基于生物胶复合黏土的陡坡客土基材抗剪强度试验研究

为研究生物胶对陡坡客土基材抗剪切特性的影响，通过室内直剪试验探究了黏土剪切力学特性随生物胶含量和养护时间的变化规律，并采用扫描电镜方法对其强化机理进行了讨论.结果表明，天然刺槐豆胶作为生物胶添加剂可以大幅提升黏土的抗剪强度，其抗剪强度随着刺槐豆胶含量的增加而增加，最高可达到243.33 kPa；然而，刺槐豆胶含量由1.5%增加至2%时，黏土的抗剪强度仅提升2.1%，考虑到经济因素，因此本研究用刺槐豆胶加固黏土的最优含量是1.5%；此外，养护时间与试样抗剪强度呈正相关，养护7 d后，试样抗剪强度可达123.57 kPa.养护龄期越长，刺槐豆胶、水和土颗粒越能够充分结合.刺槐豆胶的掺入增强土粒间胶结作用，填补土颗粒之间的孔隙，增强了颗粒间的胶结，进而增加土体黏聚力，提升土体宏观剪切性能.     

棕丝改良黏性土抗开裂抗冲刷特性试验研究

通过一系列试验研究了棕丝改良黏性土的抗开裂特性和抗冲刷特性，并分析了棕丝含量对黏性土的改良效果.试验结果表明：棕丝是一种柔性纤维材料，将其加入黏性土中可有效减少土体中宽大裂隙的产生，但加入的棕丝纤维含量过多时，纤维易发生重叠，影响棕丝纤维与土颗粒之间的有效接触，降低土颗粒之间的相互作用力，使得土体产生加筋效应，表面出现细小裂纹；将棕丝纤维加入黏性土中后，棕丝纤维可均匀分散在土体中，纤维与纤维相互交织形成立体的空间结构，并与土颗粒形成团聚体，从而可提高土体的抗冲刷特性，但加入的棕丝纤维含量过多时，加筋效应产生的小裂隙反而给雨水入渗提供了引流通道，使得土体间的孔隙增加，土体的抗冲刷特性反之下降；当棕丝掺量为0.4%时，棕丝改良黏性土的抗开裂性能最优；当棕丝掺量为0.6%时，棕丝改良黏性土的抗冲刷性能最优.     

刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷及抗崩解性能研究

为解决广西阳朔地区河道岸坡处红黏土工程地质稳定性差的问题，拟采用刺槐豆胶对该地区红黏土进行改良.通过一系列冲刷及崩解试验，探究了刺槐豆胶掺量及养护龄期对刺槐豆胶改良黏土抗冲刷及抗崩解特性的影响.试验结果表明：刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷强度和抗崩解性能主要受刺槐豆胶掺量的影响；随着刺槐豆胶掺量的增加，刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷系数呈现先增大后减小的规律，刺槐豆胶掺量为0.3%时，刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷性能最强；随着刺槐豆胶掺量的增加，刺槐豆胶改良黏土的抗崩解性能逐渐增强，刺槐豆胶掺量为0.5%时，刺槐豆胶改良黏土的抗崩解性能最强.     

岩质边坡新型生态修复基材的抗崩解性试验研究

矿山、公路工程等工程开挖后的裸露边坡，在降雨和径流作用下，易发生崩解软化，引发滑坡、泥石流等地质灾害，而目前的客土基材难以同时满足其边坡防护和生态建设的要求.因此，引入一种新型PDS型固化剂和凹凸棒土作为生态护坡基材.通过一系列室内试验，对不同含量下的PDS型固化剂和凹凸棒土改良基材的崩解性能进行研究，并讨论其微观特性和加固机理.结果表明：(1)PDS型固化剂显著提高试样的抗崩解性；(2)随凹凸棒土置换量的增加，崩解速率在试验前期逐渐增加，后期逐渐减小；(3)随固化剂和凹凸棒土复合材料含量的增加，试样的整体崩解速率逐渐减小；(4)PDS固化剂形成网状弹性膜，协同凹凸棒土颗粒共同填充颗粒间的孔隙，提升团聚体之间的胶结力和土体的整体抗崩解.     

