ISS加固土的微观结构及强度特征

通过化学分析、SEM电镜扫描分析、无侧限抗压强度等实验，研究了ISS加固粉土质砂和砂质低液限粉土的微观结构及其强度特征，结果表明：ISS的掺入，使土体易土压实，孔隙体积减小，密实度提高，从而提高土的强度。ISS加固土中适量掺入水泥，可以明显提高加固土的早期强度，且能生长出纤维状矿物，充填在土颗粒之间的孔隙中，使加固土强度和抗变形能力得到显著提高。     

不同有机质含量水泥加固土微观结构分析

为了研究有机质对水泥加固土微观结构的影响,采用水泥作为固化剂对不同有机质含量的软土进行加固,并利用扫描电子显微镜采集了达到养护期的各试样的微观结构照片,同时利用WD-5图像处理系统对微观结构图像进行处理,提取各试样结构单元体和孔隙的大小、形态及定向性等结构要素作为评价指标.分析了各结构参数随土中有机质含量的变化规律.结果表明:有机质含量越高,试样中等效直径较大的单元体含量越少,小单元体含量相对增加;大孔隙含量相对增加,小孔隙含量相对减少.试样结构单元体及孔隙的形态特征及定向性与有机质含量没有明显的相关关系.该成果对有机质影响水泥加固软土效果的研究具有一定的参考价值.     

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.     

一种评估细粒土真实抗剪强度的新途径

现场发生的土坡坍塌破坏本身构成一种大型剪切试验，因此它们提供了极好的机会来估算真实最小抗剪强度.通过离心模型试验能够获得与现场土坡坍塌完全相似且完整清楚的剪切破坏实例，从而可实现宏观考察整个滑动面上土的抗剪强度特性，而不像常规剪力试验那样仅能个别地模拟土体中某一处单元内土的强度性状.本文报道了这一新的途径在研究三种细粒土真实抗剪强度特性和强度参数特征中的应用，结果表明该研究途径是行之有效的.     

路基改性膨胀土的微观结构研究

通过某公路工程二处膨胀土改性土样的扫描电镜试验,对不同改性配方的膨胀土的微观结构进行分析研究,为路基填土最佳掺合料的选择和配比设计提供依据.     

新型改性水溶性生态土壤稳定剂的微观特性及固土机理分析

为揭示新型改性水溶性高分子材料(W-OH固化材料)的微观特性与生态固土机理,通过红外光谱、元素分析、热重分析、X射线粉末衍射、BET测试、扫描电镜等方法分析W-OH水溶液固化体和W-OH固化土体的微观结构及固土机理.结果表明:W-OH固化材料与W-OH水溶液固化体主要含有酰胺、烷基等官能团;不同体积浓度的W-OH水溶液固化体老化后的特征衍射峰位置、吸收峰强度基本一致.W-OH水溶液固化体中C、N、H元素质量含量随浓度增大而减少且随老化时间的增长而趋于稳定.W-OH水溶液固化体老化前后的起始失重温度分别为25℃和260℃.老化前后,不同体积浓度W-OH固化土体的比表面积与孔容变化趋势一致;随老化时间增加,比表面积增加但孔容变化不明显.W-OH固化土体中并没有产生新的官能团与矿物成分,只是与土体发生交联、吸附、絮凝等作用,达到加固土体的作用.     

加固土的CBR试验研究

通过砂、水泥、消石灰加固湛江高液限膨胀土，电离子土壤固化剂（Ionic Soil Sta-bilizer，简称ISS）和水泥加固广州吉山粉土质砂和砂质低液限粉土的加州承载比（Cali-fornia Bearing Ratio，简称CBR）试验，比较了几种加固土的加固效果，同时探索了ISS加固土的CBR值变化规律，并建立了其CBR值与压实度K的关系式。     

