水玻璃固化黏土矿物的试验研究

采用扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)和X线光电子能谱(XPS),对常温下不同密度水玻璃固化的蒙脱石、伊利石和高岭石试样进行测试与分析。结果表明:黏土矿物由固化前的粒状、片状结构转变为固化后的团块状的网状结构。黏土矿物固化样中出现明显的非晶态弥散峰群,未出现新的晶体;固化样衍射强度变小、晶层间距变小、颗粒变得更细小,结晶构造有序性变差,但晶体主体依然是黏土矿物的晶体。固化样中,仅1.15 g/cm3水玻璃固化的蒙脱石样的Ca-2p电子结合能减少了0.624 6 eV,其余元素的相应值未变化。水玻璃固化黏土矿物的机理是:硅酸盐离子和硅酸胶粒在黏土矿物表面如蒙脱石的晶层平面与端面存在复杂的吸附作用,形成了团粒,具有很大表面能的团粒进一步失水缩聚,形成非晶质硅酸盐凝胶和晶质黏土矿物共存的网状结构产物,限制了黏土矿物的活性,固化了黏土矿物。

冲击压实法加固湿陷性黄土路基的应用研究

主要介绍了加固湿陷性黄土路基的一项新技术——冲击压实法。通过常规土工试验及显微结构试验:扫描电镜、压汞分析,并从宏观至微观,定性定量分析了加固效果,同时探讨了冲击压实法的加固机理,并提出合理的施工工艺参数,为进一步在黄土地区推广该项新技术提供了理论依据和实践经验。

冲击压实路基黄土的微观特征研究

采用扫描电镜和压汞试验研究了天然黄土和冲击压实8～40遍路基黄土的微观结构和孔隙特征。结果表明:天然黄土和冲击压实8遍的路基黄土,其微结构以粒状架空结构为主;冲击压实16～40遍,土的微结构变成粒状镶嵌结构。冲击压实16遍前后,土的孔隙直径分布在0.006～164μm之间,平均孔径从0.767 9μm降低到0.0 711μm,中等孔径从5.264μm减少到0.568 4μm;但孔隙表面积从0.624 m2/g增加到7.517 m2/g。孔径分布在10μm和2μm处出现分界值,16遍前2<d≤10μm的孔隙占67.53%,而16遍后d≤2μm的孔隙占68.07%。最佳的冲击压实遍数为16遍。冲击压实16遍后,土微结构的改变和小孔隙的增多为冲击压实技术加固黄土路基的机理。

碎石土湿陷性试验研究

采用不同工况的载荷试验、室内常规土工试验和易溶盐试验,分析了碎石土的荷载-沉降曲线特征,探讨了碎石土的湿陷性与湿陷机理。结果表明:碎石土在200 kPa稳定后浸水,再加荷到400 kPa,载荷试验荷载-沉降曲线呈折线型,明显分为三个阶段:压缩变形阶段,湿陷变形阶段,复合变形阶段。场地中4 m厚碎石土具有湿陷性,且湿陷性不均匀。碎石土湿陷的机理在于其结构是疏松的单粒架空结构。骨架颗粒间存在架空孔隙,且部分架空孔隙由砂质颗粒集合体充填;骨架颗粒间呈点与点接触,或者主要通过黏粒、黏土矿物、易溶盐组成的胶结物而联结在一起;在浸水加荷过程中,黏粒周围薄膜水增厚、粘土矿物自身产生膨胀、易溶盐溶解,导致胶结物的胶结强度丧失,结构失稳,发生湿陷。

加筋条件和含水率对加筋土抗压强度和应力应变的影响

由滨海盐渍土的盐胀、溶陷和吸湿软化引起的土的低强度和大变形问题,可通过麦秸秆加筋的方法予以应对。加筋土的抗压强度及应力应变特性与麦秸秆的加筋长度、加筋率和土的含水率有关。加筋土的抗压强度试验结果证实:0.25%加筋率的加筋土抗压强度最大,0.20%和0.30%的次之;50 mm加筋长度加筋土的抗压强度最大,70 mm的最小。0.25%加筋率的加筋土应力应变曲线的峰值最大;随加筋长度的增加,加筋率对应力应变的影响程度降低。随加筋长度的增加,加筋土的应力应变曲线由应变软化型渐变为应变硬化型,以70 mm加筋长度的最为明显。低于最优含水率,应力应变曲线存在峰值;高于最优含水率,加筋土逐渐转向塑性变形。总结麦秸秆加筋土的抗压强度和应力应变的变化规律,为后期的三轴抗剪强度及其偏应力应变特性研究提供借鉴。

