原状与重塑黄土冻融过程渗透特性对比试验研究

通过冻融条件下西安Q3原状和重塑黄土的电镜扫描观测和三轴固结渗透试验,对比分析了冻融作用对原状和重塑黄土渗透特性的影响规律。结果显示:冻融条件下原状与重塑黄土微观结构均发生明显变化,土体胶结连接强度变差且颗粒排列更加松散,孔隙比增加,渗透性增强。冻融作用对原状和重塑黄土表面结构破坏均较严重,但原状黄土表面结构破坏程度较重塑黄土更为强烈;冻融过程产生的裂缝使得土中水分渗流和迁移的通道形成,导致原状与重塑黄土体渗透性增强。冻融条件下原状与重塑黄土渗透系数随含水率增加均先增大后减小,表现出抛物线变化特征;渗透系数随冻融次数增加均先增大然后趋于稳定,表现出指数增大特征;渗透系数随围压增大均先减小然后趋于稳定,表现出指数下降特征;相同条件下原状黄土渗透系数高于重塑黄土;原状与重塑黄土渗透系数差异随围压增大逐渐减小。

原状黄土冻融过程抗剪强度劣化机理试验分析

通过对西安Q_3原状黄土在封闭系统冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,研究了冻融作用对原状黄土微观结构和强度的影响。试验表明:冻融过程中原状黄土微观结构发生显著变化,大颗粒集粒数量明显减少,小粒径土颗粒所占比重增加,孔隙面积比增加。进一步基于损伤力学理论,得到微观结构冻融损伤度随冻融次数增加呈指数增加趋势,反映出冻融作用一定程度上破坏黄土体的结构强度,但多次冻融后黄土体结构强度趋于稳定的残余强度。冻融过程土样表面结构发生破坏,且含水率越高,土体表面特征破坏越严重。粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势,且含水率越高,粘聚力衰减幅值和速率越小;粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征,且冻融后粘聚力与含水率的变化规律近似重合;内摩擦角无明显规律性变化。粘聚强度冻融损伤系数随冻融次数增加呈指数增加趋势,随含水率升高有增大趋势。基于试验数据规律性,进一步提出了原状黄土粘聚强度劣化模型,该模型经试验验证可较好描述原状黄土粘聚强度劣化规律。

重塑黄土冻融过程抗剪强度劣化特性试验研究

以西安Q3重塑黄土为研究对象,对经受冻融作用后的黄土试样开展电镜扫描和直剪试验,研究重塑黄土冻融过程微观结构和剪切强度变化规律.结果表明:重塑黄土体冻融过程微观结构发生显著变化,主要表现在冻融过程中骨架颗粒间冰晶生长导致的土体大骨架颗粒数量显著减少.冻融过程土体表面结构特征发生改变,其破坏程度与土体初始条件相关,含水率越高,冻融周期越多,土样表面特征破坏越明显.重塑黄土粘聚力随冻融周期增加以指数规律衰减,随含水率增加呈线性减小趋势,随千密度增加呈线性增加趋势.内摩擦角冻融过程变化规律不明显.基于室内试验数据,最终提出了重塑黄土粘聚强度劣化模型.

冻融条件下重塑黄土渗透规律试验分析

【目的】研究冻融作用对重塑黄土渗透特性的影响,为季节冻土区黄土边坡、道路及堤坝等工程的设计和施工提供参考。【方法】以Q3黄土为研究对象,在封闭系统下进行快速冻融循环试验,每个循环为-20℃冻结12h,20℃融化12h,冻融循环次数分别为0,2,4,5,10,14,17和20。将干密度为1.7g/cm^3、含水率为18.0%的重塑黄土样制成长×宽×高为1cm×1cm×2cm的长条形样品,然后置于高低温试验箱进行冻融循环处理;将冻融后的样品风干后进行扫描电镜观察,并定量分析重塑黄土的骨架颗粒形态、连接方式、孔隙形态及孔隙面积比等微观结构特征。同时制作含水率分别为15.0%,18.0%,21.0%,28.0%及饱和含水率的土样,分5层压制成干密度分别为1.4,1.5,1.6和1.7g/cm^3的黄土三轴样,然后置于高低温试验箱进行冻融循环试验;最后在围压分别为100,200,300和400kPa条件下进行三轴黄土渗透试验,分析围压、含水率、干密度和冻融循环次数对黄土渗透特性的影响。【结果】冻融作用对土体表面结构破坏严重,有横向和纵向裂缝。冻融过程中,重塑黄土土体微观结构发生了明显变化,集团粒数量明显减少,土粒胶结性变差;随着冻融循环次数的增加,土样的孔隙面积比呈指数增大趋势,冻融循环20次后孔隙面积比由0.76增加到0.79。渗透系数随围压的增大表现出指数衰减特征,且围压为400kPa时渗透系数差异较小;随着干密度和初始含水率的增加,渗透系数表现出抛物线变化特征,且干密度和含水率分别为1.6g/cm^3和21.0%左右时,渗透系数较大;渗透系数随冻融循环次数增加表现出指数增大特征,冻融循环20次后渗透系数增加1~2个量级。【结论】经历冻融循环后,重塑黄土土体的结构强度遭受一定程度破坏,渗透性增强,冻融循环20次后黄土土体渗透特性趋于稳定;冻融过程中产生的裂缝是诱发黄土土体渗透性增强的主要原因;冻融过程中重塑黄土渗透特性与土的初始状态、冻融循环次数及围压密切相关。

