双层滑带滑坡土环剪试验与稳定性分析

以云南省文山至麻栗坡高速公路K39段复合型双层滑带滑坡为例,采用室内环剪试验探明该滑坡深层、浅层滑带各自的残余强度,分析不同含水率、法向应力和剪切速率对滑带土残余强度的影响;采用FLAC3D软件进行数值模拟,基于滑坡应力-应变历史对滑坡稳定性进行评价。结果表明:滑带土在低含水率情况下力学强度较高,饱和状态抗剪强度参数表现出明显的衰减趋势;在地下水位保持高位时,深层滑带更易发生渐进式蠕动滑移。模拟结果显示:滑坡的深层滑带应力集中现象较为显著,浅层滑坡危险性较小,滑坡在暴雨工况下整体稳定性明显降低,存在一定风险,可通过设置排水洞等降水措施进行治理。

冻融循环下须弥山石窟红砂岩劣化试验研究

须弥山石窟处于我国季节性冻土区域,长期的冻融循环条件对岩体造成了很严重的风化损伤。将采自须弥山石窟的红砂岩制备成天然组、60%饱水组和饱水组3组试样进行冻融循环试验,记录冻融循环10、20、40和120次时岩样的物理性质参数,研究冻融循环下砂岩的劣化规律。结果表明:岩样在经过不同的冻融循环次数后质量、体积、硬度和波速整体呈现下降的趋势,且随着冻融次数的增加其下降的趋势逐渐变得平缓;岩样各物理性质参数的劣化率在冻融循环后逐渐增加,前40次冻融循环周期内物理性质参数劣化速率较快,之后随着冻融循环次数的增加其劣化逐渐趋于平缓;在对3组不同含水率的岩样进行相同次数的冻融循环试验后发现,在经过相同的冻融循环次数后,随着含水率的增加岩样物理性质参数劣化更加显著;根据砂岩的质量、体积、波速的劣化率定义了砂岩的累积损伤度,建立了累积损伤度与冻融循环次数的非线性模型,揭示了累积损伤度随冻融循环次数变化的非线性增长规律。该研究成果能够为须弥山石窟的文物保护工作提供科学依据。

基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估

中国古代石拱桥由于其年代久远、结构复杂、露天保存以及可靠度评估过程中参数不易确定等特点,导致传统结构稳定性分析评估方法难以准确评估古代石拱桥结构实际响应和可靠度。提出一种基于无损检测和概率的古代石拱桥结构可靠度评估方法。该方法首先提出利用无损检测技术或工程地质类比法获取石拱桥结构物理力学参数并建立数值模型;然后基于无损检测数据或《工程地质手册》,利用敏感性分析方法确定对石拱桥整体结构响应影响较大的关键参数,即第一类关键参数,并根据参数先验分布提出不同的抽样方法,生成随机样本实现贝叶斯更新过程;最后通过ANSYS软件对桥梁结构的响应进行有限元分析,并利用可靠度分析方法计算出石拱桥结构可靠度指标,并根据相关标准对石拱桥结构安全与可靠度进行评估。以全国重点文物保护单位隋代赵州桥(大石桥)为研究对象建立简化模型,采用本文提出的可靠度评估方法计算得到目前赵州桥的可靠度为3.42,该桥梁安全等级为二级,该评估结果与实际情况基本相符,从而验证了本文方法的可靠性和可行性。该方法可规避传统物理力学检测过程中对石拱桥古建筑的损害,筛选出的关键参数合理,且数据更新处理充分考虑模型参数的不确定性,从而可更精确地计算出古代石拱桥可靠度指标,可为古建筑文物的预防性保护提供科学依据。

基于BP神经网络的周口店遗址裂缝变形监测数据分析与预测

周口店遗址是世界范围内更新世古人类遗址中内涵较丰富、材料较齐全、较有科研价值的遗址之一,是我国古人类学、旧石器时代考古学和第四纪地质学的科研基地。国家对周口店遗址的长期保护和监测,留存了大量的不同类型的监测数据,但是长期以来对这些监测数据缺乏深层次的数据挖掘和高效利用。基于周口店遗址的地质资料和实地勘察,利用反向传播(back propagation,BP)神经网络方法,运用时间序列预测原理,结合周口店遗址的原始监测数据,对周口店遗址第3地点裂缝变形状况展开了预测研究,并将预测研究分为补全缺失数据和预测未来数据2个方面。结果表明,基于BP神经网络和周口店遗址监测数据所构建的预测模型,经过大量的数据训练,具有较高的预测精度,能够通过预测实现对监测数据缺失部分的补全工作和对监测数据未来发展的预测工作。该研究成果为周口店遗址监测数据的处理提供了一种新方法,丰富了周口店遗址监测中心对大量监测数据的处理手段;此外,构建的周口店遗址第3地点的裂缝变形预警等级结构,对周口店遗址后续预防性保护工作的开展具有重要意义。