昔格达土的压缩特性和微观结构

为研究攀枝花昔格达土的压缩特性和微观结构特征,采用取得的1~#、2~#昔格达土样本分别制备原状样以及含水率为5%、10%、15%、20%的重塑样,共制备48个土样。通过X线衍射测定矿物成分,通过一维压缩试验研究昔格达半成岩在水和固结压力影响下的强度变化规律,通过扫描电子显微镜(SEM)探讨原状和重塑状颗粒的微观结构。结果表明:攀枝花昔格达半成岩存在明显的结构特征,结构破坏强度为500 kPa,含水率对昔格达土的结构表达具有重要影响;当固结压力为100～500 kPa时,结构参数极不稳定,而当固结压力大于800 kPa时,结构参数进入稳定状态;昔格达原状土的微观结构呈开放式絮凝片状,颗粒分布有一定方向性,胶结作用明显;在试样结构破坏后,试样的表面分形维数与荷载呈线性负相关关系。     

重塑黄土的微观结构与土水特性关系研究

为了研究土体微观结构与其土水特性等水力学指标之间的关系,基于常规固结实验、土水特征曲线实验和扫描电镜观察,获得了不同密实度试样的微结构参数、排/吸水差异等宏微观指标.在此基础上,给出了平面孔隙比与土水特性指标之间的关系.研究表明,土样的排水能力和吸水能力获得最大值时,对应的平面孔隙比是不同的.     

哈密弱-中膨胀性土微观结构研究

本文用孔结构仪对哈密弱-中性膨胀土原状试样、重塑试样和风干重塑试样,进行了微观结构对比试验,获得大量珍贵的膨胀土微观结构照片。对哈密膨胀土微观结构对比试验数据和照片分析研究可得:膨胀土的特殊微观结构可能是膨胀土膨胀特性的又一重要影响因素;不同干密度、含水率的重塑土样微观结构具有一定的规律,含水率越大、干密度越小,土样表面孔隙面积越大,孔隙越多,孔隙直径越大,孔隙直径分布越分散;原状样孔隙主要为0~0.1 mm的孔隙,重塑土大多为0~0.2 mm的以0.1 mm为峰值的孔隙。     

粗粒土亚塑性损伤模型

为了反映粗粒土主要力学特性,建立了亚塑性损伤模型。结合对粗粒土力学特性及物态演化的认识,提出了粗粒土的损伤状态函数。基于亚塑性理论的基本框架和损伤状态函数,建立了损伤模型的公式及参数确定方法。采用该模型对三峡二期围堰等3种实际工程试验结果进行了模拟。模型预测与试验结果吻合良好。该模型无需判断加卸载准则,易于三维化,公式简洁且参数较少,能够较好地反映粗粒土的主要力学特性,包括强度与围压的非线性特征以及在低围压下剪胀显著、高围压下剪缩较为显著的体变特性。     

粗颗粒土颗粒破碎影响因素试验研究

通过室内粗颗粒土的大型三轴和单轴试验,对粗颗粒土的颗粒破碎特性进行了研究,并分析了粗颗粒土母岩性质、级配、围压及应力状态对颗粒破碎的影响.结果表明:粗颗粒土的母岩强度或细颗粒含量越高,或粗颗粒土的浑圆度越好,颗粒破碎率越小;随着围压和应力的增大,粗颗粒土的颗粒破碎率也呈增大趋势.     

粗粒土地层中成孔时泥浆的渗透规律

通过自制的泥浆渗透试验仪,针对粗粒土地层中成孔时的泥浆渗透问题,开展泥浆渗透的试验研究.结果表明,随着最大渗流单粒孔隙的增大,泥浆的渗流量逐渐增大,渗流稳定所需的时间逐渐增长;在其它条件相同时,泥浆的渗流量及渗流稳定所需时间随泥浆粘度的变化反应不太明显;含砂量对泥浆的渗透影响非常大,含砂泥浆的渗流量远远小于不含砂泥浆的渗流量,但含砂量多少对泥浆渗透的影响不明显;泥浆的渗流量及渗流稳定所需时间随压差的增大逐渐增大,最大渗流单粒孔隙越大,压力差的影响越大,最大渗流单粒孔隙越小,压力差的影响也就越小.通过具有明确物理意义参数的函数关系式描述泥浆渗流量随时间的变化曲线,依此可以得到初始渗流速度和极限渗流量.     

