含水率与含砂率对软黏土电阻率影响的试验研究

软黏土电阻率是电渗固结时的重要参数,直接影响着电渗固结的效率、阴阳极之间的间距设置等。含水率与含砂率是软黏土电阻率最常见的两个影响因素,需深入研究。试验采用改进的Miller Soil Box,测试了20个不同含水率、不同含砂率的软黏土土样的电阻率。依据试验数据结果,分析软黏土含水率对电阻率的影响、软黏土含砂率对电阻率的影响,以及含砂率与含水率对电阻率的交互影响。试验结果表明电渗固结适用于含砂率低且含水率高的软黏土,高含砂率对电渗固结是不利的。遇到高含砂率的软黏土时,不易采用电渗固结。电渗固结时,软黏土中含水率小于20%时,随着含水率的降低,土样的电阻率急剧上升;故将软黏土中的含水率降低到20%左右时,可以作为停止电渗固结的参数之一。     

电渗固结模型试验研究

本模型试验在基于我国工业用电按峰谷平收费制度,在电渗固结间歇性通电时错开峰电时间,设置长时间断电;基于电阻率在含水率从20％降低到15%会快速增大,含水率20％以上时电阻率变化较小的情况,设置随含水率降低,不断减小的通断时间比;基于含水率从20％降低到15%电阻率会迅速增大的情况,设置土体平均含水率降到20％作为电渗结束时间点。试验结果表明错开峰电的长时间断电能有效降低成本;将含水率降低到20%作为电渗停止时间是可行的;随着含水率变化通断时间比变化的电渗固结是可行的;电渗联合桩加固软土地基效果显著。     

基于长时间断电及随含水率变化通断时间比变化的电渗固结模型试验研究

模型试验在基于中国工业用电按峰谷平收费制度,在电渗固结间歇性通电时错开峰电时间,设置长时间断电;基于电阻率在含水率从20%降低到15%会快速增大,含水率20%以上时电阻率变化较小的情况,设置随含水率降低,不断减小的通断时间比;基于含水率从20%降低到15%电阻率会迅速增大的情况,设置土体平均含水率降到20%作为电渗结束时间点。试验结果表明错开峰电的长时间断电能有效降低成本;将含水率降低到20%作为电渗停止时间是可行的;随着含水率变化通断时间比变化的电渗固结是可行的;电渗联合桩加固软土地基效果显著。     

非饱和土电渗加固的试验研究

电渗法是一种重要的处理软土的方法。电渗固结理论假设土是完全饱和的,而实际工程中处理的土多为非饱和土,电渗加固效果仍尚待研究。为此,采用自制的一维加固电渗仪,进行不同饱和度黏土的电渗对比试验,通过比较试验中电流、排水量、沉降、含水率、最终强度等指标的变化情况,研究非饱和土的电渗加固效果。结果表明,从电渗结束后土体强度增长幅度上看,含水率越低的土样强度增长幅度越小。与饱和土相比,电渗对非饱和土有一定的加固效果,但是加固效果不及饱和土。     

基于matlab和IamgeJ的黏土导热性能细观机理研究

为探讨黏土孔隙参数对其导热系数的影响,以武汉地区黏土为研究对象进行了导热系数试验,通过CT扫描获得了不同干密度、固结压力下黏土的高精度图像,利用Matlab2016B和ImageJ图像处理软件识别出土样孔隙参数。试验结果表明：控制黏土土样含水率25%不变,干密度一定时,其导热系数随固结压力的增大而增大,增幅保持在0.34%~3.58%之间;固结压力一定时,其导热系数随干密度的增大而增大,增幅保持在2.34%~12.2%之间。比较发现,干密度的变化对黏土导热系数影响程度明显高于固结压力的变化,同时黏土导热系数受土样细观结构中的孔隙数目、面积及孔隙率综合影响     

基于Matlab和IamgeJ的黏土导热性能细观机理

为探讨黏土孔隙参数对其导热系数的影响,以武汉地区黏土为研究对象进行了导热系数试验,通过CT扫描获得了不同干密度、固结压力下黏土的高精度图像,利用Matlab2016B和Image J图像处理软件识别出土样孔隙参数。试验结果表明:控制黏土土样含水率25%不变,干密度一定时,其导热系数随固结压力的增大而增大,增幅保持在0.34%～3.58%;固结压力一定时,其导热系数随干密度增大而增大,增幅保持在2.34%～12.20%。比较发现,干密度的变化对黏土导热系数影响程度明显高于固结压力的变化,同时黏土导热系数受土样细观结构中的孔隙数目、面积及孔隙率综合影响。     

