三峡库区巴东组红层泥岩崩解和强度弱化特性研究

侏罗系巴东组红层软岩广泛分布于三峡库区,因其表现出较强的崩解和强度弱化特性而经常以块体的形式出露并被视为致灾地层。以某边坡开挖过程中出露的三峡库区巴东组红层泥岩块体为研究对象,通过干湿循环试验、点荷载强度试验和颗粒直剪试验研究了红层泥岩块体试样的崩解和强度弱化特性。结果表明:试样崩解过程主要集中在前20次干湿循环,且崩解过程中粒径大于50 mm的试样仍然占据主要部分;试样的修正点荷载强度指数主要集中在0.25～4 MPa之间,试样的点荷载强度指数、单轴抗压强度和抗拉强度均随干湿循环次数的增加呈下降趋势,且表现出较高拟合度的负线性关系;试样的剪切应力值在初始变形阶段(1 mm剪切位移内)增长较快,其后增长缓慢并最终趋于稳定;试样的抗剪强度随着轴向压力的增大而逐渐增大,随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,在0.4～0.8 MPa轴向压力条件下,试样的抗剪强度增长更快;试样的剪切过程可分为压密、压裂和旋转三个阶段;试样的内摩擦角和黏聚力均随干湿循环次数的增加而逐渐减小并趋于稳定,且表现出较好的玻尔兹曼函数拟合关系。该研究结果可为红层软岩区堆积层滑坡的稳定性分析与防治工作提供依据。     

加入椰丝纤维对灰渣基地聚合物-土壤固化体失水开裂情况的改善

针对地聚合物固化重金属污染土壤过程中因水分散失带来的最终形态韧性差、脆性大等问题,探究在灰渣基地聚合物-土壤固化体中添加椰丝纤维改善其失水收缩/开裂情况的可行性。通过模拟春夏交替阶段雨水频繁、夏季连续高温下土壤表面干燥开裂变化趋势,对比有无重金属污染下固化体收缩及开裂情况,探究纤维对固化体的力学强化效果。结果表明：受到重金属侵蚀的土壤失水速度高于原状土9.0%,且在25 d试样中其开裂因子相较原状土提高12.9%,收缩率提高34.6%。通过地聚合物进行固化的土壤抗裂性能得到提升,在连续干燥试验中掺入纤维进行优化的地聚合物固化体开裂因子进一步降低,收缩率降低71.3%,开裂因子仅为原状土的4.9%～5.1%。干湿循环条件下,纤维的掺入促使主裂缝消失,四轮干湿循环后最小开裂因子仅为0.0015,地聚合物-椰丝纤维复合改良污染土壤具有较好的抵抗开裂效果。     

广西炭质岩石耐崩解性与微观结构特征试验研究

为研究广西地区炭质岩石的耐崩解性及其微观结构特征,通过室内耐崩解性试验、筛分试验、总有机碳(TOC)含量测定和微观扫描电镜分析等方法,研究了炭质岩石耐崩解指数(I_(dn))和崩解分维数(D)随干湿循环次数的变化规律,分析了炭质岩石耐崩解指数和崩解分维数与TOC含量之间的相关关系,并通过对比浸水前后炭质岩石微观结构的变化特征,探讨了其遇水崩解的微观机理。结果表明:(1)炭质岩石的耐崩解指数与干湿循环次数呈负相关关系,6次干湿循环后观察到炭质岩石中大量碎石和黏土矿物的溶解,炭质岩石的耐崩解指数随黏土矿物含量的增加而降低,采用指数函数形式可较好地描述这一相关关系;(2)炭质岩石的崩解分维数随干湿循环次数的增加而逐渐增大,4次干湿循环后炭质岩石的崩解分维数趋于稳定并达到最大值,炭质岩石中崩解分维数和耐崩解指数与TOC含量之间分别呈正、负相关关系,但在TOC含量为2.5%附近相关关系变化速率的差异明显;(3)水分浸入会破坏炭质岩石的致密结构,岩石颗粒表面产生黏土矿物晶体团粒,使颗粒间孔隙增大,黏土矿物的溶解和差异膨胀是影响炭质岩石崩解的主控因素。     

粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响

为研究粉煤灰掺入量对煤矸石水力学性质和导气率的影响,设计9种矸灰比的粉煤灰-煤矸石混合物,运用室内一维定水头法和压力膜仪（DIK-3423）以及一维瞬态法测试了混合物饱和含水量、饱和导水率、水分特征曲线和导气率等指标,并与土壤、粉煤灰和煤矸石进行对比分析。结果表明:1）粉煤灰的掺入可以提高煤矸石的饱和含水量,矸灰比3∶7~2∶8的混合物的饱和含水量为36.9%~41.4%,数值上最接近土壤;2）混合物的饱和导水率受粉煤灰掺入量和容重影响,相同粉煤灰掺入量下提高容重会降低饱和导水率,而饱和导水率变化的整体趋势随粉煤灰掺入量的增大而减小;3）混合物的持水性能随粉煤灰掺入量的增大而增大;4）混合物的导气率随粉煤灰掺入量的增大而减小,粉煤灰掺入量<40%的混合物导气率对含水量的敏感度呈先减小后增大的趋势,其余比例混合物导气率变化较均匀;5）矸灰比（煤矸石与粉煤灰体积比）在3∶7~2∶8混合物的植物有效水含量为17.3%~17.6%,数值上最接近土壤,选用粉煤灰-煤矸石混合物充填塌陷土地时可控制矸灰比在3∶7,此时渗透性小,且可以保证有良好的土壤有效水供给。研究结果可为塌陷区土地复垦质量的改良提供数据参考。     

离子土壤强化剂改性膨胀土的微结构试验研究

本文利用离子土壤强化剂对南水北调中线工程河南新乡膨胀土进行了化学改性,并对改性膨胀土的微结构进行了试验研究,结果表明:离子土壤强化剂可以有效地降低膨胀土的比表面积和孔隙体积;掺入离子土壤强化剂的膨胀土中部分矿物形态由片状转变为粒状,且直径大于10 nm的孔隙体积明显减少;离子土壤强化剂和消石灰共同作用,使得膨胀土中矿物...     

黄土无侧限抗压强度的试验研究

为了研究黄土填料无侧限抗压强度特性随其含水率、干密度的变化规律,本文对22种不同含水率、干密度组合的黄土试样进行了室内无侧限抗压强度试验,通过对试验数据及应力-应变曲线的分析,分别研究了黄土试样的无侧限抗压强度、弹性模量与含水率、干密度的关系。结果表明:同一含水率下,随着干密度的增加,黄土试样的无侧限抗压强度和弹性模量呈线性增长,且其增长速率随含水率增加而线性降低;同一干密度下,随着含水率的增加,黄土试样的无侧限抗压强度以二次函数的形式衰减,当黄土试样含水率为16%以上时,其衰减速率变缓,黄土试样无侧限抗压强度值基本处于同一水平,而黄土试样的弹性模量随含水率增加而线性降低,降低速率随干密度的增加而呈线性增长;黄土试样的无侧限抗压强度与弹性模量之间具有良好的线性相关性。该研究可为黄土作为建筑填料时的施工安全提供科学依据。     

干湿循环与垃圾渗滤液耦合作用下GCL防渗性能

开展膨胀指数和渗透系数测定试验,研究干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用下膨润土的膨胀性能和土工合成黏土衬垫（GCL）防渗性能变化规律.结果表明,干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用对膨润土的膨胀性能和GCL的防渗性能具有显著负面影响：在7次干湿循环后,垃圾渗滤液饱和的膨润土的膨胀指数从20mL/2g降低至7.5mL/2g,GCL的渗透系数从1.65×10^-11m/s增加到1.89×10^-7m/s.膨胀指数下降和渗透系数升高的根本原因是膨润土渗透膨胀性能的丧失.单纯的垃圾渗滤液渗透不会改变GCL的渗透系数.将有效应力从20kPa升高至150kPa,可以促使GCL的渗透系数降低4个数量级,满足填埋场防渗要求（< 5.0x10^-11m/s）.     

