粒径对土持水性能的影响

 进行不同粒径土样的持水特性试验,对吸湿与脱湿过程中的土–水特征曲线与滞后现象进行分析,探讨粒径对土持水性能的影响。利用D. G. Fredlund和A. Xing的土–水特征曲线模型对试验数据进行拟合,得到模型拟合参数与土–水特征曲线参数的定量关系。结果表明：参数a与进气值呈线性增加趋势,参数m随着残余基质吸力的增大而减小,参数n也随着减湿率的增大而减小。随着有效粒径的增大,进气值、进水值、残余基质吸力在半对数坐标上均随之呈现线性减小,减湿率呈二次函数增长。滞后效应随着有效粒径的增大而减小,同样随着粒径级配累积曲线斜率的增大而减小。     

关于持水特性曲线研究的几个问题

对持水特性当前的研究中存在的3个问题进行了分析讨论,指出持水特性是非饱和土的本构关系之一,它不能代替其他本构关系;用研究本构关系的观点、理论和方法探索持水特性可提升研究水平;不同类别、不同地区土的持水特性曲线形态差异很大,用现有文献中的任一经验公式都难以描述,用试验方法确定具体对象的持水特性曲线是有效可靠途径;通过改进测试吸力技术和试验方法可以显著缩短测定持水特性曲线的历时;工程中经常遇到的填土、黄土、膨胀土、红黏土等在工作环境下的实际吸力不超过1500k Pa,而对土的变形和强度影响比较显著的吸力范围就更窄,没有必要花费很长的时间去测定全吸力范围的完整持水特性曲线。     

基于颗粒级配曲线预测非饱和土持水曲线的物理方法

持水曲线模型中若含有未知经验参数,则可能会降低对持水曲线预测的可靠度。为此,对土样颗粒级配曲线上划分的粒组分别构建形如立方体的天然土颗粒以及理想球体颗粒集合体,依据这两者的几何特征和物理性质推得其比例关系;基于粒组信息、干密度以及土粒密度提出了计算土孔隙半径和持水曲线的物理方法,无需引入未知经验参数。最后,利用非饱和土水力特性数据库UNSODA中40个土样的持水试验结果对该方法进行了验证,通过计算基质吸力预测值及其实测值之间的均方根残差(RMSR)发现物理方法的RMSR在0.179~0.833范围内变化,并对其中37个土样的持水曲线预测精度优于含有两个未知经验参数的传统Arya模型。     

全吸力范围内固化土的土–水特征曲线试验研究

由于降雨–蒸发、水位升降等原因,固化土作为人工填土或路基材料等进行资源化利用时其含水率常处于周期性变化状态,对其持水特性的研究具有较强的理论和工程应用价值。目前有关固化土的土–水特征曲线(SWCC)的研究较少,尚未得到全吸力范围内统一、明确的固化土的土水特征曲线以及固化土的持水特性规律。采用压力板法、滤纸法、蒸汽平衡法3种试验方法,测量吸湿与脱湿2种不同路径下全吸力范围内固化土的土–水特征曲线。结合电镜扫描试验和压汞试验,对不同水泥掺量固化土的土–水特征曲线以及持水特性进行分析研究。试验结果表明：随着水泥掺量的增加,固化土的孔隙分布更加均匀,土颗粒之间大孔隙逐渐减少,孔隙体积变小,固化土的持水能力提高。固化土在脱湿与吸湿路径下的土–水特征曲线具有明显的滞回现象,随着水泥掺量的增加,水化产物增多,土颗粒团聚体表面粗糙度变大,固化土的滞回效应愈发明显。     

风化花岗岩边坡工程特性研究

花岗岩在我国沿海山地地区广泛分布,但不同地区的花岗岩的力学性质具有不同差异,有针对性地研究风化花岗岩的特性,对边坡变形和破坏问题具有很大意义。以淮河西路道路工程为例,通过工程实践等手段研究花岗岩残积土层的工程特性及相关的物理力学性质,探讨研究风化花岗岩边坡工程特性,为类似工程提供借鉴。     

干湿循环作用下非饱和土的持水特性研究

以干湿循环作用下非饱和土的持水特性为研究对象,通过采用滤纸法、非饱和固结仪法,针对三种初始干密度的试样,研究了土—水特征曲线的变化特征,依据试验结果,得出了一些有意义的结论。     

容县花岗岩风化土渗透性及其渗透模型研究

渗透性会对土体工程地质特性与力学行为产生较为重要的影响,渗透系数作为土渗透性强弱的定量指标,不仅综合反映了水在土体孔隙中流动的难易程度,同时也是进行渗透计算时必须用到的一个基本参数,要对渗透系数进行理论估算相当困难。以容县花岗岩风化土为研究对象,取原状土样与压实重塑土样进行渗透试验和压汞试验,通过对容县花岗岩风化土的渗透性进行研究,将已有渗透模型与宏观参数建立联系,将微观模型与压汞试验数据进行结合,提出改进渗透系数估算模型。     