ISS减小红色黏土结合水膜的试验研究

红色黏土结合水膜的厚度对其塑性、吸附性、渗透性、膨胀性和导电性等物理性质及强度、变形等力学性质起着控制性的作用。为了分析和计算离子土壤固化剂(ISS)处理红色黏土前后其结合水膜厚度的变化,进行了阿太堡试验、Zeta电位试验、电导率试验和比表面积试验。根据扁平状黏土颗粒结合水膜形成模型,推导了结合水膜厚度计算公式。根据液限含水率、比表面积和结合水密度,计算了ISS加固前后结合水膜厚度的变化。得出ISS加固红色黏土,能够降低其塑性指数,减小Zeta电位和电导率,从而使结合水膜厚度减薄,但不会改变黏土颗粒的双电层结构,不能完全去除红色黏土中的结合水。试验与理论计算结果表明,用塑性指数的降低来表征ISS减小红色黏土结合水膜是可行的、有效的。

离子土壤固化剂加固红粘土的试验研究

利用离子土壤固化剂(ionic soil stabilizer,简称ISS)加固红粘土,通过对不同配比的阿太堡试验、收缩试验、自由膨胀率试验和无侧限抗压强度试验结果进行分析,得出了ISS加固红粘土压实性能和强度的变化规律。试验表明:加入ISS后,红粘土的承载力增大,粘土颗粒的结合水减少,塑性指数可以降低在12%左右,但并不是ISS加入越多越好。最后,从ISS影响双电层的结构和ξ电位等方面,对ISS加固土的机理进行了分析。

黄土坡滑坡饱和滑带土三轴压缩应力松弛试验研究

为研究饱和滑带土的三轴流变规律,基于室内三轴试验,对三峡库区巴东县黄土坡滑坡的滑带土应力松弛特性进行试验和分析。首先,对滑带土进行X射线衍射试验和XRF定量分析实验,获得了滑带土的矿物成分和化学组成。然后,采用GDS三轴仪开展饱和滑带土的应力松弛实验,研究不同围压和不同应变增量条件下滑带土的应力松弛特征。研究结果表明,饱和滑带土的应力松弛特征受围压、轴向应变速率、轴向应变增量、松弛时间的影响较大。根据应力松弛曲线可以分别得出滑带土的峰值强度和残余强度指标,当轴向应变接近破坏应变(15%)时随着有效围压的增加,滑带土的应力松弛量和残余应力比增加,应力松弛比减小;当轴向应变恒定时,滑带土的体积应变大于应变增加过程中的体积应变。当应变加载速率较小(0.02 mm/min)时应变加载过程中会出现瞬时应力松弛现象。

ISS加固红色黏土的孔隙分布试验研究

武汉市汉阳区存在着大量由冲洪积所形成的网纹状红色黏土,它遇水膨胀、软化,失水收缩、开裂。为了减小红色黏土不良性质对土路、公路路基和防渗工程造成的危害,采用离子土壤固化剂(ISS)对红色黏土进行处理。对经ISS处理前后的红色黏土,调成液限状态,进行液氮冷冻真空升华干燥,分析比表面及孔隙分布,观察微结构并统计裂隙。试验结果表明:经ISS处理后,红色黏土的结合水膜减薄,土粒之间的吸引力增强,从而使红色黏土的相对密度增大。减薄结合水膜的土颗粒在ISS连接力作用下,使红色黏土团聚结构和堆叠结构更加紧密,比表面积减小、累积孔隙体积和平均孔直径减小,从而提高了红色黏土的无侧限抗压强度和抗剪强度。

复合型滑坡变形影响因素与深层排水效果研究

以文麻高速公路K39+400滑坡为例,综合滑坡地形地貌、地表裂缝分布特征、长期的抗滑桩和挡土墙监测等信息,提出滑坡浅层Ⅰ区、浅层Ⅱ区和深层整体Ⅲ区的滑坡变形模式,研究山区多滑带复合型滑坡的变形机制。结果表明:现有防治措施不足以控制滑坡变形,多滑带复合型滑坡主要以Ⅰ区和Ⅲ区变形为主;稳定性计算结果显示,不良的排水系统和过高的地下水位是现阶段滑坡复活的主要原因。提出在滑坡周界设置排水沟,滑床内垂直滑坡滑动方向设置水平排水洞;对排水洞设置方式控制滑坡变形和稳定性的效果进行数值分析,并反演分析多期次滑面复合型滑坡的复活机理。

