桂林地区酸 、碱污染红黏土力学效应弱化试验研究

为了研究酸、碱污染对红黏土力学性质的影响,分别使用酸(HCl)溶液和碱(NaOH)溶液对桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑酸浓度(0、1%、4%、8%)和养护时间(7,14d),碱浓度(0、4%、8%、12%)和养护时间(7,14d)双因子因素,通过室内试验,包括固结试验、三轴试验(UU)和直剪试验(快剪),分析酸碱污染对桂林雁山红黏土压缩性指标和抗剪强度指标的变化。试验结果表明:1)红黏土在HCl和NaOH中浸泡后,其压缩模量、黏聚力与内摩擦角逐渐减小,且随着酸、碱浓度及养护时间增加,减小的幅度增大;2)对比经HCl和NaOH浸泡红黏土,在相同养护时间下,经HCl浸泡红黏土的压缩模量、黏聚力的变化程度大于经NaOH浸泡红黏土的变化,内摩擦角反之;3)随着养护时间增加,经HCl浸泡的红黏土黏聚力与内摩擦角的变化程度小于经NaOH浸泡红黏土的变化,压缩模量反之。对试验结果分析后认为:在酸碱溶液作用下,红黏土的化学成分、颗粒大小及形状都将发生变化,使其原本稳定的结构状态发生改变,导致桂林地区酸碱污染红黏土力学效应弱化。     

强酸对柳州红黏土物理力学特性的影响

为了确定酸污染对红黏土物理力学性质的影响,使用盐酸溶液对柳州地区红黏土进行浸泡,分析浸泡后红黏土的物理力学指标的变化,试验结果表明:随着浸泡的时间及浓度的增加,土中黏粒百分含量和液塑限增大,而比表面积和游离氧化铁含量降低;由于浸泡后柳州土的孔隙比有较大增加,压缩系数和渗透系数增大。对试验结果分析后认为,土性的变化源于强酸环境中游离氧化铁等物质发生溶解引起土体团粒崩解,黏粒的双电层及微观组构类型均发生了显著改变,各种物理力学指标是微观变化的宏观响应。     

氯盐和硫酸盐对遗址土体颗粒级配和界限含水率影响的对比

为了探讨盐分对遗址土体颗粒级配和界限含水率的影响,通过室内试验,对洗盐后的素土分别以0(素土),0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%的梯度加入NaCl,Na_2SO_4两种可溶盐,测试特定盐分质量分数和类别的含盐土的颗粒粒径分布和界限含水率的变化.试验结果表明:盐分对遗址土体的颗粒级配有一定的影响,尤其对黏粒占比的变化影响显著,随着盐分质量分数的增大,分布在细粉粒和黏粒范围内的颗粒占比相对减小,分布在粗粉粒和砂粒范围内的颗粒占比相对增加,并且Na_2SO_4盐对土体颗粒级配的影响比NaCl盐的显著;随着盐分质量分数的增大,含盐试样的液限含水率、塑限含水率以及塑性指数均逐渐减小,试样由粉质黏土变为粉土,由于盐分的加入,盐分作为电解质对土粒产生团聚作用,黏粒被吸附,使得试样中黏粒占比相对减少.     

桂林地区酸污染红黏土力学效应弱化试验

选取具有代表性的桂林市雁山区红黏土作为试验土样,以盐酸为酸污染物,配置3种不同质量分数的酸溶液,将盐酸溶液的质量分数和红黏土在酸溶液中的浸泡时间作为影响因素,对酸污染红黏土的力学性质进行了研究,以揭示酸污染红黏土力学效应弱化机理。研究结果表明:酸污染红黏土的压缩性增强,抗剪强度降低,黏聚力减小,且随着盐酸质量分数的增加和浸泡时间的延长,这种弱化更加明显。污染红黏土中Fe2O3和Al2O3的减少、Si O2的增加、Ca CO3和MgCO3的溶解及离子交换,是导致污染红黏土力学性质弱化的根本原因。     

不同初始条件下土体污染后的物理力学性质变化实验研究

土体的物理力学性质在受污染后会发生改变,同时也受到不同初始条件的影响。通过室内土工试验研究不同含水率、颗粒及矿物组成等初始条件下土体受重金属及汽油污染前后的主要物理力学性质变化规律。结果表明:随着初始含水率的增大,污染前后土体的密度均增大,当初始含水率低于最优含水率时,污染前后粉质黏土的密度变化率更大;当土体初始含水率低于最优含水率时,随着初始含水率的增加,污染粉质黏土的塑限增大而液限减小;高于最优含水率后,塑限减小而液限增大;污染前后粉质黏土的压缩系数及其相对变化率随着含水率的增大均呈增大趋势;粉质黏土的黏聚力污染前随着含水率的增大而减小、污染后则随着含水率的增大总体上呈现先减小后增大的趋势;污染前后内摩擦角均随着含水率增大而降低,低含水率时下降速率较缓,大于最优含水率后下降速率增大。土体颗粒及矿物组成对污染物污染效果也有很大的影响,总体而言,细砂相较粉质黏土在同样初始含水率及污染物作用后物理力学性质更加稳定。     

