敦煌莫高窟玉门组砂砾岩风化特征研究

风化是引起莫高窟围岩（砂砾岩）破坏的一种重要病害,严重影响莫高窟的长期保存。为研究莫高窟玉门组砂砾岩的风化特征,选取莫高窟南侧一处崖体为试验点,采用逐层剥离的方法,分别在距崖体侧表面0cm、3cm、5cm、8cm及10cm深度处进行现场声波测试、回弹测试并取样进行X-射线衍射试验和易溶盐试验。试验结果表明:莫高窟围岩在风化作用下强度降低,现场声波测试和回弹测试结果均随着开挖深度的增加而不断升高;砂砾岩胶结物的主要矿物为石英、方解石、长石、白云石、石膏等,主要黏土矿物是绿泥石;其可溶盐主要包括Na₂SO₄、NaCl、CaSO₄等。同时结合气象数据及试验结果,分析了影响岩体风化的主要因素,初步讨论了岩体的风化机理,包括:（1）温度应力引起岩体结构破坏和裂隙发育;（2）胶结物中的主要矿物方解石易于发生水化作用,转化成易溶的Ca（HCO₃）₂,发生迁移,破坏岩体的胶结结构;（3）盐风化也是岩体风化的一个重要方式,Na₂SO₄、CaSO₄等可溶盐在水汽作用下发生溶解、结晶及水合作用,体积膨胀,对孔隙壁产生较大压力,致使岩体颗粒之间联结减弱,结构破坏,裂隙发育。     

一种基于SEM图像研究土体颗粒及孔隙分布特征的分析方法

以4处渤海海岸带黄土SEM图像为研究对象,以宏观孔隙比作为分割阈值选取的主要参考标准,基于颗粒/孔隙及裂隙分析系统(Particle/Pore and Crack Analysis System,PCAS)对海岸带黄土SEM图像进行颗粒与孔隙的划分,分别获取了颗粒及孔隙的长度、宽度、等效直径、排列方向、形状系数、周长、面积等一系列微结构参数,完成了海岸带黄土微结构的定量化研究;根据研究结果,以等效半径作为主要参考,提出了一种获取粒径或孔径小于75μm的颗粒或孔隙的分布曲线的方法,可得到与密度计法及压汞法试验结果相似性较高的累计曲线,其结果可作为密度计法及压汞法试验的补充研究方法。     

碎石土地基湿陷性研究

主要以甘南330 kV变电所碎石土地基的现场浸水载荷试验和室内实验为基础,根据湿陷变形的特征,分析了影响碎石土地基湿陷变形的主要影响因素,探讨了碎石土地基的湿陷机理。认为碎石等大骨架颗粒与细粒胶结物相填充的特殊结构是碎石土地基湿陷最主要的原因。碎石土由于浸水骨架颗粒之间抗剪、抗压强度降低而导致碎石土结构破坏,随之填充在骨架颗粒之间的细颗粒产生二次湿陷,两者引起土体体积减小所导致。     

单体土遗址地震动力响应分析——以山丹县刘富寨敌台为例

我国西北地区遗存有大量的单体土遗址,时刻遭受地震等各种灾害的威胁。因其种类繁多,形式各异,很难以一个确定性的模型或计算方式来获取较为准确的结论。为更好地研究及保护单体土遗址,以山丹县刘富寨敌台为例,采用FLAC3D软件对其进行地震动力响应分析,包括位移、应力以及地震波的加速度放大效应。研究结果表明:在实测双向地震荷载作用下,敌台产生了一定的永久位移,且以竖向位移为主(主要由水平地震荷载引起);敌台内部裂隙处产生了拉应力集中,且其接近抗拉强度;地震加速度放大效应随高度增加而强烈,以竖向加速度更为明显;裂隙对竖向位移的产生具有强烈的不利影响,同时裂隙处加速度放大系数最大,但会弱化相邻测点的放大效应。     