土体含盐量对长江口地区软黏土特性的影响

长江口地区广泛分布的软黏土是一种不良地质土,具有压缩性高、强度低、灵敏度高的特点.土体含盐量在不同的季节下会受河流、潮汐、降雨等因素的影响会发生波动.对长江口沿岸软黏土进行采样并测定其含盐量,然后通过对原状样进行直剪试验、侧限压缩试验、渗透试验,得到了土体含盐量对软黏土抗剪特性、压缩特性、渗透特性的影响规律.结果表明:原状软黏土含盐量在0.5％ ～1.1％时,土体含盐量越高,土体的抗剪强度越高、土体压缩性越低、渗透性越强.根据对渗滤过的原状土进行试验对比分析,黏土颗粒中的盐分、孔隙水中的盐分共同影响软黏土的特性;黏土颗粒中的盐分对软黏土特性的影响更大.最后通过压汞试验得到了含盐软黏土的孔隙分布特征.长江口沿岸地区土体冬季的力学性能较差,应该更加注重冬季工程地质灾害的防治.     

基于新型防渗护壁材料的膨胀土边坡抗入渗及抗冲刷特性

为有效防护膨胀土边坡在降雨?蒸发循环作用下的失稳破坏,采用新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡,但其抗入渗、抗冲刷性能及工作机理尚不清晰.为此,制作未防护、防渗护壁材料防护和三维植被网+防渗护壁材料防护3组膨胀土边坡模型,研究降雨?蒸发循环作用下边坡体积含水率、孔隙水压力、径流量、土体冲刷量、坡面冲蚀过程以及裂隙的变化规律,...     

外掺材料对滨海水泥土压缩特性的影响研究

为探究复合改性水泥土的加固机理,对滨海水泥土,分别掺入纤维、纤维+再生砂、纤维+纳米黏土、纤维+粉煤灰,进行了固结压缩试验和SEM微观测试.试验结果表明:纤维+再生砂复合改性水泥土与单掺纤维改性水泥土相比,反而降低了水泥土的抗压缩性能;纤维+纳米黏土或纤维+粉煤灰复合改性水泥土与单掺纤维改性水泥土相比,均可增强水泥土的抗压缩性能,其中复掺纤维+粉煤灰改性效果最好;从SEM图中可看出掺入纳米黏土或粉煤灰后,土颗粒间孔隙被胶凝物质填充,土体结构更加致密,进而提高了水泥土的抗压缩性能.     

粉煤灰对水泥稳定碎石抗冲刷性能的改善

针对水泥稳定碎石基层在使用过程容易发生冲刷破坏问题,通过冲刷试验研究了不同粉煤灰掺量对水泥粉煤灰稳定碎石混合料抗冲刷性能的影响规律,分析粉煤灰对水泥稳定碎石抗冲刷性能的改善。结果表明:掺加一定量的粉煤灰可以明显改善水泥稳定碎石混合料的抗冲刷性能,最佳掺量为10%;在最佳掺量时,水泥水化形成的Ca(OH)2与掺加的粉煤灰可以充分反应,生成的大量凝胶可以使结构整体变得更加致密,增强水泥稳定碎石颗粒与颗粒之间的粘聚力,使水泥稳定碎石整体强度增大,进而提高混合料的抗冲刷能力。     

植被生长初期机场生态边坡抗冲刷性能

为研究机场生态护坡的植被在生长初期抗冲刷能力的影响因素,对植被生长初期不同防护方式及不同植株密度的草皮进行直剪试验和抗冲刷试验,得到了不同生态防护方式下植株数量和土体粘聚力增量的关系式,不同防护方式不同植株密度植被的抗冲流速和冲刷破坏方式,分析了草株密度和防护方式对生态边坡抗冲刷能力的影响规律,得到了土壤粘聚力与草皮土抗冲流速的关系,并给出了工程应用的条件与方法。     

