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。     

高原季节性冻土区砂土液化探讨——以阿克陶MS6.7地震为例

2016年11月25日新疆阿克陶县木吉乡发生MS6.7地震,发震构造为公格尔山拉张系北端的木吉断裂,断裂总长度超过100 km,以右旋走滑为主兼有一定的拉张分量。文章在对震区进行了初步的地震地质灾害调查,总结砂土液化和地裂缝在高原季节性冻土地区的分布及发育特点的基础上,发现:1)在研究区Ⅰ维日麻村的砂土液化主要沿原有泉眼或沿地裂缝发育,沿泉眼形成的砂土液化其喷砂锥的覆盖面积达36.1 m2,占总液化面积的60%,研究区Ⅱ布拉克村的砂土液化则主要是沿草甸的根系喷出,在地表形成大面积的最新涌水结冻特征;2)对研究区Ⅱ布拉克村地裂缝的深度进行统计,反演出区域冻土层厚度,结合探槽揭露的地层剖面,推断冻土层发生大面积地裂缝是因为地震引起冻土层下部融土层发生砂土液化导致土层变形失稳,从而使冻土层发生形变产生一系列规律性的地裂缝。     

砂与黏土混合物强度特性环剪试验研究

为分析砂和黏土混合物的强度特性,将石英砂和高岭土按不同质量比配制试验土样,开展了一系列固结排水条件下的环剪试验。通过设置轴压为75 kPa、150 kPa、300 kPa和600 kPa状态下开展试验,得到土样剪切角与剪切应力的关系曲线。根据试验曲线的峰值剪应力,通过莫尔-库仑准则得到土样的黏聚力和摩擦角。结果表明,砂和黏土混合物的黏聚力在5~18 kPa范围内波动,当高岭土含量为50%时黏聚力值达到最小值。当高岭土含量小于50%时,摩擦角随高岭土含量增加略有减小;当高岭土含量超过50%时,摩擦角随高岭土含量增加而减小的趋势更明显。     

饱和砂土中地下水对标贯击数影响的校正方法

文章通过对北海市２９项勘察工程饱和砂土中标准贯入,重型圆锥动力触探和静力触探资料的分析计算,建立了标准贯入击数值地下水校正的关系式：Ｎ＝Ｎ’＋４．５。探讨了标准贯入击数值偏小及离散性大的原因。     

PFAS污染砂土的电阻率特性试验

PFAS新型污染物是当前环境水文地球物理学的研究热点,但其电阻率特性尚未清楚．为了探究PFAS溶液电特性及砂样含水溶液饱和度与溶液浓度对PFAS污染砂土电阻率的影响．本研究以PFOA为PFAS污染物的代表,设置不同浓度PFOA溶液并改变砂样盒的含水溶液饱和度,利用高密度电法仪监测砂样盒进行电阻率试验,结果表明：（1）砂样被PFOA溶液饱和的过程中,砂样电阻率随着砂样含水溶液饱和度的增大逐渐减小,砂样完全饱和时砂样电阻率值降到最低．对两者之间的关系均可用Archie公式较好拟合,拟合结果的相关系数R2均接近1.(2）在砂样被PFOA溶液完全饱和的状态下,砂样电阻率值会受PFOA溶液浓度的影响．砂样电阻率随溶质浓度的增大呈现幂函数关系的下降,幂函数拟合的相关系数R2值为0.8977,拟合效果较好．（3）在砂样饱和与非饱和过程试验中,砂样电阻率值会随着介质含水溶液饱和度的改变呈相应的动态变化．对于砂样电阻率与介质含水溶液饱和度的关系曲线可以用Archie公式很好的拟合,相关系数R2为0.9980．本研究获取了砂样被PFOA溶液饱和过程中的电阻率数据,并得到了砂样电阻率与多孔介质含水溶液饱和度...     

