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。     

结合水对高液限土固结压缩特性的试验研究

高液限土的压缩沉降计算问题一直被广泛关注。为了研究结合水对高液限土压缩特性的影响,提高固结压缩量计算的精度,选取海南万洋高速公路的高液限土进行研究,采用容量瓶法进行了结合水含量的测试;开展了SEM电镜扫描与XRD射线衍射分析的微观试验,研究土体组成成分对结合水吸附性能的影响;提出考虑结合水含量的修正土体孔隙比计算方法,假定不同的结合水密度,进行了相同常规孔隙比及考虑结合水含量的修正孔隙比下的一维饱和固结试验。同时选用长沙砂性土进行以上试验作为对比研究。结果表明:海南高液限粉土的结合水含量远高于长沙砂性土;土体中的黏粒含量、亲水性黏土矿物的含量以及高岭石的叠状结构影响了结合水的吸附性能;结合水的密度约为1.3 g/cm~3,考虑结合水含量后两种土样的固结压缩量随时间变化一致,且试验结束后的含水率高于试样结合水含量,工程实践中难以脱去,可以归为固相的一部分,建议考虑结合水含量对高液限土的孔隙比计算方法进行修正,这对高液限土路基压缩特性以及工程应用具有实际意义。     

黏土固结过程中结合水对黏滞系数影响研究

渗透系数作为土的基本力学指标参数是孔隙比和黏滞系数的函数。为了研究黏土中结合水对黏滞系数的影响,开展固结试验得到各级压力下的渗透系数与黏滞系数;并由高速离心机分离试验定量测得结合水量。结果表明固结压力增大,孔隙比减小,滲透系数随之减小,由渗透系数计算公式反算出动力黏滞系数腿固结压力增大而线性增大。压力较小时,结合水量变化较小;自由水減少到一定程度变为结合水排出为主。结合水排出会导致结合水膜厚度变薄,黏滞系数随结合水膜厚度减小而线性增大。所以对于结合水含量较高的黏土,固结压缩过程中存在结合水排出现象,计算渗透系数时需考虑结合水膜变薄导致黏滞系数增大进而对渗透系数产生的影响。     

碱溶液侵蚀下高庙子膨润土膨胀变形的变化规律

为研究高庙子钠基(GMZ01)膨润土在碱性孔隙水长时间侵蚀下膨胀变形的变化规律,将GMZ01膨润土与1mol/L的NaOH溶液混合密封放置一定预定时间进行化学反应后,将其制成压实试样于蒸馏水中进行膨胀变形试验,发现试样的膨胀性能随碱性孔隙水作用时间的增加而减小.通过对不同反应时间的膨润土试样进行矿物成分分析,发现膨润土中蒙脱石含量随反应时间的增加而逐渐减小,而长石等矿物含量逐渐增大,表明在NaOH溶液长期作用下蒙脱石被逐渐溶解生成非膨胀性的长石等矿物,进而导致膨润土膨胀性能逐渐衰减.基于膨胀分形模型对碱性溶液混合试样的膨胀变形试验数据进行整理分析,发现不同反应时间试样的蒙脱石孔隙比与考虑了孔隙水渗透吸力的有效应力之间均符合统一的e_m-p_e分形关系,表明被NaOH溶液溶蚀后试样的膨胀变形衰减主要是受蒙脱石含量减小的影响,而蒙脱石的其他性质变化较小.     

超临界二氧化碳在土体中脱水的效果研究

基于土体的固结排水和超临界二氧化碳脱水的性能,结合两者的特性,研究超临界二氧化碳在土体中脱水的规律。试验采用不同压力、温度条件下通过二氧化碳的处理,对比试验前后土体中自由水和结合水含量变化,研究超临界二氧化碳在土体中的脱水规律。试验结果显示:二氧化碳在超临界状态处理后的高岭土含水率由30.9%下降到14.17%,其中结合水由20.06%下降到8.46%。得出结论:二氧化碳在超临界状态下比非超临界下的脱水效果更好,特别是结合水的去除效果更好,也就是加速了土体的固结排水。由于超临界二氧化碳对于结合水的良好脱水效果,也可用于膨润土这样的高结合水含量的土体。     

聚丙烯纤维膨润土的试验研究和机制分析

为研究聚丙烯纤维的含量对膨润土强度和变形的影响,本文通过等向压缩试验、常规三轴压缩不排水剪切试验和固结快剪试验等对不同质量掺量(0、0.25%、0.5%)的聚丙烯纤维膨润土进行研究。试验结果表明:对于某一膨润土,当纤维选择合适,纤维加筋可以有效抑制膨润土体的变形,并存在一个最优加筋率;纤维的含量对膨润土的强度有一定的影响,在相同围压下,纤维掺量在0.25%左右对土体的增强效果最好;纤维主要增加的是土体的黏聚力,对土体的内摩擦角影响不大。     