冲积扇上油气管道水工保护措施及破坏类型

冲积扇是山地河流在出山口形成的扇形堆积体,由于冲积扇的坡度和物质组成极易在冲积扇上形成汇水冲蚀,使通过此地区的油气管道产生变形、失稳或露管等水毁灾害,因此冲积扇上的水工保护措施对管道的安全运营有重要意义。总结了防冲墙、截水墙、截排水渠、护岸、过水面和护坦等冲积扇常用水工保护措施及其破坏类型,并分析了产生这些破坏的原因,对应各类破坏形式提出改进建议。最后指出:水工保护措施对油气管道的安全运营意义重大,应将其与管道工程视为同等重要;需对管道周围的地形、地貌以及当地的水害现象有一个全面的了解和掌握,以选择合适的水工保护措施。

PS材料模数、浓度对干旱区土建筑遗址加固效果的影响

PS材料对干旱区古遗址防风化加固具有良好的加固效果。20a的试验研究和现场加固表明,PS材料模数、浓度对加固效果的影响比较显著。通过试验分析表明:PS材料加固土的强度普遍提高,加固土强度随浓度的增加而递增,随PS材料模数的增大而递减;随着PS材料浓度的增大,加固土的抗风蚀、雨蚀能力显著提高,随模数的增大而有所降低;加固土的抗冻融能力显著提高,利于遗址在寒旱环境中保存,模数和浓度对加固土的耐冻性贡献均较大,以模数3.84、浓度5%时抗冻融性能最优;经PS材料加固后土密度及孔隙率变化不大,说明了土体经PS材料加固后仍具有良好的透气、透水性。综合考虑PS材料模数、浓度对加固效果的作用,优选加固液浓度为5%、模数为3.84。

温度改性水玻璃固化黄土机制研究

硅化法是湿陷性黄土地基处理的主要化学方法之一,为了提高固化效果需要对水玻璃溶液进行改性。对温度改性水玻璃溶液固化黄土进行了试验研究,并通过化学组成和矿物成分分析、微观结构分析探讨了温度改性水玻璃固化黄土的机制。试验结果表明:在20～80℃范围内,随着温度的升高,水玻璃固化黄土的强度有明显提高;X射线衍射图谱中部分矿物衍射强度降低并出现密集低矮的非晶质物相峰群;SEM图像显示随着温度的升高凝胶薄膜增多;MIP(压汞试验)数据显示,随着温度的升高,孔隙表面积增大。水玻璃溶液固化黄土的强度随温度增加的机制在于:生成的非晶质物相和凝胶薄膜随着温度的升高而增加,促使最可几孔径的减小和小孔隙的增多,强化了骨架颗粒的连接强度,并将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体,从而改善了土体的强度。

综合物探法在滑坡稳定性评价中的应用研究

滑坡是最严重的自然地质灾害之一,产生条件复杂,受各种自然地质因素影响,其稳定性评价和治理方案选择中经常利用物探方法来获取相关地质信息。近年来越来越多的工程实践发现单一的物探方法均有信息不够准确、直观等局限性,综合物探法以其全面、快速、信息丰富等特点从而得到广泛应用,对滑坡治理方案的选择具有重大意义。以兰渝铁路盖家阴山滑坡为例,结合滑坡勘察资料,借助高密度电法和瑞利面波法进行综合物探勘查,获取其速度和电阻率等参数,进一步确定滑坡的滑动面、深度及滑动范围,认识滑坡的变形破坏发展过程与规律,为滑坡的治理方案的确定提供有力证据。