海洋人工岛抗震性能研究综述

为了拓展海洋资源的开发与利用,近年来我国海洋人工岛屿的建设发展迅速。考虑到所处海域的地震风险与已有震害造成的严重破坏,既有与在建人工岛结构的地震风险不容忽视。针对人工岛结构抗震研究的2个主要问题,砂土液化灾害与结构动力稳定性问题,研究系统地回顾与总结了现有人工岛屿的建设方法、地震灾害以及抗震研究的现状等。并且,在梳理了目前研究的方法与工程问题后,提出了海洋人工岛抗震性能研究中仍存在的问题与研究重点。     

淋滤固结对尾矿砂土作用试验分析

以云南卡房尾矿库为背景,采用单一变量原则,通过淋滤试验,对淋滤过程中淋滤时间,淋滤量以及淋滤液成分控制分析,研究淋滤固结对尾矿砂土固结的影响,得出:在一定范围,尾矿砂土的淋滤固结程度及其抗剪强度指标与淋滤时间及淋滤流量呈正相关,与淋滤液的化学成分也存在一定关系;自重固结作用下的最终沉降量远小于淋滤固结作用下的沉降量,尾粉砂前者沉降量较后者小近80%,尾粉土前者沉降量较后者小约83%,尾粉砂前者的黏聚力、内摩擦角值较后者分别小约37.8%、15.1%,尾粉土前者的黏聚力及内摩擦角值较后者分别小约29.8%、4.8%。     

基于NRS-ISSA-SVM的砂土液化判别模型

针对砂土液化判别中影响因素与砂土状态间映射关系的不确定性及模糊性等问题,在邻域粗糙集(Neighborhood Rough Set, NRS)因素约简的基础上,利用多策略融合的改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA)优化支持向量机(Support Vector Machine, SVM)参数C和g,构建了SVM砂土液化判别模型。以吉林松原地区的42组实例作为总体样本集,其中35组作为训练集,另外7组作为测试集,利用邻域粗糙集对9个影响因素约简得到4个因素,然后输入ISSA-SVM模型进行预测,并进行了约简得到的因素敏感性分析。结果表明：因素约简剔除了冗余属性,降低了模型复杂度;ISSA算法具有极强的探索性、收敛性和局部逃逸能力;相比于其他模型,NRS-ISSA-SVM砂土液化判别模型精度更高,泛化能力更强;建议要判别砂土的液化状态,需要准确查明水位埋深、地震烈度、标准贯入击数,非液化土层厚度这4个因素,尤其是前三个因素。通过易获取的影响因素建立NRS-ISSA-SVM砂土液化判别模型,不仅可准确地判断该区域其余未知点的砂土状态,...     

包裹碎石桩加固的砂土液化机理试验研究

通过分别开展包裹碎石桩加固、碎石桩加固以及未加固的饱和砂土液化振动台试验,对比分析不同加固类型下的抗液化性能,重点剖析包裹碎石桩加固的砂土液化机理。试验表明:振动加载过程中,包裹碎石桩始终保持桩体的完整性与良好的排水性能且其加固模型地基的总沉降量相较于未加固模型地基减少了50%,相较于碎石桩加固模型地基减少了31.8%。包裹碎石桩加固模型排出水量较未加固模型地基提高了33.3%,较碎石桩加固模型地基提高了16.6%;包裹碎石桩加固模型地基的超静孔压值下降显著且地基下层砂土出现未液化的现象;并进一步发现包裹碎石桩的排水加固作用沿土层竖向深度呈递增趋势。因此,可以发现包裹碎石桩加固砂土液化的抗震性能优于碎石桩。     

基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法对场地地震动参数的影响

基于动三轴试验提出的砂土阻尼比确定方法有多种,但其对场地地震动参数影响的研究鲜有报道。为此,以福建标准砂(粒径0.10～0.25 mm)的试验结果为基础,采用规范方法、KUMAR方法、DAS方法、DOYGUN方法和互相关函数方法5种典型阻尼比确定方法给出相应的动剪切模量比和阻尼比;设计单层土场地和多层土场地2种典型工况,采用一维场地地震反应分析波动程序,计算给出场地地表加速度峰值和反应谱,定量评价相应的阻尼比确定方法对场地地表地震动参数的影响规律。结果表明：5种阻尼比确定方法得到的阻尼比对地表加速度峰值的影响程度随输入地震动加速度峰值的增大而不断增大,同时对多层土场地的影响明显高于单层土场地;采用5种方法确定的阻尼比计算的反应谱差异性在单层土场地时相对较小,而在多层土场地时有明显的差别;与规范方法相比,4种阻尼比确定方法计算反应谱的最大相对误差可达-35%。因此,有必要采用离心振动台试验结果进一步检验基于动三轴试验的砂土阻尼比确定方法的合理性,为场地地震反应分析提供可靠的阻尼比参数。