贵阳碱污染红黏土物理力学性质室内试验研究

室内模拟污染条件下,对在不同浓度碱液中养护不同时间的贵阳红黏土进行物理力学指标的测定,得到了物理力学性质变化与碱浓度、养护时间之间的关系,并结合国内外的研究成果对碱污染红黏土物理力学性质变化的原因进行简要分析。试验结果表明:与未被污染红黏土相比,碱污染红黏土的质量、含水率增高,比重降低;碱液浓度相同时,随养护时间的增加呈现出孔隙比先降低后增加、液塑限先增加后降低、压缩系数先减小后增大、压缩模量先增加后减小、抗剪强度先增加后减小的变化规律。     

地基土液化机理的研究

通过室内动三轴试验和扫描电镜试验对不同级配、不同黏土矿物成分、不同黏粒质量分数、不同干重度的重塑土进行了系统的试验研究与微观分析，得出不论所含何种黏土矿物、也不论干重度及粗颗粒级配如何，黏粒质量分数为9％左右抗液化强度最低的原因。     

纳米石墨粉改良红黏土试验

为了研究纳米石墨粉对桂林红黏土的改良效果,通过室内试验,分析了改良土的物质组成、力学性质及微观结构。研究结果表明:掺入纳米石墨粉后,红黏土矿物中高岭石的质量分数增加,石英的质量分数减少,且大部分氧化物的质量分数增加。随着垂直压力的增加,重塑红黏土的抗剪强度逐渐增加。纳米石墨粉使红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均得到了提高,抗剪强度增大程度为3.4%～16.6%。改良后,红黏土表面成层叠状,凹凸程度降低。纳米石墨粉将独立、相邻的土颗粒粒团联结在一起,使红黏土内部孔隙变小,结构骨架更稳定。     

碳酸铵溶液作用下红黏土工程特性试验

农业用地长期受化肥污染,其工程性质发生改变。通过直接剪切、一维固结以及变水头渗透试验,分别研究了不同浓度碳酸铵溶液作用下红黏土的抗剪强度、压缩性以及渗透性。试验结果表明:随着碳酸铵溶液浓度的增大,红黏土的黏聚力和渗透性均增大,而同级荷载作用下的破坏强度、内摩擦角以及压缩模量则减小。利用双电层理论,计算不同浓度碳酸铵溶液浸泡后红黏土表面结合水膜厚度,并分析红黏土工程性质的影响机理。碳酸铵溶液改变土体结合水膜厚度,是影响红黏土强度、压缩性和渗透性的根本原因。     

重塑红黏土和粉状煤系土的水敏感性比较研究

以西南山岭重丘区红黏土和粉状煤系土两种特殊土为研究对象,进行常规直接剪切试验,探讨不同含水率对二者粘聚力、内摩擦角、抗剪强度等特征参数的影响。通过试验获得,两种土质都具有水敏感性,其中红黏土水敏感性较大,起始含水率越大两者抗剪强度越小。红黏土的黏聚力在某一含水率范围内下降较明显,当接近饱和含水率时,粘聚力趋于稳定;粉状煤系土的黏聚力则表现出随含水率增大成指数函数形式减小的趋势,而内摩擦角则成线性减小趋势。研究成果为该地区土体力学计算参数取值提供参考。     

盐酸溶液对粉土抗剪和压缩指标影响的试验

土体受到酸性溶液污染,会引起成分、微观结构、力学指标的变化.本文通过质量分数为0(清水),1%,4%,8%,12%盐酸的浸泡试验,模拟粉土受酸溶液污染.由室内固结快剪和快速固结试验,得到受侵蚀粉土抗剪及压缩指标的变化规律.结果表明:黏聚力增加,内摩擦角减小,压缩模量减小,压缩系数、压缩指数变大.通过矿物分析、电镜扫描,从土的组成成分、微观结构两方面对变化进行解释.土体抗剪和抗压缩能力的改变,势必引起承载力和边坡稳定等相关指标的变化.因此在勘察设计和某些事故的成因分析时,对有酸污染隐患的粉土地区应考虑上述变化的情况.     