基于Hardin骨架曲线的粗粒土非线性动本构模型

为研究高速铁路路基粗粒土填料在列车荷载作用下的动力特性,使用大型动三轴实验仪对粗粒土填料开展了动力变形特性试验研究。以Hardin-Drnevich骨架曲线为基础,采用Masing准则构造了粗粒土加载、卸载的动应力动应变关系滞回曲线;推导了粗粒土的Hardin-Drnevich骨架曲线和加载、卸载滞回曲线上增量剪切模量表达式。利用ABAQUS软件的UMAT子程序编制了基于Hardin-Drnevich骨架曲线和广义Masing准则的粗粒土非线性动本构模型子程序。通过与三轴试验结果比较,验证所建立粗粒土非线性动本构模型的正确性。将该本构模型应用到高速铁路路基动力响应分析中,模拟结果与模型试验数据吻合较好。相对于摩尔库伦本构模型,该本构模型能够更好地反映铁路路基动力响应特性。     

利用工业废渣制备软土固化剂的可行性探讨

就如何高附加值地利用工业废渣制备软土固化剂进行了技术效果、经济效益及生产方式等方面的可行性探讨。基于固化土结构形成过程的特点及其对固化剂组成的特殊需求,提出了利用工业废渣制备固化剂的设计思想,给出了固化剂配比实例,与水泥进行了性价比对比分析,并初步探讨了利用工业废渣产业化生产固化剂宜采取的生产经营方式。认为只要能根据形成固化土结构对固化剂组成材料的特殊需求针对性地选择适当的工业废渣,就能够制备出高性价比的软土固化剂;宜根据拟加固土的性质个性化设计制备固化剂,采用多组分组配式生产方式以及设计、生产、销售一体化的经营模式。     

取土器贯入土体引起土体扰动的理论分析

为了研究取土器贯入对土体产生的扰动影响,基于贯入问题的半无限空间特性,根据半无限空间内球孔扩张产生的变形和应变解,推导出取土器贯入土体过程中产生的应变公式.分析了取土管中心线上土体单元应变变化和其影响因素,并与Balign的结果进行了比较.结果表明,取土器贯入土体对其内部土体产生了扰动影响,其中对两端土体扰动相对较大,中间土体相对较小.取土器径厚比、长径比均对贯入过程中土体单元的应变产生影响.     

粘性土改性细砂的强度特性

粉细砂在宁夏北部分布广泛,埋藏浅,土层深厚,存在不同程度的液化倾向。围绕粘性土改善砂土抗液化性能,以银川地区粉细砂为对象,干密度,含水率和粘性土掺量为因素,设计正交试验方案,试验研究了粘性土改性细砂的强度特性,分析了各因素的作用规律,及其显著性,建立了粘聚力与干密度、粘性土含量及含水率间的多元非线性回归模型,结合土的颗粒组成和矿物组成分析了作用机理。干密度的增大能显著提高改性细砂的强度指标,粘性土可非常显著的提高细砂的粘聚力,从而显著改善细砂土的抗液化性能,且对强度不会产生明显的不利影响,建立的粘聚力关系模型显著性高,相关性较好。     

基于微结构定量分析的非饱和土广义有效应力原理

为解决各种概念分歧,采用神经网络方法建立了非饱和土的广义吸力模型．该模型理论突出了土的微结构效应,将微结构状态和含水量状态结合起来研究非饱和土的吸力和有效应力,认为广义吸力由土体微结构和含水状态惟一确定。     

盾构出洞冻结法加固土体的稳定性分析

运用三维有限差分软件FLAC3D对上海轨道交通某区间隧道盾构出洞冻结法施工过程进行了模拟,对盾构出洞过程中施工稳定性进行评价。施工竖井为地下四层结构,围护结构采用地下连续墙。数值模拟冻结壁水平应力、最大主应力、沿隧道开挖方向位移的变化,将模拟得到的应力与冻结壁强度设计值进行对比,并对隧道轴线方向地表沉降位移进行预测,同时采用安全系数法对施工的安全性进行了评价。安全系数满足设计要求,进一步说明了冻结法在软土地区地下工程施工中的优越性。