改性水玻璃固化盐渍土强度及冻融循环耐久性试验研究

为了解决盐渍土盐胀和溶陷等不良工程问题,进行了20、40、60℃改性水玻璃碱激发粉煤灰固化盐渍土试验研究.通过冻融循环试验、无侧限抗压强度试验、X射线衍射光谱以及微观结构测试,研究了温度改性水玻璃固化盐渍土的强度和冻融循环耐久性.结果表明:改性水玻璃固化盐渍土的强度随温度的升高反而降低;不同温度改性的水玻璃固化盐渍土的抗压强度随冻融循环次数的增加而降低并在冻融10次以后下降幅度减小;不同温度改性水玻璃固化盐渍土没有新的晶体衍射峰出现,随着改性温度的升高,芒硝和白云石的衍射强度增大,表观小孔隙率变大,强度降低,冻融循环后,微观结构遭到破坏.

岩体地震动力破坏问题研究

研究岩体在地震动力作用下的破坏机制需要结合岩石力学、工程地质、地震工程、地震学等诸多学科。本文首先简要评论了岩石动力学的研究现状,然后对两种主要的动荷载——爆破和地震进行对比,通过对地震波产生的动应力和岩体强度特性的比较,认为岩体在地震动力作用下主要是拉张破坏和结构面破坏,并提出了岩体地震动力破坏的极限深度,最后讨论了地应力和地形对岩体地震动力破坏的重要影响。

改性黄土的冻融特性

研究冻融循环前后不同水泥石灰粉煤灰配比下改性黄土的无侧限抗压强度、渗透系数和微观结构等物理力学特性的变化。综合考虑强度、渗透性和抗冻融．胜能，提出改性黄土改性剂的最优配比，探讨冻融循环对改性黄土工程特性的影响。结果表明：在考虑冻融循环的条件下，4％-5％的水泥与6％的石灰及10％的粉煤灰的掺入不仅能有效地提高改性土的抗压强度，降低渗透系数，而且能够避免改性黄土因为刚性太大而引起的抗冻融能力下降的情况。3种改性剂的联合作用改变了黄土颗粒的排列和连结方式，从而能够提高改性黄土的强度和抗冻融能力。

加气硅化黄土的微结构研究

采用扫描电镜、数字图像方法和表面积孔隙分析仪研究了天然黄土和固化龄期13,19,24 a加气硅化黄土的微结构和孔隙特征。结果表明:天然黄土和加气硅化黄土的微结构均以粒状架空结构为主;加气硅化黄土架空孔隙内充填有少量凝胶;这些凝胶附着在骨架颗粒表面,增大了颗粒间的接触面积。与天然黄土相比,硅化黄土孔径分布基本无变化,平均孔径、面积比和孔隙体积没有降低,但孔隙表面积从17.810 4 m2/g增加到27.473 5 m2/g。加气硅化黄土的机制是保持黄土架空孔隙基本不变,通过凝胶薄膜强化了黄土微结构中胶结物的强度,将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体,消除了黄土的湿陷性,并提高了其工程力学性能。

水玻璃固化硫酸盐渍土强度特性及固化机制研究

盐渍土化学固化法是解决盐渍土盐胀、溶陷和腐蚀等不良工程问题的有效方法之一。通过无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验、化学成分分析和扫描电镜试验研究了石灰粉、煤灰、水玻璃联合固化硫酸盐渍土的强度特征,分析探讨了其固化机制。试验结果表明:石灰含量小于8%时,石灰、粉煤灰、水玻璃联合固化硫酸盐渍土的抗压和抗剪强度较石灰粉煤灰固化土有大幅度提升,固化土强度随水玻璃浓度几乎呈线性增长。水玻璃固化硫酸盐渍土强度增加的机制在于:水玻璃的碱激发粉煤灰作用和水玻璃与盐渍土中化学成分的吸附作用所生成各类凝胶的填充和包裹,使得骨架颗粒的接触面积增大,颗粒之间的孔隙逐步减小,骨架颗粒由点接触变为面接触,固化盐渍土通过凝胶而黏结成为一个紧密的空间网状整体结构,土体强度得以提高。同时,复杂的物理化学作用大幅度降低了固化盐渍土中SO_4^(2-)含量,有效地抑制了硫酸盐渍土的盐胀特性。