柴油污染粉质黏土的电阻率特性及影响因素

以南京地区典型的粉质黏土为研究对象,人工配制了不同含水率、不同含油率的柴油污染土,采用Miller Soil Box对不同状态的污染土体电阻率进行了测试,建立了土体电阻率与含水率、含油率和饱和度间的相关关系.结果显示,含油率相同时,电阻率随含水率、饱和度的增大呈幂函数关系减小;含水率相同时,电阻率随含油率的增大而线性增加.引入体积含湿率来分析油水共同作用对电阻率的影响,发现饱和度相同时,电阻率随体积含湿率的增加而线性增大.采用正交分析法对电阻率的三种影响因素进行主次分析,影响大小为饱和度含水率含油率.     

应力历史对软黏土蠕变特性的影响

在采用一维蠕变试验探讨应力历史对软黏土蠕变特性影响的基础上,利用有限元法对一维蠕变试验进行数值模拟,并分析不同计算参数对计算结果的影响.试验结果表明:软黏土的应力历史影响其蠕变特性,随着超固结比的增加,软黏土的固结系数增大,而次固结系数减小;应变速率随着超固结比的增加而减小,在双对数坐标系下次固结阶段的应变速率与时间近似呈线性分布,其斜率随超固结比增加而减小,正常固结土的斜率大约为1.0.数值模拟结果与试验结果的对比表明,软土蠕变SSC模型可以较好地模拟软黏土的一维蠕变特性.     

两种K0固结土样的强度比及其各向异性

K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.     

压实度与初始含水率对红黏土崩解特性的影响

为了研究压实度和初始含水率对红黏土的崩解影响机制,将取自桂林市南郊的红黏土压制成不同压实度和初始含水率的试样,采用自制仪器进行崩解性试验,计算不同时间的累积崩解率。同时,基于非饱和土力学分析不同初始条件下红黏土的崩解机制。试验结果表明:非饱和红黏土的崩解率随压实度增大而增大,随初始含水率增大则先减小后增大,最优含水率土样的崩解率最低。水流入渗过程中提高孔隙气压、降低基质吸力、产生膨胀力以及(超)静孔隙水压力,是不同压实度和初始含水率红黏土崩解的主要影响因素。     

粘粒含量对砂土强度和压缩特性的影响

利用四联直剪仪和高压固结仪,研究膨润土和高岭土含量对漓江砂土的强度和压缩特性的影响。试验结果表明：膨润土和高岭土对砂土的强度存在不同的影响,不同的粘粒含量对砂土强度影响略有不同,粘聚力随着粘粒含量的增加而增加,摩擦角与粘粒含量并非呈单调关系,而呈抛物线型,存在一个粘粒的含量使得砂土的摩擦角最小并且这个值为10%~15%。固结试验中,粘粒含量对砂土压缩性的影响很大,相同初始孔隙比下加载导致的最小孔隙比并不一致,随粘粒含量增加最小孔隙比先增大先减小,同时,粘粒成分不同,最小孔隙比也不同。高岭土粘粒对砂土的回弹指数基本上没有什么影响,而膨润土在粘粒含量小于5%时也没影响,但粘粒含量超过5%时回弹曲线非线性。     

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.     

太湖第四纪沉积区土体荷载响应的效应综合特征

土的微结构对土的力学行为机制起着至关重要的作用,对太湖第四纪沉积区典型软土进行单向压缩试验,利用扫描电子显微镜(SEM)所得的照片研究软土在不同固结压力条件下的微结构大小、形状、定向性等微结构参数,分析其变化规律.研究表明,随着固结压力的增加,结构单元体不断变大,集合体的形状在垂直于压力的方向变长,结构单元体的定向性有所提高但不显著;孔隙分布分维呈下降趋势并逐步稳定.采用电镜扫描仪(SEM)对在复杂应力路径作用下剪切前后的黏土样进行微观观察,并从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3个方面分析宏观试验原状软黏土归一化抗剪强度各向异性的微观本质.阐述了淤泥类软土的微观结构对其工程性质的重要影响.从泥炭的微观结构分析入手研究了泥炭的性质及特点(包括含水性质、强度性质、固结及次固结性质).讨论了海积软土在固结、剪切作用下微观结构的变化,阐述了海积软土力学行为的本质.通过室内一维固结蠕变试验系统研究分析了次固结系数与固结压力、时间及压缩指数的关,揭示了太湖第四纪沉积区软土的次固结特性.利用扫描电镜试验( SEM)和X射线能谱仪对软黏土中常见的微量元素进行测定,计算其相对百分比并分析了该土的矿物成分和微观结构组成.实验结果表明,该黏土主要以高岭石、埃洛石(伊利石)、水云母(蒙脱石)为主(其中硅为其主要成分,局部的矿物组成有稍许不同).     

