体-孔隙-填充颗粒”形式的较松散的临时结构,絮凝结构增加,各向异性减少;土样承受竖向压力时,膨胀土孔隙间距减少,压缩性较大;压力超过固结屈服应力时,团聚体颗粒扁角化、极角频率增加、孔隙压密,压缩性逐渐稳定。渗透系数在循环过程中变化分为缓慢、迅速、稳定3个阶段;渗透系数在第5次循环变化较大,第7次循环后逐渐稳定,与循环次数及表面裂隙率呈正相关趋势。渗透系数与各项微观参数的灰色关联度均大于0.65,微观孔隙率是最主要的影响因素;循环作用下微观孔隙发育明显,形成新渗流通道,渗透系数与微观孔隙率呈线性正相关。     

砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究

土体的微观结构是决定其工程特性的重要内在因素,但对于砂土而言,如何制备适合微观分析的样品以及快速准确量化结构参数一直面临诸多挑战。为此,提出一种真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术,该技术可在有效去除土样水分的同时保持样品原状结构不被扰动,并可用于后续加工处理。针对不同粒度的砂土样品,分别使用扫描电子显微镜和光学显微镜对制备的试样进行观察,基于自主研发的土体微观结构定量分析系统SMAS对拍摄的照片进行精细量化分析,提出了由土颗粒数量、颗粒周长、表观孔隙率、形状系数、等效直径、分形维数和形态比等参数构成的量度指标体系对砂土样品微观结构特征进行定量评价。研究结果表明：提出的真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术具有操作简单、稳定可靠等特点,能有效维持砂土的原状结构;比较而言,扫描电镜更适用于粉细砂的微观结构分析,而光学显微镜更适用于中粗砂的微观结构分析;SMAS能有效识别微观结构图像中的土颗粒及孔隙,为定量分析砂土或其他土体的微观结构特征提供了高效的工具。     

The Composition Microstructure and Physico-chemical Properties of Marine Soil in South China Sea

In this paper, mineral composition, microstructure, cementing materials, physico-chemical properties of marine soil are systematically investigated and chemical composition of sea water are analysed. Soil samples for this study are obtained from three areas: Weizhou Island, Hainan Island, Nansa Islands in South China Sea. Experimental results indicate that the mineral composition of marine soil mainly consists of ellite, chlorite, kaolinite and quartz, the cementing materials contains free oxides, carbonate and organic matter, the variety of microstructure is also revealed. The properties mentioned above would be the main causes of special engineering characters of marine soil.     

土的微观结构研究概况和发展

土体的工程力学特性受许多因素的影响,其中土的微观结构特征是重要因素之一,近年来受到许多工程技术人员和科研人员的重视。本文简要地回顾了土结构研究的历史进程,扼要介绍了国外的某些研究内容,成果和我国近几年来对不同代表性土的研究结果。最后,对微结构研究的进一步发展提出了一些看法。     

The Review and Development of the Microstructure Research of the Soil

The engineering mechanical properties of the soil are under the influence of the various factors. The microstructure character of the soil is one of the main factors, concerned by engineering technicians and scientists in recent years. In this paper, the historical development of the microstructure research for the soil is simply retraced. It is mentioned that some contents and results of microstructure research in foreign country and the research results of various representive soil of recent years in our country. Furthermore, the viewpoints about the further research of the microstructure is proposed by the author.     

三轴压缩条件下黏性土微细结构变化的试验研究

工程土体在宏观上所表现出来的非连续性、不均匀性和非确定性等复杂特性,取决于土体微细结构的非连续性和非确定性。在前人相关研究的基础上,通过微细结构观测试验,获取黏性土在受力条件下微细结构特征量的变化情况,研究黏性土在连续受力过程中结构参数变化规律,并将其与土体宏观物理力学性质相结合,从而解释和把握基于细观结构层次上的工程土体特性。     

侵蚀影响下水泥土的力学性质试验研究

港珠澳大桥拱北隧道地处沿海地区,其地下水与海水相连,隧道基底采用粉体喷射搅拌法和高压喷射注浆法等方法进行加固,加固产生的水泥土在海水侵蚀性离子作用下其强度和稳定性会发生变化,从而对工程安全产生影响。根据上述两种施工工艺,制作内部含侵蚀物质和不含侵蚀物质的两种水泥土试块,配制多种不同浓度的单组分的化学溶液来模拟海水侵蚀环境,将制备的水泥土试块置于侵蚀溶液中进行预定时间的短时（≤28 d）浸泡,通过无侧限抗压试验、电镜扫描以及离子色谱测定,分别得到了单组分侵蚀溶液短时浸泡下水泥土试块无侧限抗压强度、微观结构随侵蚀溶液浓度和侵蚀时间的变化规律,以及侵蚀环境中离子浓度随侵蚀时间的变化规律。基于海水化学成分,配制多种不同浓度的双组分的化学溶液来模拟海水侵蚀环境,将制备的内部含侵蚀物质的淤泥质土水泥土试块置于侵蚀溶液中进行预定时间的长时（≥90 d）浸泡,通过无侧限抗压试验得到了双组分侵蚀溶液长时浸泡下水泥土试块无侧限抗压强度变化规律。试验结果可为临时性及长期性水泥土工程的设计及安全维护提供一定参考依据。     

预压作用下软土微观结构试验及弹黏塑性模型研究

为了揭示软土固结蠕变机制,计算软基“工后沉降”,开展了室内模拟真空、堆载以及真空-堆载联合预压加固软土的固结蠕变三轴试验及三轴试验前、后的微观结构试验。建立了能考虑微观结构改变的弹黏塑性(EVP)软土蠕变模型。研究结果表明：原状软土样在真空预压、堆载预压、联合预压3种预压荷载作用下,固结过程和蠕变过程具有耦合效应;土体微观结构参数的改变与宏观工程性质的改变具有相辅相成的关系;EVP模型弱化了具体应力路径的变化,其反映弹性的参数和反映黏塑性的参数可由微观结构参数确定;改进的EVP模型既能计算土体的弹黏塑性变形,也考虑了土体微观结构的变化,能更全面地反映土变形的实质。     

21世纪工程地质学生长点：土体微结构力学

本文认为土体结构对其工程性质有重要制约作用,土的结构性模型的建立已成为当代土力学前沿性课题。提出的“微结构力学”理论与方法体系的建立,将为土体工程地质研究开辟崭新的研究领域和工作空间。文中,作者对“微结构力学”的概念及其研究内容、近期和远期研究课题进行了分析,并提供了开展本项研究工作的技术路线建议。     

土体微结构力学--概念·观点·核心

土体结构对其工程性质有重要制约作用,土的结构性模型的建立已成为当代土力学前沿性课题。“微结构力学”理论与方法体系的建立,将为土体工程地质研究开辟崭新的研究领域和工作空间。对“微结构力学”的概念及其研究内容,近期和远期研究课题进行了分析,提供了开展本项研究工作的技术路线建议。