巴东三中滑坡碎石土抗剪强度特征研究

碎石土是介于土体和岩体之间的一种特殊地质体,引起了国内外众多研究者的重视。结合细粒土室内直剪试验,并在大剪试验下研究了不同粗粒含量(20%、50%、80%)、不同含水率(15%、18%、20%)的碎石土抗剪强度参数的特性。试验结果表明:碎石土抗剪强度参数与碎石土中含水率和粗粒含量有关。含水率对细粒土和碎石土内聚力的影响规律是不同的,碎石土内摩擦角随含水率的增加发生了不同程度的降低;随土体密度的增大,碎石土内聚力升高,随粗粒含量的增加,碎石土内聚力会降低;碎石土内摩擦角随粗粒含量增加先降低后逐渐升高;碎石土τ-σ关系曲线中,随粗粒含量的增加,碎石土剪切强度升高;利用线性逼近的方式近似得到碎石土抗剪强度实用计算公式,通过对比计算值和试验值可知,实用公式计算值在一定程度上能够反映该土样的抗剪强度特征。     

极端干湿循环作用下饱和泥浆红黏土的干缩裂隙发育特征

云贵高原红黏土常经历极端干湿循环过程,为研究极端干湿循环作用对红黏土干缩裂隙发育规律的影响,以昆明呈贡地区红黏土饱和泥浆样为研究对象,在室内进行5次干湿循环试验,通过监测红黏土质量和表面干缩裂隙的形成及其演化过程,分析了极端干湿循环作用对红黏土水分蒸发、干缩裂隙的形成及其演化、表面干缩裂隙网络结构形态的影响.结果 表明...     

烧结烟气脱硫灰-矿渣复合粉反应性能的研究

烧结烟气脱硫灰中由于含有大量的亚硫酸钙和游离氧化钙,在将其直接用于胶凝材料时,不但延长凝结时间,降低早期强度,而且还容易导致水泥硬化体体积膨胀,恶化硬化体性能。实验研究了脱硫灰不同掺入方式和掺入量,以及氧化温度对复合粉反应性能的影响。结果表明,在将脱硫灰经过550℃氧化处理后,再采用加水预拌的方式,在脱硫灰掺入量为5%时可获得具有较好反应性能的复合粉。     

可控条件下柴油污染沿海土壤的电阻率特征研究

采用单因素分析法,通过室内配制淤泥、砂土、壤土样品研究土壤颗粒及组分、含水率、含油率及时间对柴油污染土电阻率的影响。结果显示,3种土壤的电阻率差异很大,并且含水率影响大于含油率。未污染和污染土样的电阻率都随含水率的增加呈幂指数下降趋势,符合Archie公式,且变化趋势砂土壤土淤泥。含水率15%时,3种土样电阻率都随含油率增加呈下降趋势;5%含水率淤泥土样电阻率呈下降趋势,砂土土样变化不大,壤土电阻率变化呈上下波动,总体趋势下降。不同含水率未污染和污染淤泥电阻率都随时间变化呈上升趋势,不同含油率较湿土样电阻率随时间上升,而微湿土样呈降低趋势。研究成果可为土壤柴油污染的电阻率法监测提供理论支持。     

通风、翻堆和添加剂对垃圾生物干化和臭气排放的影响

采用自制的生物干化装置探索了通风、翻堆及不同添加剂对垃圾生物干化和臭气排放的影响。通风量增加,有助于水分散失和H2S减排,也利于生化反应的进行,添加自制除臭剂和生物菌对H2S的排放有显著的抑制作用,添加自制除臭剂和桔秆对NH3的排放有显著的抑制作用,添加自制除臭剂可作为生物干化除臭剂的优选。翻堆工艺对干化产品含水率有一定影响,物料含水率随翻堆次数增加逐渐下降,翻堆2次的干化产品含水率最终达到25%,翻堆3次的含水率达到22.5%,翻堆4次的含水率达到19.1%,增加翻堆次数可显著降低物料含水率。     

