广东地区花岗岩风化残积土路堑边坡的冲刷稳定性模糊评价

广东省境内花岗岩分布广泛,风化残积土路堑边坡坡面冲刷严重．文中分析了广东省境内花岗岩风化残积土路堑边坡冲刷稳定性的影响因素,据此选定坡面冲刷稳定性模糊评价的评价因素及其隶属函数,建立合理的模糊评价模型．采用模糊评价方法对广东省英德地区典型花岗岩风化残积土路堑边坡工程实例进行坡面冲刷稳定性评价,以验证所提出的方法的有效性．结果表明：花岗岩路堑边坡未经加固处理时,坡面冲刷稳定性差;通过坡面土质改良和坡面框架植草防护后,抗冲刷稳定性显著提高;路堑边坡冲刷稳定性的模糊评价方法具有较广的适用性．     

微生物灌浆加固砂土堤岸研究进展

随着海岸侵蚀和海岸线后退,人类的生存和生活环境遭到威胁。目前常用的海岸防护措施极易遭到自然灾害破坏,不经济、不环保且耗费大量维修费用,而微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术可以显著改善土体强度、刚度、渗透性及抗液化性能,并且相比于传统土体改良工艺,其绿色环保、环境友好型特点更加符合可持续发展理念,在砂土体加固领域有着非常广阔的工程应用前景。系统地总结了国内外关于微生物法加固砂土堤岸的室内及现场试验研究的最新成果,并对微生物固化土体的力学特性进行了研究论述。     

微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)试验,从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。     

MICP技术固化红棕色玄武岩残积土的试验研究

在MICP(微生物诱导碳酸盐沉积)理论基础上,以贵州省毕威高速公路的红棕色玄武岩残积土为研究对象,用巴氏芽孢杆菌(Sporosarcina pasteurii)和营养盐(尿素和醋酸钙的混合物)对其进行环保固化处理。通过直剪和固结试验探究微生物固化对玄武岩残积土宏观力学性能的影响,并用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析以及显气孔率分析等检测方法揭示其微细观机理。试验结果表明,玄武岩残积土经微生物固化后抗剪强度大幅提升,粘聚力c平均提升了193.3%,内摩擦角φ平均提升了12.3%;其压缩性能也得到大幅改善,压缩系数a_v1-2平均降低了40.1%,压缩模量E_s1-2平均提升了41.45%;X射线衍射分析得知微生物固化生成了大量的碳酸钙;扫描电镜、能谱分析和显气孔率检测结果显示,微生物固化生成的碳酸钙均匀地填充了土体内部孔隙并将土颗粒胶结在一起,改善了土体的力学性能。     

山区公路坡面冲刷引起的路基水毁机理

通过下边坡冲刷模型试验和现有的研究成果探讨坡面冲刷对路基稳定性的影响,提出路基水毁的一般机理演绎过程,结合具体工程选取合适的边坡防护形式.试验结果表明:土体物理性质对坡面的抗冲刷能力有很大的影响;一般路基边坡坡面侵蚀过程是由坡脚开始逐渐向上扩展的,最终导致整个坡体坍塌.研究结果表明了边坡坡面冲刷对路基边坡稳定性的影响作用机制,将其概括为4个阶段且具有链式特性的机理演绎过程,对提高水毁防灾水平具有现实意义.     

麦秆纤维加筋土对黄土边坡抗冲刷的试验研究

麦秆纤维作为一种天然的加筋材料,可以显著提高土体的力学性能,且具有造价低廉、可降解等特性。为了研究麦秆纤维加筋土的坡面防护效果及其适应性,文章根据黄土公路边坡降雨侵蚀特征,进行了人工模拟降雨冲刷试验。结果表明:麦秆纤维加筋土的防护效果显著,最大冲蚀降低率达到了40%以上;麦秆纤维加筋土防护的边坡在第1次降雨时的平均冲蚀降低率为23.72%,第2次降雨时达到了30.45%,提高了约1.5倍,说明麦秆纤维加筋土防护对连续性强降雨有较好的适应性;麦秆纤维加筋土主要通过提高坡面土体的抗剪强度、降低坡面土体的渗透性能来提高坡面的抗冲刷性能。     