非饱和黏土土体吸力及其对抗剪强度影响试验

非饱和土基质吸力及土-水特征曲线研究对于预测土体的渗流、强度、体变等工程特性具有重要意义。针对合肥典型非饱和黏土,采用滤纸法和温湿度计法开展不同含水率下黏土的吸力试验,同时采用4种预测模型对土-水特征曲线进行对比分析。结果表明,非饱和黏土基质吸力与总吸力均随含水率的升高而降低;当土体处于高含水率时,其吸力随含水率变化速率较低;当土体处于低含水率时,土体吸力随含水率降低迅速升高,呈指数型增长。土体渗透吸力随含水率的增加逐渐增大,达到饱和时渗透吸力基本稳定在750～850 kPa;修正模型兼有较高拟合精度和数值稳定性等特点,适用于计算非饱和黏土基质吸力。最后,结合直剪试验结果可以得出,黏土的黏聚力绝大部分由土颗粒间吸引力所产生,高含水率、低吸力状态下基质吸力对黏聚力的影响占比可达91.13%,而后基质吸力贡献值则逐渐减小直至趋向于0。     

含水率对不同状态红黏土抗剪强度的影响研究

本文以云南省红河州个旧至元阳高速工程项目为依托,研究含水率对不同状态红黏土抗剪强度的影响。试验统计了坚硬、硬塑、可塑和软塑四种状态的红黏土试样分别25件、25件、17件和12件,并进行直剪试验。根据最小二乘法原理,将不同状态红黏土的黏聚力、摩擦角与含水率进行回归分析,并对试验数据进行综合分析。研究结果表明:坚硬、硬塑、可塑及软塑含水率分别小于34%、34%、41%及35%时,随着含水率的增加,黏聚力分别以2.0、1.01、0.456及0.235的斜率减小,当大于此界限含水率后,黏聚力减小速度减缓,逐渐趋于收敛;随着含水率的增加,硬塑→坚硬→可塑→软塑红黏土的内摩擦角下降速度逐渐变小,对含水率的敏感程度也逐渐减小,其中软塑状红黏土的内摩擦角随着含水率的变化几乎不变;不同状态红黏土相邻一级的黏聚力差值推荐取值10～15 kPa,内摩擦角差值推荐取值1.8～2.5°。     

黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究

粉质黏土分布广泛,其土水特性受黏粒含量影响显著。为揭示黏粒含量对粉质黏土土水特性的影响规律,采用离心机对不同黏粒含量粉质黏土进行脱水条件下土水特性测试试验。首先,制备六组干密度相同的不同黏粒含量粉质黏土试样,并通过密度计与筛分联合测定法获得试样颗粒级配曲线和黏粒含量。然后,通过调节离心机转速得到不同基质吸力对应的土样总质量与含水量,并基于Van-Genuchten模型拟合土样土-水特征曲线,进而分析黏粒含量对土-水特征曲线的影响。研究结果表明:(1)不同黏粒含量粉质黏土的体积含水率均随基质吸力增加逐渐减小且变化趋势基本一致:当基质吸力小于20 k Pa时,含水率接近饱和含水率,大于20 k Pa后含水率随基质吸力增加快速减小;(2)黏粒含量越高,粉质黏土持水能力越强,土体含水率越大,含水率受黏粒含量增加影响的程度呈现先增大后减小的趋势;(3)相同基质吸力条件下,黏粒含量越高,土体含水率越大,在基质吸力大于80 k Pa后不同黏粒含量土样的含水率相差越来越小;(4)残余含水率偏高,吸附的水分仍达到其饱和状态含水量的40%左右。这为进一步进行非饱和粉质黏土软基的水力特性评估提供了技术支持。     

云罗高速公路沿线高液限土承载比影响因素分析

以云罗高速公路工程中的高液限土改良方案为背景,通过试验研究颗粒级配和矿物成分对具有明显地区特征的掺砂高液限粉土和高液限黏土承载比的影响。结果表明：亲水性矿物成分是影响高液限土水敏性、膨胀率、加州承载比CCBR的主要原因之一;细颗粒含量越高,水敏性越强, CCBR越小;影响土体CCBR的主要因素是亲水性矿物含量,其次为黏粒组颗粒曲线分布情况及黏粉比;黏粉比越小,CCBR越大。     