棉杆纤维轻量土持水特性与冻融特性研究

针对路面地基换填土层,设计掺棉杆纤维轻量土作为换填材料,开展离心吸力试验与冻融循环试验,研究了轻量土持水特性与抗冻特性。探讨了棉杆纤维轻量土持水特性受水泥含量、棉杆纤维含量的影响规律,全过程含水量随吸力呈"不变-快降"变化,吸力10 kPa为含水量变化拐点;对比得知轻量土与黄土在吸力40 kPa临界点前,黄土含水量高于轻量土,临界点后则相反。研究发现轻量土密度、强度和冻融循环次数呈递减至稳定变化;高冻融循次数下参数稳定,循环次数在前10次时,抗压强度降低幅度为34.2%,之后强度稳定在63.5 kPa。该研究成果可为棉杆纤维轻量土在路面地基中设计应用提供一定参考。     

不同制样方法非饱和土的持水特性研究

以一种黏土为研究对象,对其压实样和预固结样进行一系列的持水特性试验和压汞试验,研究了不同制样方法对持水特性和内部孔隙结构分布的影响及在不同各向等应力作用下的持水特性。结果表明:预固结样的内部孔隙分布为单峰孔隙结构,孔隙大小分布较为均匀;压实样则为双峰孔隙结构,但压实样在20 k Pa的竖向压力作用下浸水饱和后,其内部孔隙分布变为单峰孔隙结构。此外,在相同各向等应力条件下初始孔隙比相近的预固结样和压实样的持水特性试验结果表明,预固结样的进气值要比压实样的大,其原因是前者孔隙分布较均匀;其次,受各向等应力越大的预固结样其进气值越大。最后,利用压汞试验的结果对预固结样和压实样的脱湿段的持水曲线进行了推算,并与实测值进行了对比。     

压实度对膨胀土持水性能的影响研究

以广西南宁膨胀土为研究对象,采用压力板仪试验测定膨胀土SWCC曲线,研究五种不同压实度对膨胀土持水性能的影响规律。试验结果表明:不同压实度对膨胀土持水性能的影响在低基质吸力范围内(0 kPa～50 kPa)更明显;当基质吸力范围在0 kPa～50 kPa时,压实度越高,膨胀土持水性能越好;当基质吸力增加至50 kPa以上时,压实度对膨胀土持水性能的影响较小,不再是膨胀土持水性能的主要影响因素。     

全风化花岗岩地层脉动灌浆控制防渗机理研究

针对全风化花岗岩地层的基础防渗加固,传统灌浆工艺限制于结构松散难以成孔起压,加剧了地基处理的难度。提出采用"钻灌一体,脉动灌浆"技术工艺;并利用数值模拟实现了不同脉动周期压力、钻灌时间控制参数下浆液渗透扩散规律及脉动周期压力下地层应力–应变的过程分析,通过脉动和稳压灌浆的浆液扩散与防渗影响范围对比,揭示了脉动灌浆防渗控制机理,得出了灌浆参数;结合黏土水泥浆灌浆材料进行了现场工程试验,现场试验验证了控制参数的合理性。试验表明,1.5~2.0 MPa脉动灌浆压力下,单排孔布设间距1 m,常规吕荣试验检查孔段次统计,透水率<2 Lu的占70%;疲劳吕荣试验透水率<3 Lu的比例为97%,透水率稳定区间为0.5~2.4 Lu;破坏吕荣试验透水率稳定区间为2~8.5Lu。灌浆后全风化、强风化地层的岩体完整性均有不同程度的提高,声波提升幅度范围为17.3%~52.5%。检查孔取出的芯样较完整,芯样抗压强度平均达7.3 MPa,且灌浆过程地层抬升小。研究成果对于全风化花岗岩以及同类地层具有较强的应用性,为此类地层防渗处理提供了一个可借鉴的工程案例。     

花岗岩地质成因矿物成分文献综述

研究结果表明:花岗岩地质成因有三大类:①与物质来源结合;②与构造环境结合;③与大陆动力学结合,同时还存在按其他方法分类.花岗岩主要由长石、石英、云母等构成,不同种类花岗岩其矿物成分比例也不尽相同,可以通过电镜扫描、X衍射等实验得到含量.不同矿物成分其力学性质也不尽相同,目前花岗岩对矿物成分与力学性质之间关系的研究仍未成...     

冲击荷载作用下花岗岩残积土的动力损伤与破坏机理

为调查冲击荷载作用下花岗岩残积土的力学行为,开展了不同冲击频率(3～15 Hz)和振幅(100～400 kPa)影响的循环冲击试验,分析冲击荷载引起的超静孔隙水压力和变形的发展规律。结果表明:振幅和频率的影响均存在临界值,振幅与频率超过临界值时,土体损伤强烈会引起强度迅速衰减。低频与超高频冲击下更易产生较高孔压,从而导致有效应力降低进而引起强度下降。根据冲击应力与应变的滞回曲线的形态特征提出了花岗岩残积土冲击动力损伤的3个定量评价参数,并据此提出了3种冲击破坏类型与辨识方法,指出冲击能量耗散引起的结构损伤及塑形变形累积是花岗岩残积土产生冲击破坏的根本原因,其影响程度取决于土的原始结构强度与微观裂隙发育程度,也与冲击模式和应力水平导致的裂隙扩展规律和塑性累积变形大小有关。工程实践中应查明土体在冲击荷载下的临界振幅与临界频率,尽可能避免采用高振幅与低频率及超高频率荷载冲击土体。研究有助于了解冲击荷载的作用规律和土体力学响应,为中国花岗岩风化地层的施工与设计提供科学理论指导。     