微生物诱导碳酸盐沉积技术固化红棕色玄武岩残积土的试验研究

在微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)理论基础上,以贵州省毕威高速公路的红棕色玄武岩残积土为研究对象,用巴氏芽孢杆菌(Sporosarcina pasteurii)和营养盐(尿素和醋酸钙的混合物)对其进行环保固化处理。通过直剪和固结试验探究微生物固化对玄武岩残积土宏观力学性能的影响;并用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析,以及显气孔率分析等检测方法揭示其微细观机理。试验结果表明,玄武岩残积土经微生物固化后,抗剪强度大幅提升,黏聚力c平均提升了193.3%,内摩擦角φ平均提升了12.3%;其压缩性能也得到大幅改善,压缩系数a_(v1-2)平均降低了40.1%,压缩模量E_(s1-2)平均提升了41.45%。由X射线衍射分析得知,微生物固化生成了大量的碳酸钙;扫描电镜、能谱分析和显气孔率检测结果显示,微生物固化生成的碳酸钙均匀地填充了土体内部孔隙并将土颗粒胶结在一起,改善了土体的力学性能。     

EICP与木质素联合改性粉土边坡抗雨蚀试验研究

通过设置6组试样,采用降雨试验,通过试样的表面侵蚀状况与冲蚀量、表面强度、碳酸钙含量的变化分析了改性后粉土边坡的抗雨蚀性能。试验结果表明：植物源酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)与木质素联合改性试样并在表面喷洒EICP溶液后,试样表面完整度更好,表面强度及碳酸钙含量更高,质量损失更小,抗雨蚀能力明显提高,与其他试样的平均值相比,边坡土体侵蚀量降低了75.0%,表面强度提高了33.8%,碳酸钙含量提高了235.2%;坡面喷洒EICP溶液可形成硬壳层,有效避免坡面侵蚀;木质素可为碳酸钙提供成核位点,使分布散乱的碳酸钙附着在木质素上,添加木质素后试样碳酸钙含量提高,且表面强度随碳酸钙含量提高而增大。     

一种估算MICP加固砂土体渗透系数的简便方法

基于Kozeny-Carman(K-C)方程和微生物诱导碳酸钙沉淀（Microbial Induced Carbonate Precipitation, MICP）技术原理，提出一种MICP加固砂土体渗透系数的简便算法. MICP产生的碳酸钙填充土体孔隙，采用电镜成像法得到碳酸钙晶体的粒径，推导得固化砂土体的孔隙比和颗粒平均比表面积.将固化砂土体的孔隙比和颗粒平均比表面积代入K-C方程，得到预测MICP加固砂土体渗透系数的简便算法，并经已有文献试验数据和研究结果验证，结果表明：孔隙比减小和颗粒平均比表面积增大导致MICP固化砂土渗透系数显著降低，算例一土体的渗透系数最终下降了93%-97%，算例二碳酸钙含量达到10%时，渗透系数下降了67%-92%;MICP固化砂土的渗透系数下降速率开始加固时最大，随着碳酸钙含量逐渐增加，渗透系数下降速率逐渐减小；初始渗透系数越大的土体，加固效果越明显，渗透系数的下降速率和下降幅值更大；该算法简便可靠，能较为快速和准确预测MICP加固砂土体的渗透系数，为工程实践提供了理论依据.     

降雨诱发残积土陡坡坡面冲刷破坏颗粒流模拟

为了明确降雨诱发的残积土陡坡坡面冲刷破坏机理,以福建省典型残积土陡坡为例,采用离散元模拟技术,依据所标定的参数,通过等效降雨法模拟陡坡坡面冲刷剥落过程,并分析冲刷速度对陡坡坡面冲刷破坏的影响规律。结果表明:陡坡仅在坡面浅层产生冲刷剥落破坏现象,其他部分未发生明显变形,陡坡整体形态保持良好;各时间点陡坡坡面土体颗粒的接触模型与其陡坡形态具有很好的一致性;冲刷破坏过程从初始存在黏聚力的接触黏结模型转变为黏聚力为0的抗转动线性模型;陡坡剥落后各颗粒间大部分为无黏性接触,呈松散土颗粒状,但是部分仍服从接触黏结模型,剥落类型为碎块状剥落;低流速径流冲刷时,剥落量从坡顶层到坡脚层呈现先减小后增大的趋势;流速越大,则坡脚冲蚀坑与深度越明显,坡面剥蚀厚度与总剥蚀量越大,并且坡顶层颗粒剥落量基本不变,而下层剥落量逐渐增大。     