新型土壤固化剂对含重金属Pb、Cd膨胀土固化效果研究

针对重金属膨胀土现有技术浸水稳定性不足、重金属浸出率高、经济效益低等问题,文章采用武汉大学自主研发的SSH新型土壤固化剂对重金属Pb、Cd污染膨胀土进行改良,以满足膨胀土地区建筑技术规范及重金属浸出阈值。通过室内模拟实验研究了添加剂种类、养护龄期等因素对自由膨胀率、抗压强度、浸水稳定性和重金属固化效率的影响。通过XPS、SEM等方法对样品中物质存在形式和表面形貌变化进行表征,研究了重金属膨胀土改良的过程及机理。实验结果表明,当掺量配比为：膨胀土∶SSH∶石灰=92%∶4%∶4%时,自由膨胀率由62.87%降低至6.46%,抗压强度提高2.46倍,浸水稳定性明显提升,重金属固化效率均达到90%以上。表征结果显示,SSH通过离子交换、沉淀及包裹保护等作用进一步提高土粒聚集性和重金属固化效果,明显改善膨胀土基本物理性能,同时重金属Pb、Cd固化后主要以PbSiO₃和CdSiO₃等沉淀形式存在于体系中。研究结果可为解决重金属污染膨胀土的改良应用提供一定的理论参考。     

复合固化剂固化淤泥的耐久性和稳定性研究

为解决水泥对含有机质和重金属污染物的淤泥固化效果不佳的问题,提出采用水泥、生石灰、高铁酸钾和高分子吸水树脂作为复合固化剂对淤泥进行固化处理的方法。通过干湿循环试验和渗出液试验,从固化淤泥平均累计相对质量损失率、无侧限抗压强度和固化淤泥渗出液中重金属离子浓度等指标的变化,探究了复合固化剂对固化淤泥耐久性和稳定性的影响。试验结果表明:增加水泥掺量在一定程度上能提高固化淤泥的强度、改善固化淤泥的耐久性和固化淤泥中重金属的稳定性,但仅掺入水泥难以达到理想的固化效果;而掺入复合固化剂的固化淤泥,在干湿循环作用下能保证整体的完整性,其平均累计相对质量损失率仅为3.89%,无侧限抗压强度相比28d养护的试样提高了4.1%;在渗流作用下,掺入复合固化剂的固化淤泥末次渗出液中未检出Pb离子,而Cu、Zn离子的浓度仅为初次渗出液中的15.24%和2.25%,表明复合固化剂克服了因化淤泥体系酸碱度变化的影响,通过包裹作用和络合作用稳定了淤泥中的重金属离子,有效地降低了固化淤泥渗出液中Cu、Zn、Pb离子的浓度。     

酸性环境对红层泥岩公路路基填料崩解特性的影响研究

为了解红层泥岩公路路基填料受酸性环境影响下的崩解机理,在室内干湿循环试验条件下对不同pH值溶液中红层泥岩试样开展了干湿循环崩解试验,分析了红层泥岩崩解后崩解物的颗粒粒径分布状况,并采用推导的基于质量与粒径关联的分形维数分析了酸性环境对红层泥岩崩解特性的影响。结果表明:pH值越小,溶液中红层泥岩崩解物的级配分布越均匀,崩解越充分,反之则崩解物以大颗粒为主,崩解不充分;在干湿循环次数较少时,不同pH值溶液中红层泥岩试样的崩解速率较快,在第2次干湿循环后其崩解速率开始减小,并在第6次干湿循环之后基本达到稳定;随着溶液pH值的减小,红层泥岩崩解物的分形维数逐渐增大,说明红层泥岩崩解物中细颗粒含量逐渐增多,崩解速率逐渐增大,表明酸性环境能够加速红层泥岩试样的崩解。     