颗粒成分对黏性土收缩性能的影响

将黏土失水引起土体体积变形转换为面积变形,提出利用计算机图像处理与像数计算技术,对不同初始含水率的黏土收缩后的面积进行精确计算。利用激光颗粒分析仪对不同膨胀性的黏性土进行颗粒分析;并将颗粒组成与收缩后面缩率进行对比。试验结果表明:自由膨胀率和面缩率的大小与土体的颗粒组成密切相关。随着土体自由膨胀率增加,土体细颗粒含量增加,面缩率增大,土体的收缩性能增强。     

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。     

重金属镉污染对土体力学特性的影响及机理分析

为了研究重金属镉(Cd)对土体力学特性的影响规律及其微观机理,开展了不同Cd含量污染土强度、渗透、剪切特性、压汞和扫描电镜试验研究。力学特性试验结果表明:重金属Cd会劣化土体力学特性;随着Cd含量的增加,土体的抗压强度、剪切强度和黏聚力显著降低;而渗透系数、内摩擦角明显增大。扫描电镜试验结果表明:Cd使土颗粒发生团聚,Cd污染土出现大的团聚体,大颗粒增多,土体表面变得比较粗糙,土颗粒之间的接触形式增多,出现点-面接触和边-面接触;且团聚体间的孔隙较大。压汞试验表明:随着Cd含量的增加,污染土中孔径大于1μm的孔隙体积明显增加。污染土的微观结构和孔隙分布的改变是Cd污染土力学特性变化的本质原因。     

灰渣-石灰复合土物理力学特性试验研究

通过室内试验,探讨利用灰渣以及石灰作为添加剂对膨胀土进行改良,并研究了改良膨胀土的力学特性.试验结果表明:石灰复合土随着掺渣率的增加,石灰复合土的黏性成分的含量降低,粗颗粒含量增加,导致相对密度、液限、塑限指数均呈明显减小趋势,这说明灰渣对石灰复合土的改良有显著效果;当石灰含量不变的情况下,石灰复合土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而逐渐提高.     

沉管复合地基水平特性颗粒流数值模拟

对复合地基进行颗粒流模拟,建立了沉管水平受荷时的离散元模型,并研究了复合地基系统的水平特性,分析了沉管受水平载荷作用过程中土体位移场变化规律,及应力等宏观因素和土颗粒力链、配位数、孔隙率、转角等细观参数的变化.结果表明:竖向载荷作用下沉管在水平方向移动时,垫层颗粒受到扰动,当沉管竖向载荷增加时,沉管底部土体所受扰动范围变小;因此,增加竖向载荷使桩间土的挤密作用更显著,对降低土体扰动有较明显效果;桩顶土颗粒中强力链在沉管水平位移影响下的发展趋势说明土体颗粒体系内强弱力链间可相互转换.     

基于渗透吸力的侵蚀黏土强度模型

为定量研究孔隙流体化学性对黏土力学特性的影响,针对构成土体单元的土颗粒、孔隙流体和结合水膜三相开展受力平衡分析,通过理论推导证明渗透吸力可作为控制土体力学性状的独立应力状态变量。采用不同质量浓度CuCl₂溶液与贵州黏土拌合制成的重塑土样作为研究对象,开展室内三轴固结不排水剪切实验,并测定试样孔隙液的电导率,计算渗透吸力。基于三轴实验结果,拟合得到法向应力和渗透吸力两个独立应力状态变量共同作用下的扩展摩尔-库仑强度模型。结果表明:随着重金属Cu²⁺质量浓度的增加,孔隙流体对土颗粒的渗透吸力增大,土体的抗剪强度降低,有效抗剪强度指标黏聚力和摩擦角均呈现降低趋势。所得强度模型能够有效地评估地基承载力,对解决场地污染土体引发的工程问题具有参考价值。     