微生物诱导碳酸钙沉淀提高红砂岩堆石料无侧限抗压强度的试验研究

为改善红砂岩堆石料的力学性能,采用巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀矿化技术加固红砂岩堆石料。对不同含石量的红砂岩堆石料进行无侧限抗压强度试验,并测定土体的抗压强度指标与碳酸钙产量来表征微生物改良堆石料效果,结合扫描电镜分析微生物改良堆石料的微观结构特征。结果表明：巴氏芽孢杆菌诱导碳酸钙沉淀改善红砂岩堆石料的抗压性能效果明显,经过恒温养护10 d矿化效率最高,土样由初期黏土的黏结作用转变为碳酸钙胶结作用,养护后期土样表现出更大的脆性特征;在一定含石量范围,微生物矿化产生的碳酸钙产量与含石量和养护时间呈正相关性,且抗压强度与碳酸钙产量呈正比关系,进一步表明碳酸钙胶结作用是试样抗压强度增大的主要因素;从SEM(scanning electron microscope)图像分析,高含石量堆石料为微生物提供更大生存繁衍和活动空间,微生物矿化生成碳酸钙晶体主要附着在土体骨架粗颗粒上和填充于颗粒间的孔隙,有效加强了土体颗粒间的胶结作用并增强了土体的力学性能。     

干湿循环下花岗岩残积土抗剪强度及边坡稳定性分析

为研究干湿循环对花岗岩残积土抗剪强度特性和抗剪强度参数的影响,分析花岗岩残积土边坡的稳定性,改进了常规的单元试验方法.以整个花岗岩残积土边坡为试验对象进行干湿循环模拟,在每次循环后直接在边坡坡面上切取花岗岩残积土试样进行直剪试验.在此基础上,利用有限元软件ABAQUS对一实际边坡进行了干湿循环的数值模拟,在每次循环模拟前对上一次模拟结果进行分析,将等效塑性应变较大区域的土体强度进行适当折减,分析每次循环后花岗岩残积土边坡的应力应变、稳定性以及塑性变形.试验结果表明:花岗岩残积土的抗剪强度随干湿循环次数、循环幅度的增加而减小,其中黏聚力值衰减明显,内摩擦角的变化相对较小,在3～5次干湿循环后抗剪强度趋于稳定;通过数据分析得到干湿循环的黏聚力公式,进一步得到了干湿循环条件下花岗岩残积土的抗剪强度公式;干湿循环作用导致边坡稳定性降低,安全系数减小,且第一次干湿循环后安全系数的降幅最大.     

福建省湄洲湾地区花岗岩残积土工程性质研究

福建省湄洲湾地区花岗岩残积土是一种特殊土体,具有压缩性中等偏低、抗剪强度较高、粗粒含量较多等特性,同时该土体强度指标较高,是一种具有一定结构强度的粘性土。湄洲湾地区花岗岩残积土是该地区建筑物较好的天然持力层和桩基持力层,因此在岩土工程勘察及设计工作中应给予充分重视。通过归纳湄洲湾地区部分岩土工程勘察项目经验,进一步分析该地区花岗岩残积土的工程性质,并提出个人看法,为该地区今后的相关工程提供参考。     

含水率对花岗岩残积土承载力影响的试验研究

花岗岩残积土具有遇水软化的特性,其工程力学特性受含水率变化影响显著,如考虑不周会对基础设计造成不利影响。为了定量分析含水率变化对花岗岩残积土地基承载力的影响,采用室内试验与标准贯入试验,对比浸水前后的地基承载力,分析含水率对地基承载力的影响机制。结果表明:浸水条件显著增大了土体的含水率,含水率增量随深度的增加而显著减小,浸水对花岗岩残积土含水率的影响深度不超过2 m,含水率的增加降低了花岗岩残积土的抗剪强度及地基承载力,造成地基承载力损失率最高可达28.7%,地基承载力损失率随深度增加而减小。在基础设计时,应考虑含水率变化对地基承载力的影响,并根据工程要求确定合理的基础埋深。     