结合水对软粘土流变性质影响的试验研究

软粘土中含有强结合水、弱结合水和自由水,结合水是影响软粘土流变性质的重要因素。采用改进的直剪蠕变仪,对软粘土中结合水对其流变性质影响进行试验研究,测试了一组含水类型不同而其他条件相同的粘土试样的流变性质。测试结果表明,土体的粘滞系数随强结合水含量的增加而减少,即流变变形阻力随强结合水增多而减小;而当含水量大于最大吸附结合水含量时,土粘滞系数随含水量的增大而增大,即流变变形阻力随弱结合水的增多而增大。试验结果分析表明,强结合水是土体产生流变的主要因素,而弱结合水则是相对次要因素。该研究成果有助于进一步认清土体流变的起源,对改进和完善现有流变固结理论有一定指导意义。     

高含水量条件下水泥土强度室内试验研究

文章根据淮盐高速公路淮安三合同段软基特点并结合室内试验结果对高含水量条件下水泥土强度特性进行了研究,结果表明软土含水量对水泥土强度和成桩质量有明显影响,软土含水量低于80％时水泥土强度与含水量成正比,超过80％时水泥土强度会明显降低。增加水泥用量可明显提高水泥土强度,使用外加剂可有效改善水泥土性能。     

冻土电阻率与其温度的关系研究

为研究冻土电阻率与温度的关系,采用自制电阻测量装置,对不同温度的砂土和黏土试样进行了电阻测试。结果表明,当温度大于0 ℃时,土的电阻率变化不大;当温度小于0 ℃时,土的电阻率随温度的下降而明显上升。出现这种现象的原因在于,当温度降低至0 ℃以下时,土中水分随温度的降低将逐渐部分或全部冻结为冰,而冰的电阻率大于液态水的电阻率。此外,冻土的电阻率还与土的类型有关,在干密度、含水量、温度均相同的条件下,砂土的电阻率大于黏土的电阻率。     

高频、循环振动情况下含砂量对软土流动性影响

软土在振动作用下的动力学特性与土体中的大颗粒含量有着密切联系。本文通过固定围压下的拖球试验,研究了在局部、高频循环振动条件下,不同含砂量对软土流动特性的影响,并总结出在不同振动频率作用下,含砂量变化对软土流动性所表现出的作用规律。研究表明：当振动频率较低时,含砂量的增加对土体流动性有抑制作用;当振动频率超过一个临界值时,该抑制作用变得不再显著。对于高频循环振动,随着含砂量的增加,土体流动性呈现出越来越快的收敛趋势,且收敛速率和振动频率之间没有明显关系。同时,在整个循环振动过程中,首次振动对土体流动性的增强作用占据主导地位,后续振动过程对土体流动性的增强作用非常微弱。由此可见,掺砂可以有效促进路基软土在高频、循环振动作用下的流动性收敛,研究结果对解决高铁路基工后持续沉降问题有一定的指导意义。     

含水率及孔隙率对黏性土电阻率影响的试验研究——以桂林红黏土、粉质黏土为例

为获得土体电阻率与含水率及孔隙率之间的定量关系,以桂林红黏土、粉质黏土为研究对象,通过更严格的单因素控制试验,在保持其他各因素不变的情况下,探讨两种土体的电阻率随含水率（保持土体类型、孔隙率不变）、孔隙率（保持土体类型、含水率不变）的变化规律,并引入能够综合反映含水率和孔隙率变化的土体体积含水率,探讨电阻率与体积含水率间的确定性关系及经验公式。试验结果表明：孔隙率一定时（含水率一定时）,两种土体电阻率与含水率（孔隙率）之间均呈幂函数关系。两种土体电阻率均随含水率的增加先剧烈减小,而后逐渐变缓;均随孔隙率的增加而增加。两种土体电阻率均随体积含水率的增大而减小,红黏土电阻率与体积含水率间呈幂函数关系,粉质黏土电阻率与体积含水率间呈线性关系,基于体积含水率得到的两种土体电阻率经验公式相关性较高,可应用于红黏土、粉质黏土地区的岩土工程实践。     

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。