离子土固化剂加固红黏土的X射线衍射试验

红黏土不良物理性质与良好的力学特性之间的矛盾所带来的工程问题正引起学术界与工程界广泛的关注。采用离子土固化剂(ISS)加固武汉市汉阳区的红黏土,能够有效地改变其物理性质与力学性质。为了研究经过离子土固化剂处理前后的红黏土物相组成及黏土矿物晶面间距的变化,采用西门子D5000 X射线衍射仪,对红黏土在Mg2+饱和、K+饱和、甘油饱和及在550℃加热条件下进行了X射线衍射实验。结果表明,经过离子土固化剂处理过的红黏土,其物相没有明显改变,黏土矿物晶面间距有微小变化。

干模式下颗粒粘滑震动试验研究

为了研究浅源地震的诱发机制,基于室内三轴试验,对颗粒材料的粘滑震动特性进行了分析.采用颗粒直径为0.6～0.8 mm的玻璃珠,在围压为30、60、100、200、400 kPa和600 kPa的条件下,以0.02 mm/min的轴向应变速率,开展干燥、密实玻璃珠的固结不排水三轴压缩试验,结果表明:试样偏应力主震和偏应力应变间距随着围压的增大而增大;除了初始压密阶段外,体变-应变曲线中所有体积的突然收缩均与粘滑震动有关;在30、60、100 kPa围压条件下,围压-应变曲线中出现较多尖而窄的波峰和波谷;在200、400 kPa和600 kPa围压条件下,围压-应变曲线中只有尖而窄的波谷;玻璃珠类颗粒材料发生粘滑震动过程中既有静摩擦也有转动摩擦;颗粒之间应力链的连续变形和破坏是引起颗粒粘滑震动的根本原因.

探究高职院校实验室废弃物的安全管理

介绍了实验室对化学、生物及实验动物废弃物的分类及处理方法,以及废弃物安全管理的措施以,提高师生对废弃物安全管理的意识,培养学生的良好的习惯,强化社会责任感和增强道德义务感。

高职院校实验室信息化建设

实验室在职业教育中承担着将理论知识与实践动手能力有机结合的重要任务.随着信息化的不断发展,传统实验室建设与管理已无法满足信息技术进步的发展,因此需要依托于现代信息技术,通过建立新的信息化管理机制,提升实验室管理水平.围绕高职院校实验室信息化建设的相关问题进行了探讨,提出在建设过程中的关键问题和相应解决方法给出了实验室信息化建设的方案.

岩土工程专业岩土实验技术教学方法改革

岩土实验技术是随着地学教育实际需要而产生的,由于其技术的成熟和完善,使其不断成功地用于解决复杂的工程地质问题。但是学生们学完这门课后,经常感觉这门课动手实践的次数和时间太少了。基于此,笔者提出要从以下几个方面进行教学改革：（1）调整课时设置;（2）精心组织教学内容;（3）注重实验教学;（4）采取双向式教学手段;（5）改进考查方法。经过两年,四个学期的的实验教学表明,效果很好,不仅较好地完成了教学任务,而且达到了增加学生实践的次数和时间,提高学生动手实践的能力。

浅谈高职院校实验室环境安全管理体系构建

为了实验室的环境更加安全和环保，将实验室安全威胁消灭在萌芽状态：总结、分析了动物学实验室在环保和安全方面存在的主要问题。

颗粒形状对砂土抗剪强度及桩端阻力影响机制试验研究

为研究颗粒形状对砂土的力学及变形性质的影响,以3种不同颗粒形状的均粒砂及相似材料"玻璃球"为研究对象,通过光学显微镜获取颗粒数字图像,借助图形处理系统获取颗粒单元体几何参数,定义构建2种不同层次的形状描述指标(球形度、磨圆度),并通过计算机辅助程序完成颗粒形状参数的量化。通过4种颗粒材料直剪试验,获得临界摩擦角、剪胀角及峰值摩擦角等强度指标,并分析其随颗粒形状参数的变化,通过饱和试样在不同密实度、不同离心加速度下的静力触探测试来模拟不同砂土地基上的中等圆形闭口桩静压贯入过程,并探讨桩端阻力随颗粒形状的变化关系。直剪试验结果表明:在矿物组分相同的情况下,砂土临界摩擦角随颗粒的磨圆度和规则性的增加呈线性减小,剪胀性随颗粒的不规则性的增大而增大,并可通过修正的Bolton公式来量化表述形状系数对于峰值摩擦角的作用。离心试验结果表明:静力触探锥端阻力可直接用于桩端阻力(qb)的估算,具有很好的可信度,砂颗粒形状越偏离标准球状,表面棱角度越突出,桩贯入所受阻力越大,桩端承载力越高。通过理论分析,提出一种迭代计算方法,并量化分析桩端阻力(qb)、相对密度(Dr)、应力水平(σv′)和颗粒形状(ρ)四者的相互作用关系,该方法计算结果与试验实测数据具有良好的吻合度。