脲酶抑制剂作用下微生物加固某金属尾砂试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀过程是基于微生物产生脲酶而发生的。因此脲酶是影响该过程的重要因素。为了改善微生物加固尾砂的效果,考虑脲酶抑制剂能有效抑制脲酶活性、延缓尿素水解的作用,本文通过在微生物加固尾砂试验过程中引入了不同掺量的脲酶抑制剂,并对加固后的尾砂柱体进行宏观力学试验与微细观检测,系统分析了脲酶抑制剂对微生物加固尾砂的效果。结果表明：适量的脲酶抑制剂可较大程度地延长巴氏芽孢杆菌迟滞期,可改善碳酸钙沉淀分布的均匀性,可提升微生物固化后尾砂试样的力学性能。其中,脲酶抑制剂的掺量为0.1%时,砂柱试样具有明显的剪切破坏模式,其剪切峰增长13.26%,有效黏聚力增长11.82%,有效内摩擦角增长6.85%,碳酸钙生成率同比增长了34.17%,孔隙率降低了46.90%。     

三维植被网加筋草皮坡面土壤侵蚀试验研究

为研究植草型生态护坡的抗坡面侵蚀性能,对比设置三维植被网加筋材料前后草皮护坡的植被防护效果,探讨加筋材料提高草皮抗侵蚀性能的作用机理,在实验室内进行了草皮护坡坡面冲刷模型试验.试验结果表明:当坡面流流速大于2 m/s时,天然草皮的侵蚀模数较之裸露边坡平均减小了90%以上,草皮防护作用随流速的增大而减弱;设置三维土工网垫后,加筋草皮的侵蚀模数较之纯草皮减小了50%以上,防护优势随着流速的增大愈加显著;天然草皮能有效地控制坡面侵蚀,设置三维植被网加筋材料可以大大提高草皮的防护效果,其作用机理表现在边坡土体加筋作用、覆盖防护作用、增强草皮侧向连续性3个方面.     

胶结液浓度对微生物固化花岗岩残积土强度特性的影响规律

在分析花岗岩残积土物理特性的基础上,选用巴氏芽孢杆菌菌液和不同浓度的氯化钙与尿素的混合胶结液,利用设计的室内试验装置对花岗岩残积土开展不同灌注次数的微生物固化试验,并对不同工况的固化试样进行无侧限抗压强度（UCS）试验、碳酸钙生成率测试和崩解试验,同时开展X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等微观结构分析,以此探讨胶结液浓度和灌注次数对固化后花岗岩残积土强度特性的影响规律. 结果表明：试验参数范围内,灌注次数相同时,胶结液浓度为1.0 mol/L时,试样的固化效果最好;胶结液浓度相同时,灌注次数越多,试样的固化效果越好;固化试样的崩解性大大降低,崩解系数均小于30%;微生物固化生成的方解石晶体呈现明显的簇状,填充、胶结在土颗粒之间,与砂土的微生物固化特性具有一定差异性,但两者的固化过程与机理具有相似性.     

微生物-电渗法加固淤泥质土的室内试验研究

为改善淤泥质土的工程性质,开展电渗排水和微生物诱导碳酸钙沉积相结合的方法加固淤泥质土的室内试验,研究了微生物-电渗法较普通电渗和阳极处通入氯化钙溶液的电渗在土体的排水量、含水率、表面沉降、pH及抗剪强度的变化.结果表明:微生物-电渗法处理后土体表面沉降量最小,排水量最多,含水率降低最多,抗剪强度最大;处理后土体距离阳极越近,含水率越低,抗剪强度越高.可见微生物-电渗法较电渗和阳极通入氯化钙溶液的电渗的基础上增加了排水量,提高了土体抗剪强度.     

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,...     

抗滑桩联合土工格室的岸坡加固机理及计算模型

 土工格室是为改善土体或填筑材料在结构和功能方面的特性而设计的一种三维立体网状侧向约束加筋体系。在边坡岸坡的加固中,土工格室一直被作为坡面的防护材料来使用,限制了其应用与发展。根据土工格室的这一特点,在岸坡加固中,探讨了抗滑桩联合土工格室的岸坡加固新模式,分析其作用机理,包括土工格室的紧箍作用及其梁板效应、水平摩擦及抗拉拔作用、抗剪作用等;根据土工格室复合结构层的特点,将其看作具有一定刚度的梁板,建立了抗滑桩联合土工格室加固岸坡的计算模型,并进行了求解和参数讨论。最后,将模型应用于实际工程中,验证了该加固模式和力学模型的适用性。