巴东组紫红色泥岩干湿循环强度弱化特性的试验研究

三峡库区发育有大量三叠系巴东组第四段紫红色泥岩(T_2b~4,简称为巴东组紫红色泥岩),受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展三峡库区巴东组紫红色泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考。首先,依次开展了干湿循环试验和三轴压缩试验,分析巴东组紫红色泥岩的强度弱化特性,并通过CT扫描试验观察试样表面与内部的细观损伤特性;其次,基于CT扫描重构模型,开展了考虑试样内部初始损伤的三轴压缩条件下数值模拟试验;最后,基于岩石的变形特征,提出考虑岩石变开过程压密阶段的能量消耗的一种新的能量耗散模型。试验结果表明:0～10 kPa预应力下的干湿循环试验只对试样表面粗糙度有轻微的影响;干湿循环条件下,试样的峰值强度和残余强度与干湿循环次数呈负线性相关;基于CT扫描重构模型的试样三轴压缩数值模拟试验结果与室内三轴压缩试验结果具有较好的一致性,能体现试样内部的初始损伤特性,更符合实际;改进后的能量耗散模型适合于分析考虑岩石压密阶段的变形过程。     

红黏土物理力学性质与声波波速关系的初步研究

声波波速测试作为一种快速、简便、无损的检测方法,在岩土、地质工程中已被广泛运用。采用WSD-2数字声波仪对贵阳市金阳区某建筑楼盘的红黏土土样在不同的含水率、孔隙比、砂土配合比击实条件下的声波波速进行测定,分析了不同物理力学状态下的红黏土声波波速的变化规律。结果表明:红黏土原状土样的声波波速与其含水率呈"U"型关系,而随其孔隙比的增大而减小;击实红黏土重塑土样的声波波速随其含水率的增大呈先增大后减小的二次函数关系,而与其干密度大致呈正相关的关系。该研究结果验证了通过红黏土的声波波速来反算其物理力学性质指标值的可行性,为进一步开展理论研究和生产实践提供了试验依据。     

盐渍土电阻率试验研究

为了更深入的了解土体电阻率的特性,使其在理论与工程应用上发挥作用,对甘肃瓜州盐渍土进行电阻率室内试验,通过控制含水率、含盐量、干密度三个因素进行正交测试,分别研究了电阻率随含水率、含盐量、孔隙率及饱和度的变化规律及特点。试验表明:盐渍土电阻率随含水量、饱和度的增加呈减小趋势,随孔隙率的增加而增加,在孔隙液未饱和阶段随含盐量增加而下降,在过饱和阶段变化不明显,各因素互相影响,共同作用。由室内试验获得的数据提出经验模型公式,为工程中电法勘探的结果验证与反演解释提供依据。     

河道淤泥气泡混合土动力特性试验研究

利用室内动三轴试验研究了河道淤泥气泡混合土(FMLSS)在动力荷载作用下的动力特性,探讨了围压、水泥掺入量、气泡含量和含水率对FMLSS的动剪切模量与阻尼比的影响。结果表明:FMLSS的动剪切模量随动剪应变的增大而减小,阻尼比随动剪应变的增大而增大。当动剪应变相同时,动剪切模量和阻尼比都随着围压的增大而增大;随着水泥掺入量增大,动剪切模量增大而阻尼比减小;动剪切模量随着气泡含量和含水率的增大而减小;阻尼比随着含水率的增加先减小后增大,受气泡含量的影响不显著。FMLSS的关系曲线呈平缓衰减型,阻尼比在0.01~0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。     

初始干密度对风化砂改良膨胀土回弹模量的影响研究

以湖北省宜昌市的膨胀土为研究对象,采用当地广泛分布的风化砂来对膨胀土进行改良,即分别采用10%、20%、30%、40%、50%的风化砂掺入膨胀土中,通过改变各种不同比例混合料的初始干密度进行改良膨胀土回弹模量试验,研究掺砂比例、初始干密度对风化砂改良膨胀土回弹模量的影响规律。结果表明:掺砂比例和初始干密度均对改良膨胀土的回弹模量有显著的影响。当初始干密度一定时,改良膨胀土的回弹模量会随着掺砂比例的增加先增大后减小,且在掺砂比例为10%时改良膨胀土的回弹模量达到最大值;当掺砂比例一定时,改良膨胀土回弹模量随着初始干密度的增加而增大,增加幅度是先大后小;当掺砂比例一定时,改良膨胀土回弹模量与初始干密度呈现很好的对数关系,因此在施工过程中控制好初始干密度(现场压实度)将有助于提高路基承载能力,保证路基的强度、刚度和稳定性。