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。     

北京地区细粒土微观特征及宏观力学性质研究

对从北京地区获取的10块代表性细粒土样品进行了X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）分析和常规土工试验,以对北京地区细粒土的微观特征及其对土体宏观力学性质的影响进行研究.结果表明：北京地区细粒土的主要矿物成分包括石英、长石、方解石和黏土矿物,其中,黏土矿物的主要组分为伊利石和伊蒙混层;北京地区细粒土土体结构疏松,颗粒矿物之间连接较弱导致较难形成骨架支撑,且粗颗粒矿物表面通常被细颗粒矿物包裹,细颗粒矿物的存在形式包括基质和团粒两种,在SEM观察中可通过组分和结构差异进行区分;北京地区细粒土的宏观力学性质受矿物组成和微观结构的联合控制,除了矿物颗粒本身性质对土体强度的影响之外,黏土矿物和粗颗粒矿物之间的结构配置对土体的抗压强度和抗剪强度也有重要影响.     

碱污染下红黏土强度指标变化的微观角度分析

为了研究碱性环境条件下桂林红黏土强度指标变化机制,对不同质量分数NaOH溶液污染下的红黏土开展直剪试验、物化分析试验、颗粒分析试验以及比表面积试验,进而探究地基土体宏观力学指标与微观结构之间的关系。研究结果表明:随着NaOH质量分数的增加,黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小。随着孔隙溶液中Na~+质量分数的增加,微小土颗粒向黏粒转化,使黏粒质量分数增加,黏聚力增加。Na~+的加入引起土体内部孔塌陷,造成比表面积减小,黏聚力提高。本文从微观层面-矿物成分、土粒尺度和比表面积角度,分析了碱污染下红黏土强度指标变化的机理,发现碱污染状态下红黏土矿物成分被腐蚀引起颗粒内部孔塌陷,部分更微小的胶粒颗粒转化为稍大的黏粒颗粒,从而造成单位质量内土的比表面积减小。     

纤维加筋植被混凝土干湿循环下抗剪强度研究

纤维加筋对提高土体强度、改善土体力学性能具有积极作用.为此,本文以植被混凝土基材为研究对象,以未掺入纤维的试样为空白对照样,按0.2%、0.4%、0.6%和0.8%的配比分别掺入棕纤维和玄武岩纤维,开展不固结不排水三轴试验(UU),探讨在15%、25%两种脱湿幅度,0次、5次、10次干湿循环次数下纤维加筋基材的抗剪强度特性.试验结果表明:纤维掺入能有效增大基材的黏聚力,对内摩擦角的影响不明显;棕纤维和玄武岩纤维的掺入量为0.4%时,纤维加筋基材的强度增强效应最好;低幅度干湿循环下基材的抗剪强度先增大后减小,高幅度干湿循环会极大的降低基材的抗剪强度;总体上,棕纤维对植被混凝土基材的加筋效果明显优于玄武岩纤维.     

上覆压力对湛江组结构性黏土触变性的影响机制

上覆压力对湛江组结构性黏土触变性具有显著的影响。上覆压力大小不同,导致湛江组结构性黏土触变性强弱不同,使得湛江组结构性黏土地基强度恢复程度存在差异。研究上覆压力对湛江组结构性黏土触变性的影响机制,有助于深入了解上覆压力造成地基强度恢复程度不同的本质原因。在不同上覆压力作用下对扰动后的湛江组结构性黏土在不同静置龄期进行直接剪切试验和扫描电镜试验,探究土体的触变强度比率随上覆压力变化规律以及土体的微观结构演变规律,从宏微观角度阐明上覆压力对湛江组结构性黏土触变性影响机制。结果表明：在相同上覆压力作用下,随着静置龄期增长,土体抗剪强度和触变强度比率增大,触变强度比率与静置龄期呈乘幂函数关系,土体的概率熵和颗粒分布分维数均下降,土颗粒往团聚化发展、排列定向性逐渐加强：静置龄期相同时,随着上覆压力的增大,土体抗剪强度增大,但随着静置龄期的增长,土体触变强度比率减小,触变强度比率与上覆压力呈一次函数关系,土体概率熵和颗粒分布分维数下降的幅度减小,土颗粒往团聚化发展和排列定向性增长的速率变慢。