离子土固化剂改良膨胀土的机理研究

以河南安阳典型弱膨胀土为研究对象,分别对素土及离子土固化剂(Ionic Soil Stabilizer,简称ISS)改良土进行一系列的理化试验研究,通过标准吸湿含水率试验分析土体吸湿持水能力的变化;通过X射线衍射、傅立叶红外光谱测试、阳离子交换量及可交换阳离子成分测定、Zeta电位、比表面积,扫描电镜试验分析土体矿物组分、晶体结构、电化学性质及表面属性等反映土体胀缩本质因素的变化规律。试验结果表明:膨胀土经离子土固化剂处理后,吸湿持水能力下降,膨胀能力变弱,土样矿物成分未发生明显变化,但蒙脱石类矿物d001晶层间距变小,层间水合度降低;通过离子交换,ISS置换出膨胀土体颗粒表面亲水性阳离子,促使土体阳离子交换量减小,可交换阳离子主要成分为Ca2+;改良土体ξ电位降低,土颗粒间连接力增强,比表面积减少。ISS改良机理可解释为通过离子交换,吸附,包裹等一系列复杂的表面物化反应,降低黏土矿物晶层间"水敏性",改变土颗粒表面的双电层结构,促使结合水膜厚度减薄,从而降低了土体的膨胀性,水稳定性。

不同环剪方式下滑带土残余强度试验研究

以三峡库区黄土坡滑坡滑带土为研究对象,利用环剪仪研究了黄土坡滑坡滑带土在单级剪、预剪以及多级剪3种环剪方式下的残余强度特征。试验结果表明:不同环剪试验下剪切带的形成与剪切位移相关;残余强度随有效法向应力的增大而增大,对于已经存在剪切带的滑带土,环剪时能很快达到残余强度状态;滑带土环剪轴向压缩分初始剪胀、颗粒运移压密和稳定压密3个阶段,且每个阶段剪应力变化趋势不同;预剪试验和多级剪切试验得到的残余强度偏大,应该首选单级剪切试验测试滑带土残余强度指标。

离子土壤固化剂改性膨胀土的试验研究

利用离子土壤固化剂(ionic soil stabilizer,简称ISS)对河南安阳地区膨胀土进行化学改性试验研究,通过不同配比的自由膨胀率试验结果,结合施工成本,得出ISS溶液改良膨胀土的最优配合比为1:350。对ISS溶液最优配合比改性后土体进行收缩试验、膨胀性试验、固结快剪、高压固结及水浸泡试验。试验结果表明,改性土线缩率减小,膨胀性指标降低,抗剪强度增大,土体由亲水性变成憎水性,且能达到较好的水稳定性,即膨胀土经化学改性为非膨胀土。ISS改性膨胀土的机制可解释为,通过ISS溶液与土粒离子进行强烈的交换作用,打开土粒与水分子之间的"电化键",降低土颗粒表面吸附水膜厚度,包裹在黏粒颗粒表面的疏水基团覆盖膜使土对水的敏感性减弱,从根本上减少了土体吸水性和膨胀性。

砂土颗粒形状量化及其对力学指标的影响分析

砂作为一种特殊的散体材料,其宏观物理力学性质,如密实度、剪切特性(临界状态角,剪胀角)、压缩性及颗粒破碎特征等均受到颗粒形状的影响,目前为止,对于砂粒土颗粒形状的量化工作,未到达成熟阶段。试验采用普通光学显微镜获取3种不同砂颗粒及一种相似材料(玻璃球)数字图像,利用ImageJ图形软件对其进行黑白二值化处理,获取颗粒形状轮廓边界;从3个层次定义颗粒形状参数,并利用java语言编制形状量化插件程序,计算砂粒各形状参数值,最后通过相对密度试验、直剪试验测试不同砂样的极限孔隙比、剪切强度指标。试验结果表明:整体轮廓系数、球形度、棱角度3项形状参数可作为不同砂粒形状鉴别和量化的关键参数,且与剪胀角、临界状态摩擦角均具有良好的相关性,试验提供了一种量化砂颗粒形状的有效方法,并可将得到的关键量化参数应用到宏观力学性质分析与数值模拟工作中。