强震条件下谢家店滑坡碎屑流发生机制试验研究

谢家店滑坡是5.12汶川大地震触发的较为典型的高速远程滑坡之一。通过滑坡岩体碎屑动荷载力学试验以及微结构特征分析,初步探讨了强震条件下滑坡碎屑流发生的动力学机制。结果表明:红色正长花岗岩的空隙和裂隙的发育程度均高于黑褐色砂岩;随着应变速率的增加,两种岩石的抗剪强度都有相应增加的趋势,且黑褐色砂岩的强度高于红色正长花岗岩;在加载速率持续增长的情况下,两种试样抗剪断强度拟合直线斜率相同,故强度增长速率相等;汶川地震使两种岩石均达到了其抗剪强度,所以岩体的剪切破坏是导致该滑坡发生的主要原因之一。     

加气硅化黄土的微结构研究

采用扫描电镜、数字图像方法和表面积孔隙分析仪研究了天然黄土和固化龄期13,19,24 a加气硅化黄土的微结构和孔隙特征。结果表明：天然黄土和加气硅化黄土的微结构均以粒状架空结构为主;加气硅化黄土架空孔隙内充填有少量凝胶;这些凝胶附着在骨架颗粒表面,增大了颗粒间的接触面积。与天然黄土相比,硅化黄土孔径分布基本无变化,平均孔径、面积比和孔隙体积没有降低,但孔隙表面积从17.810 4 m2/g 增加到27.473 5 m2/g。加气硅化黄土的机制是保持黄土架空孔隙基本不变,通过凝胶薄膜强化了黄土微结构中胶结物的强度,将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体,消除了黄土的湿陷性,并提高了其工程力学性能。     

土工格栅加筋粉煤灰改良黄土力学特性研究

随着西部黄土地区城镇化进程的加快,填挖结合的新增用地方式要求地基处理技术需要重点解决填方区的强度与变形问题。论文将粉煤灰作为改性填料对黄土进行改良,通过直剪试验、三轴试验、湿陷试验与扫描电镜试验,分析不同粉煤灰掺入比条件下加筋与未加筋黄土试样的强度变化规律、宏观破坏特征和微结构特征。结果表明:采用粉煤灰改良和土工格栅加筋后,黄土的最优含水率增大,最大干密度降低。当粉煤灰掺入比λ=20%时,加筋改良效果最好,黄土的峰值强度、残余强度和等效内摩擦角均有大幅提高,侧向变形显著减小,且能有效降低其湿陷性。微结构分析表明:粉煤灰对黄土的改良主要体现在颗粒直接填充和化学结晶体交织成的网状填充两种类型的强化作用,改良后黄土的孔隙率与孔隙尺寸均有所下降。研究结果可为黄土地区填方边坡与填方路基的改良加固提供参考。     

长期注水对致密砂岩油藏岩石力学性质影响机制研究

注水开发是致密砂岩油藏增产的重要手段,长时间注水会改变地层岩石物理力学性质,影响油井产量。为探究长时间注水对地层岩石物理力学性质影响的微观机制,选取同一储层已注水15a及尚未注水岩芯进行对比试验分析。通过试验得到了注水前后地层岩石在弹性力学参数、矿物成分、微观孔隙结构等方面的差异。长时间注水后,岩石矿物成分及内部结构发生变化,主要表现为黏土矿物及方解石含量降低,岩石颗粒间填充物及胶结物大量减少,中小孔隙发育为大孔隙,孔隙度增大,进而导致致密砂岩力学性质弱化,变形能力增大。     

基于微结构模拟的土体自相关距离分析

土体具有显著的空间变异性,描述土体空间变异性的重要指标是自相关距离。提出基于土体微结构模拟的方法来求解土体的自相关距离。在生成土体的微结构数值模型时,对四参数随机生长法（QSGS法）进行改进,考虑土体的粒径分布信息,使得生成的土体微结构更加合理。改进的四参数随机生长法（MQSGS法）所需的输入参数可以结合土体的扫描电镜试验及粒径分析试验获取。基于生成的土体微结构数值模型,即可计算土体的2点自相关函数,再通过曲线拟合即可求解土体的自相关距离。研究表明：与QSGS法相比,采用MQSGS法生成的土体微结构更加符合自然界的真实土体;基于MQSGS法生成的微结构数值模型计算得到的土体自相关距离略小于QSGS法得出的自相关距离。     

多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系

吐鲁番交河故城台地多元层状土质边坡由于风蚀而形成空腔的现象表明,不同类型的土具有不同的抗风蚀能力,抗风蚀能力的强弱是多因素影响的共同结果,微观结构是其中一个重要内因。风蚀速率是表征土抗风蚀能力强弱的重要物理量,研究运用风洞试验、微结构分析等手段揭示了风蚀速率与颗粒面积比、颗粒圆度、孔隙等效直径、孔隙充填比等微结构特征参数之间的良好对应关系;进而采用相关分析法分析并证实风蚀速率与各特征参数间的良好相关关系,应用回归分析方法建立3个试验风速下风蚀速率与单个参数和多个参数之间的回归方程,验证了微结构特征对土抗风蚀能力有显著影响,进而为土抗风蚀能力的评价提供了微观依据。     

一维固结条件下黏土微结构再造过程研究和描述

采用冷冻制样方法,对不同固结压力作用下得到的重塑黏土压缩试样进行了真空干燥,对其水平截面、45o截面和垂直截面上获得的SEM照片域微结构参数进行了研究。对简单微结构参数的研究表明,随固结压力增大颗粒体所占比重越来越大。对合成微结构参数的研究包括主成分分析和聚类分析两方面,结果表明,随固结压力增大,第一主成分指标近似线性增大;不同固结压力作用下的样品具有明显的聚类特征,且类内距离随固结压力增大逐渐增大。在建立各种土力学关系时,可以考虑纳入合成微结构参数而并非简单微结构参数,以反映土微结构的整体特征。     

多元逐步回归分析应用于固化土强度与微结构参数相关性评价

用石灰固化不同含盐量的滨海盐渍土,固化后土微结构参数发生了变化,力学强度大幅度提高。多元逐步回归分析计算结果表明二者之间存在着良好的相关关系,颗粒粒度分维、颗粒定向分维、等效直径、扁圆度和面积比是对固化土力学强度影响较为显著的5个微结构参数。借助土微结构参数与强度间的相关性计算分析,从另外一个角度验证石灰对滨海盐渍土的固土作用。     

黏性土力学强度与微结构动态环境能场内在关联分析

通过两组不同含水率的黏性土分别在快浸、慢浸、冻融、不同应力条件下的试验,讨论了黏性土力学强度特性与其微结构动态环境能场的本质关联,分析研究了黏性土微结构动态环境能场、外部环境条件变化与其内在介质环境变化之间的密切关联。结果表明,水的浸入对土的微结构特性影响至关重要,对土的抗剪强度的影响明显高于土的变形特性,偏湿土和受振动的土击数越多,对土的初始结构损伤越厉害,但土的后期结构强度有所提高。分析表明冻融对土的微结构破坏最为严重,其次是慢浸。     

制备矿物岩石超微薄片的试验研究

为了能在电子显微镜及高倍偏光显微镜下仔细地观察和研究岩石及矿物的微结构、微裂隙、微成分以及微细矿物的包裹体和晶体结构的微变化(例如双晶滑动及弯曲等现象),需将矿物或岩石制备成厚约一张米的薄片(简称超微薄片),进行观察和研究。这对进一步了解和探索岩矿微观结构的变化及受