金刚石钻进能量在风化花岗岩地层中的变化特征

利用钻进过程监测系统在风化花岗岩地层中的试验数据对钻进系统的动能、轴力功、黏滞能耗及钻进总能量进行了分析。研究表明,钻具系统的动能在钻进能量中占主导地位,轴力功与黏滞能耗所占的比重很低,钻具系统的动能以及钻进总能量与岩石的风化程度呈负相关,轴力功与岩石的风化程度呈正相关,说明钻进能量与岩石风化程度具有很好的响应关系。最后,从破碎单位体积能耗的观点出发,分析了钻进比功与岩石风化程度之间的关系。研究表明,在全风化及强风化花岗岩地层中,金刚石旋转钻进比功值明显低于冲击凿碎比功;在微风化的坚硬与极坚硬岩石中,金刚石旋转钻进比功则明显高于冲击凿碎比功。这为金刚石旋转钻进中岩石的实时分级与实时判层提供了新的方法。     

华南产铀与非产铀花岗岩黑云母矿物化学特征研究综述

花岗岩型铀矿是与花岗岩存在密切空间联系和成因联系的热液铀矿。研究表明,花岗岩型铀矿的形成与特定花岗岩有关,黑云母的矿物化学差异在评价花岗岩铀成矿潜力的过程中具有重要意义。本文通过综合论述近年来产铀性花岗岩中黑云母矿物化学进展,探讨黑云母的矿物化学特征在花岗岩产铀性研究中的意义。研究结果如下:(1)相较于同时代非产铀花岗岩,产铀花岗岩中的黑云母多为铁质黑云母和铁叶云母,产铀花岗岩的黑云母明显更富铁。(2)从黑云母铁镁指数来看,产铀花岗岩大多小于0.38,为改造型花岗岩,其原岩来自地壳,属S型花岗岩。(3)黑云母结晶温度和氧逸度也是评估热液成矿潜力的另一重要指标。产铀花岗岩的黑云母结晶温度和氧逸度普遍低于同期非产铀花岗岩。(4)黑云母的氟质量分数也是造成同期相邻花岗岩产铀能力差异的原因,氟质量分数越高,越有利于熔体中铀的富集从而导致富铀矿物的结晶。     

香港充填土风化花岗岩场址勘探中的界面识别研究

针对香港充填土风化花岗岩场址勘探,在液压旋转钻机上安装钻孔过程监测系统(DPM),对有效轴压力、钻具转速、冲洗压力、钻头位移及穿孔速率进行了实时监测。采用变斜率作为显著性指数,对地层中的主、次界面进行了识别。t-检验表明:DPM系统对岩土界面识别的置信度为99%。此外,对穿孔参数在界面处的变化分析表明:这些参数随孔深的变化曲线在界面处存在不同涨落,轴压力和穿孔速率对界面上岩石强度变化的响应度为81.82%。     

雷州半岛玄武岩残积土的工程地质特性研究

雷州半岛玄武岩残积土属于区域性特殊土,全面系统地评价玄武岩残积土的工程地质特性对于该地区建设、地质工程勘察具有重要指导意义。玄武岩残积土是由玄武岩经过长期缓慢的风化分解与红土化作用形成,土层分布具有上细下粗的结构特征。黏土矿物以高岭石类为主,含有较多的游离氧化铁、铝。微观结构以凝块和絮凝结构为主,粒径小于1 μm的微孔占总孔隙70%以上。特殊的物质构成与结构形态导致其具有高孔隙率、低密度、高液限的物理特性,但强度较高的力学特征。该土的膨胀性小,但收缩性较大,夯击压实效果差,抗水性差,浸水饱和后力学性质劣化明显,同时对温度与湿度等环境因素敏感,在炎热多雨的气候影响下,颗粒间胶质容易发生脱水老化,导致结构强度减损,微观尺度上结构扰动、破坏,遇水产生严重的崩解现象与较大的湿陷变形,实际工程应关注强收缩势与降雨积水引发的工程灾害。     

琼北地区玄武岩风化土工程物理力学特性评价

针对玄武岩风化土的特征,通过琼北地区几个工程勘察实例,对其成因和化学成分进行了分析,参照平板载荷试验结果对比,给出了两种玄武岩风化土的地基承载力建议值。     

强风化花岗岩填筑高速公路路堤施工方法

结合具体工程实例,提出了强风化花岗岩填筑高速公路路堤的施工工艺流程,探讨了工程施工要点,阐述了保证工程质量的施工控制措施,以积累强风化花岗岩填筑高速公路路堤的经验。