基于EVP模型的饱和黏性土一维流变固结模型

为深入探讨饱和黏土的固结机理,引入弹黏塑性(EVP)本构模型描述土体的流变固结特性,用Hansbo渗流方程描述土体的渗流过程,修正饱和黏土一维固结理论,采用有限差分法进行求解.通过与文献中固结试验结果的对比,证明了EVP本构模型和本计算方法的有效性,并讨论了Hansbo渗流参数和EVP模型参数对流变固结过程的影响.结果表明,饱和黏土的黏滞效应导致靠近不排水面处在流变固结前期出现了孔压升高现象, Hansbo渗流会使该现象更加明显.饱和黏土的黏滞效应和渗流的非达西特性延缓了固结中后期的整体孔压消散和地基沉降.     

黏度计减除下端及摩擦后液体黏滞系数的修正

采用减除黏度计下端及摩擦后测量甘油的黏滞系数,由实验结果对液体黏滞系数的计算式进行修正。在外力作用下,黏度计内筒转动时,除受到待测液的黏滞阻力作用外,还受到支撑转轴的钉子的阻力、拉线与滑轮的阻力等的作用,而计算黏滞系数的斯托克斯公式只适用于转筒的侧面,不包含转筒下底面和其他阻力因素的影响。所以,在待侧液只没过内筒下底面的情况下测出使内筒匀速转动所需砝码m1及转速,再测出加满待测液时在相同转速下所需的砝码m2,对斯托克斯公式进行修正,实验结果与落球法作比较,验证本实验方法的可行性。     

软土路基下卧层固结分析

以某客运专线项目为研究对象,基于Merchant流变模型,提出软土路基层状黏弹性下卧层一维固结分析方法,得到软土路基下卧层不同时刻有效应力计算公式.采用MATLAB软件将本文计算公式编制成应用程序,作出几个主要影响因素对双层地基固结过程的影响曲线图.研究结果表明:半透水砂垫层的渗透系数对下卧层土体的固结有显著影响,随着渗透系数k0提高,土体固结进程加快,固结完成的时间缩短;下卧层土层的Kelvin体弹簧的弹性模量和黏滞系数对有效应力都有较大影响,下层土弹性模量Es2和E2越大,有效应力增长速率越大,固结速度越大,达到稳定状态的时间越短;加荷速率对固结的发展有明显影响,加荷速率越大,固结速度也相应越快.     

盐岩非线性Burgers模型及其参数识别

基于非线性流变力学理论,对常规黏滞体元件进行改进,提出一种新的变系数非线性黏滞体,其黏滞系数随时间增加而逐渐增大。将该非线性黏滞体替换常规Burgers模型中的线性黏滞体,建立非线性Burgers模型即NBurgers模型。该模型在一定的条件下可退化为常规Burgers模型。对盐岩试件开展三轴压缩蠕变试验,并利用试验结果,根据非线性最小二乘法基本原理对NBurgers模型的参数进行反演识别。拟合曲线和试验曲线对比显示:Nburgers拟合效果良好,误差较小,拟合曲线非常逼近于试验曲线,且其与试验曲线的吻合程度要明显高于常规Burgers模型,说明该模型能够更好地描述盐岩的黏弹性蠕变特性。     

掺入秸秆纤维对固化高含水率淤泥黏滞特性影响研究

黏滞性是影响高含水率疏浚淤泥固化施工的重要工程特性。向高含水率疏浚淤泥流动固化土中添加秸秆纤维,开展黏滞度试验,探讨不同纤维掺量下淤泥流动固化土的黏滞特性。试验结果表明:相同剪切速率下,纤维掺量小于3%时,淤泥流动固化土剪切应力基本不受掺量增加的影响;纤维掺量≥3%时,剪切应力随掺量增加而降低。淤泥流动固化土动切力随秸秆纤维掺量增加而缓慢降低;黏滞系数随秸秆纤维掺量增加呈现先缓慢降低之后快速上升的变化规律。不同剪切速率下,淤泥流动固化土黏度随秸秆纤维掺量增加而缓慢降低。     