含盐量对固化硫酸盐渍土抗压强度的影响

对石灰粉煤灰固化不同含盐量硫酸盐渍土28 d试件进行无侧限抗压强度试验,探讨含盐量对石灰粉煤灰固化土抗压强度的影响。并采用界限含水率试验、X线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和物理吸附试验等方法研究石灰粉煤灰固化不同含盐量硫酸盐渍土的稠度特征、物相特征、化学成分和微观结构,分析含盐量对石灰粉煤灰固化硫酸盐渍土抗压强度影响的机理。研究结果表明:含盐量在0.3%~5.0%范围内,不同石灰粉煤灰固化硫酸盐渍土的强度随含盐量的增加先增大后减小,峰值强度对应的含盐量为1.8%;同一含盐量时,当含盐量低于2.8%时,固化土强度随石灰粉煤灰含量的增加先增大后减小,当含盐量高于2.8%时,固化土强度随石灰粉煤灰含量的增加而增大。

固化盐渍土核磁共振微观特征

采用核磁共振技术,对不同配比的水玻璃、石灰+粉煤灰及石灰+粉煤灰+水玻璃的固化盐渍土的微观特征进行检测,结合无侧限抗压强度试验,分析了各固化方案的盐渍土固化效果,讨论了强度成因的微观特征机制。结果表明,不同固化土的孔隙特征有较大差异。石灰+粉煤灰固化盐渍土大孔隙减少;石灰+粉煤灰+水玻璃固化盐渍土孔隙总体积减少,但同时有大孔隙生成;水玻璃固化盐渍土孔隙总体增多,但随水玻璃浓度增大,孔隙体积有所减小。石灰+粉煤灰+水玻璃固化盐渍土抗压强度远大于其他固化方案,但是其孔隙结构并不是最优,说明颗粒间的胶结情况对固化效果的影响远大于孔隙特征。

粉煤灰铁路路基的静动力特性研究

结合工程实践对包钢电厂的粉煤灰在不同含水量、不同压实度、不同应力水平等情况下进行了静、动力试验,根据实测数据,分析并总结了其静、动力特性,对其作为铁路路基填料提供了依据。

唐古特青兰的化学成分

从唐古特青兰（Ｄｒａｃｏｃｅｐｈａｌｕｍ ｔａｎｇｕｔｉｃｕｍ Ｍａｘｉｍ ．）分离到８ 种化合物，经化学和光谱分析鉴定为：齐墩果酸（Ⅰ）、熊果酸（Ⅱ）、胡萝卜甙（Ⅲ）、茵芋甙（Ⅳ）、大波斯菊甙（Ⅴ）、胡麻素（Ⅵ）、胡麻甙（Ⅶ）、胡麻甙－６″－乙酸酯（Ⅷ）。Ⅷ是一新天然产物。

复合改性水玻璃固化黄土机理研究

对复合改性水玻璃溶液固化黄土进行了试验研究,并通过化学组成和矿物成分分析、微观结构分析探讨了复合改性水玻璃固化黄土的机理。试验结果表明:复合改性水玻璃固化黄土的强度有明显提高;X射线衍射图谱中密集低矮的非晶质物相峰群仍存在,但是部分矿物衍射强度比普通水玻璃固化的有所升高;SEM图像显示胶凝材料特有的裂纹减少,黏结比较紧密;MIP数据显示复合改性后孔隙表面积增大,最可几孔径减小。复合改性水玻璃溶液固化黄土的强度增加的机理在于:K+的加入使生成的聚合物增多,胶凝裂纹减少、黏结趋于紧密,促使了最可几孔径的减小和小孔隙的增多,强化了骨架颗粒的连接强度,并将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体,从而改善了土体的强度。

阳涉线加筋土挡墙试验研究

通过对阳涉线双侧加筋土挡土墙的试验研究,总结并分析了墙面变形、墙背土压力的分布、基底应力分布等变化特点,验证了按简化的0.3H法设计的合理性,为加筋土挡土墙的设计应用提供了基础。