循环荷载作用下江西重塑红黏土动力特性试验研究

以江西东乡县重塑红黏土为研究对象,在不同物态和应力状态下进行室内动三轴试验研究。主要研究在不同含水率和固结围压条件下,红黏土破坏动应力-破坏振次关系、动黏聚力和动内摩擦角、动应变-动弹性模量关系以及阻尼比的变化规律。试验结果表明:相同破坏振次条件下,高固结围压和低含水率能提高土破坏时的动强度。土的动黏聚力和动内摩擦角随着土样含水率的增加线性递减。红黏土动弹性模量随着轴向动应变的增加而减小,同时动弹性模量的减小幅度也越来越小,最后趋于平缓。相同轴向动应变条件下,高固结围压和低含水率土样的动弹性模量更大。拟合后的红黏土动本构关系符合Kondner双曲线模型。红黏土的阻尼比随着固结围压和含水率的增大而增大。     

海口红黏土大型单剪试验研究

利用自制的大型单剪仪对海口红黏土重塑土样进行了不同含水率条件下的大型单剪试验,并用所获得的抗剪强度指标与直剪进行比较,大型单剪仪能更好地观察土体的变形特征及剪切破坏带。分析了红黏土抗剪强度指标在直剪、大型单剪试验中的异同,及其与含水率的变化关系。结果表明,海口红黏土的抗剪强度及其抗剪强度指标与含水率负相关,且含水率与黏聚力、内摩擦角的关系均能用二次函数进行拟合。其中,含水率对黏聚力的影响较大。此外,红黏土在单剪试验中的剪切破坏带随含水率的变化而变化,而直剪试验中的剪切面是人为固定的,这是造成红黏土单剪抗剪强度与内摩擦角低于直剪的原因。     

碱污染黏土变形特性及微观结构演化规律的试验研究

以黏土在碱液环境下力学性质的改变为工程背景,研究不同浓度 NaOH 溶液作用下压实黏土的力学特性变化。采用压汞试验、扫描电镜试验对黏土微观结构进行观测,得到如下结论：NaOH 溶液的引入将引起黏土的抗剪强度降低,引入碱液的浓度越大,剪切强度指标下降得越多,碱液质量分数从0提高到到24％时,黏土黏聚力仅为原状土的49．7％,最大抗压强度仅为原状土的25％左右;NaOH 溶液的引入将对黏土颗粒进行严重的腐蚀,溶蚀其中的胶结物质,造成黏土内部总孔隙度的增加,整体呈松散结构,团聚体结构越加疏松,团体间孔隙更加分散,黏土表面的孔隙极度发育,结构松散度极高。在孔隙观测试验中,观察到碱液的腐蚀作用使得黏土体内部的小孔向大孔转化现象。     

泥石流体屈服应力与黏土矿物关系的试验研究

泥石流体的屈服应力是泥石流体抗剪强度的一个重要指标,但到目前为止对泥石流体屈服应力和黏土矿物的关系研究还不完善。通过简易泥石流排导槽装置,选取蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土4种常见的黏粒矿物为研究变量,以泥石流体屈服应力为研究目标,依次改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、黏粒矿物成分及百分含量得出:(1)同等条件下,不同黏土成分对屈服应力的影响不同,蒙脱石影响最强,伊利石次之,绿泥石、高岭土最弱;(2)单一黏土矿物条件下,屈服应力与黏土矿物关系呈正向指数关系;(3)混合黏土矿物条件下,屈服应力与黏粒矿物的关系与单一黏土矿物条件下关系一致,但变化速率比单一黏土矿物小;(4)通过国内外学者资料验证本文泥石流屈服应力与黏土矿物的关系,具有一定的准确性和可用性。     

温度对季冻区粉质黏土强度及变形特性的影响

为研究温度变化对天然状态及饱和状态下粉质黏土强度以及变形的影响,以典型季冻区广泛分布的粉质黏土为研究对象,通过GDS非饱和土三轴测试系统对天然状态下非饱和土以及GDS温控式静/动三轴测试系统对饱和粉质黏土,在不同温度条件下进行三轴试验。对试验结果进行研究分析可得：非饱和以及饱和粉质黏土的应力-应变曲线均呈现出应变硬化的特性。非饱和粉质黏土的黏聚力随温度降低表现出不断增加的趋势,而内摩擦角随温度降低逐渐减小,但整体变化趋势较小。饱和土的黏聚力与非饱和土变化趋势相同,随温度的降低其黏聚力逐渐增加,但相同温度时其黏聚力小于非饱和土,其内摩擦角则呈先减小后增加的转变趋势。无竖向压力作用时,相同围压条件下,非饱和与饱和粉质黏土轴向变形量随温度降低而增加,相同温度条件下,两者的轴向变形量随围压的增加会有所减小。试验成果可为季冻区粉质黏土地层工程的设计施工提供理论依据。