黏土固结过程中结合水对粘滞系数影响研究

渗透系数作为土的基本力学指标参数,是孔隙比和粘滞系数的函数,为了研究黏土中结合水对粘滞系数的影响,开展固结试验得到各级压力下的渗透系数与粘滞系数,并由高速离心机分离试验定量测得结合水量。结果表明固结压力增大,孔隙比减小,渗透系数随之减小,由渗透系数计算公式反算出动力粘滞系数,随固结压力增大而线性增大。压力较小时,结合水量变化较小;自由水减少到一定程度变为结合水排出为主。结合水排出会导致结合水膜厚度变薄,粘滞系数随结合水膜厚度减小而线性增大。所以,对于结合水含量较高的黏土,固结压缩过程中存在结合水排出现象,计算渗透系数时需考虑结合水膜变薄导致粘滞系数增大进而对渗透系数产生的影响。     

EPS颗粒混合轻质土动强度特性对比研究

通过室内动三轴试验对黏土和黏土与EPS颗粒混合轻质土(LCES)在动荷载作用下的强度特性进行了对比研究.试验结果表明:LCES的动强度随着水泥质量分数的增大而增大,随着EPS颗粒质量分数的增大而减小,当水泥质量分数达到10%以上时,其动强度就超过黏土;EPS颗粒质量分数越大,水泥对LCES的动强度的影响越小;LCES和黏土的动强度都随着围压的增大而增大,但黏土的增幅比LCES略大.     

土壤阳离子交换量与有机质、机械组成的关系

为了探究南通市土壤阳离子交换量变化特征及影响因素，通过野外采集南通地区土壤样品，室内分析pH、有机质、阳离子交换量(CEC)、机械组成分布特征及相关性。结果表明：南通土壤pH值大于6.89，碱性为主；有机质含量介于1.22%~3.70%，CEC值介于2.71 cmol kg-1~13.9 cmol kg-1，土壤肥力较弱；机械组成以粉砂粒为主，肥力易流失。进一步探究阳离子交换量、有机质、机械组成的变化关系，结果表明土壤有机质含量、粉粒及粘粒含量与阳离子交换量呈现较为明显的正相关，相关系数R分别为0.84、0.58、0.70，土壤的砂粒含量则与阳离子交换量呈现负相关，相关系数R为0.65。土壤有机质、粉粒、粘粒含量的增加均可显著提高阳离子交换量值，相较而言，通过改善有机质来增加土壤阳离子交换量最为容易获得。因此，对于土壤肥力中等的南通地区，可以通过施加有机质肥来改善土壤质地，增加土壤肥力。     

蒙古国农场与天津郭村耕层土壤性质及微生物数量分布初探

分别对蒙古国第二农场和天津郭村小麦及黄瓜耕层土样的基本性质(酸碱性、含水率、全氮、速效磷、速效钾及有机质)与微生物的数量分布进行测定并比较.结果表明,天津郭村土样仅全氮含量低于蒙古国土样,其余指标均不同程度地高于蒙古国土样.这些结果可为提高蒙古国土壤肥力、改善土壤生态环境提供理论依据.     

真空预压-电动条件下珠三角地区软土力学性质变化过程研究

软土具高含水量、高压缩性、高蠕变性、低渗透性、低强度等特点。近年来有学者提出真空预压-电渗法对软基进行处理,并在工程实践中得到了运用。真空预压-电渗法只能排出软土中部分弱结合水,工后沉降仍然较大,难于满足工程要求。针对该问题,有学者在真空预压-电渗的基础上加入少量盐溶液,即真空预压-电动法对软基进行处理,取得了较好的实验效果。该文以珠江三角洲地区软土为研究对象,通过真空预压-电渗法与真空预压-电动法(加入Cacl2溶液)的对比试验,验证了真空预压-电动法在软基处理中的优越性,为该方法的应用提供一定的科学依据。     

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).     

类软土单轴剪切蠕变特性研究

类软土是指炭质页岩、炭质灰岩、炭质泥岩等含炭的一套软质岩和其风化物,在特殊的工程地质条件和气象水文条件下形成的饱水层,受长期浸泡软化或间有微生物作用形成的坡残积、坡崩积和坡洪积软土。类软土具有的蠕变特性,导致滑坡产生连续滑动。研究类软土的蠕变规律,可为滑坡的建模及稳定数值计算奠定力学基础。通过类软土的单剪蠕变试验,得到了类软土剪应力—应变—时间关系的蠕变曲线;选择Burgers粘弹性本构模型描述类软土的流变性状,确定了类软土的剪切流变参数;通过对剪应力—应变曲线分析,得到了类软土的长期强度值。     

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.