基于改性糯米灰浆的3种锚杆锚固性能对比研究

锚固浆液的类型及其与杆体、土体的兼容协调性问题是土遗址锚固领域的研究焦点。由糯米浆为胶凝主材和由黏土、粉煤灰为填充料组成的改性糯米灰浆与木锚杆、玻璃纤维增强塑料锚杆、钢筋锚杆组成了3种锚固系统。通过对3种锚固系统的原位锚固、拉拔试验和界面应力-应变监测,分析比较了3种锚固系统的破坏模式、极限荷载、荷载-位移特征,剖析了杆体-浆体界面应力分布传递规律和界面测点应变对荷载时步的响应程度。在初步分析其锚固机制的基础上,最终得出了此类基于改性糯米灰浆的3种锚固系统的锚固性能的优劣完全取决于杆体-浆体的受力机制、变形和强度特征所决定的力学兼容性的结论。该研究成果为以糯米浆为主材的改性浆液在土遗址锚固领域中的应用提供了依据和参考。     

土遗址顶部风化层加固试验研究

中国西北气候干旱,自然环境恶劣,表层严重风化使该地区土遗址逐渐消失殆尽。基于此,本文以糯米浆和SH作为注浆浆材在现场加固土遗址顶部薄弱风化层,通过微型贯入仪、红外热成像仪、声波仪等仪器及模拟雨淋试验检测加固后的力学强度特征及耐久性能。并在室内制作重塑样测量单轴抗压强度、波速、崩解速率与现场实验结果对比。结果表明,SH加固后的土遗址表面抗压强度、抗水侵蚀能力均优于糯米浆的加固效果。当注浆孔径为25mm时,各浓度浆液渗透半径最大。用2%SH浆液加固后,抗压强度提高了2.6倍,抗崩解能力提高了1.63倍,因此2%SH浆液可以作为防风化加固材料最佳选择。     

高分子材料SH渗透加固遗址土的效果研究

西北地区的土遗址由于外界环境对其破坏作用以及自身的物理力学性能相对较差的原因,导致其逐渐消失。对土遗址坍塌、掏蚀等部位,可以采用拌和回填的方式进行恢复,而表面风化则需要喷洒或钻孔注浆进行加固。本文对经高分子材料SH渗透加固后的遗址土的抗崩解能力、抗干湿循环能力、抗冻融循环能力以及NaCl易溶盐的迁移特点从质量损失率的角度进行研究分析,发现经SH渗透加固后抗崩解能力大大提高、抗干湿循环的能力随干密度的增大而增大、抗冻融循环能力变化受含水率和干密度共同影响,干密度越小,平衡含水率值越大、SH能够抑制水分向土体上部迁移,最后对以上各种试验现象进行合理的解释。     

基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析

运用有限元强度折减法进行边坡的稳定性分析,同时运用简化bishop法对比结果,发现运用强度折减法进行边坡稳定性分析时,伴随着折减系数的增大,边坡的坡顶水平位移最初缓慢增大,但当折减系数接近边坡的安全系数,坡顶水平位移突然急剧减小,边坡的塑性区也伴随着折减系数的增大,从无到有,直到基本贯通。运用简化bishop法计算的结果和强度折减法的结果对比后得知,两者计算得到破裂面基本一致,但是简化bishop法得到的安全系数偏于保守。     

基于Morgenstern-Price法的南京大报恩寺地宫稳定性分析

处于中国南方潮湿多雨环境下的古代土遗址,易受雨水的冲刷和浸渍而导致土质松散及崩塌。本文以南京报恩寺地宫、塔基保护技术为研究对象,通过现场试验和变形监测,分析影响其稳定的因素并运用M-P法对其稳定性进行了计算,提出了适用于地宫加固的方案。     

高分子材料SH固沙性能与微结构相关性研究

SH作为一种环保型、节约型有机高分子固化材料,用于沙漠治理具有广阔的应用前景。采用不同浓度SH、不同加固方式对沙体进行加固,加固后沙体微结构会发生变化,其物理力学性能也会出现显著变化。通过图形处理软件对固化后沙体的SEM图像进行计算分析;利用多元逐步回归分析方法对其性能参数与微结构参数之间的相关性进行计算,并对其相关性进行分析评价。计算结果表明,二者之间存在着良好的相关关系,各向异性、等效直径、扁圆度、充填比和面积比是对固化沙土力学性质影响较为显著的5个微结构参数。从微观角度证明了SH是一种较为理想的高分子固沙材料。