原状与重塑黄土冻融劣化机理对比试验研究

通过对西安Q3原状和重塑黄土在冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,对比研究了原状和重塑黄土冻融过程抗剪强度劣化机理及规律。结果显示:冻融过程原状和重塑黄土微观结构都发生显著变化,土体胶结性变差。冻融条件下试样表观结构特征破坏较为严重,且原状黄土表观结构劣化程度更为严重。黏聚力随冻融次数增加均呈指数衰减趋势;原状黄土黏聚力高于重塑黄土,但随冻融次数增加,两者差异逐渐减小;原状黄土黏聚力衰减幅值及速率高于重塑黄土。随含水量增加,黏聚力总体呈线性减小变化规律,且反复冻融后黏聚力随含水量变化曲线分布特征近似重叠。冻融作用对内摩擦角无显著影响。随冻融次数增加,黏聚力冻融损伤系数表现出呈指数增加特征;原状黄土黏聚力冻融损伤系数高于重塑黄土。

水泥改良粗颗粒盐渍土溶陷特性试验研究

对新疆昌吉地区粗颗粒盐渍土水泥改良后进行室内溶陷试验,研究水泥掺量和养护龄期对改良粗颗粒盐渍土溶陷特性的影响规律.结果表明:掺加水泥掺合料并养护一段时间后,粗颗粒盐渍土试样的压缩溶陷变形显著减小.不养护条件下,溶陷系数随水泥配合比增加无显著变化规律;养护条件下,溶陷系数随水泥配合比增加呈指数衰减特征;2%～4%水泥配合比溶陷性改良效果相对最优.不含水泥试样溶陷系数随养护时间增加呈波动形变化特征;含水泥试样养护7d后,溶陷系数有一定程度降低,而后趋于稳定数值;养护时间7d溶陷性改良效果相对最优;相比养护时间,提高水泥配合比对溶陷性改良效果相对更优.不含水泥条件下,室内压实重塑粗颗粒盐渍土的溶陷系数亦小于0.01,为非溶陷性盐渍土,与现场浸水溶陷试验结果差异较大;一定条件下可把粗颗粒盐渍土作为回填料进行碾压,进而通过提高粗颗粒盐渍土压实系数可显著改良地基土的溶陷性.

反复冻融条件下黄土边坡稳定性分析

春季冻土融化导致黄土地区边坡冻融灾害频繁发生,因对其机理性研究的不足,目前对此尚不能进行量化分析和预测。本文首先对西安Q3原状黄土进行室内冻融试验,研究冻融作用对其剪切强度的影响;其次,基于室内试验数据,运用有限元强度折减法对黄土边坡冻融失稳特征进行数值计算分析。研究发现:黄土试样粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势;粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征且冻融后粘聚力与含水率的变化曲线近似重合;内摩擦角无明显规律性变化。黄土边坡安全系数随冻融次数增加亦呈指数衰减趋势,这与粘聚力随冻融次数的变化规律是一致的;安全系数随冻融深度和冻融区初始含水率增加显著减小且降低幅度逐渐增加;安全系数随坡度系数和放坡级数增加近似呈线性增加特征。黄土边坡冻融滑裂面与季节冻融深度线近似重合。

粗颗粒盐渍土大型剪切强度试验研究

对新疆准东地区的粗颗粒盐渍土进行了室内大型剪切实验,研究了粗颗粒盐渍土的剪切破裂面形态、剪应力-位移曲线特征及干密度对抗剪强度指标的影响规律。结果表明:粗颗粒盐渍土剪切破裂面具有明显的高低不平与上下起伏的形态,剪切过程中土颗粒间表现出明显的镶嵌咬合和剪胀特征,使粗颗粒盐渍土表现出一定的黏聚力;粗颗粒盐渍土剪切应力随剪切位移变化的承载过程表现为应变软化类型,具有明显的峰值强度。随着干密度(压实系数)增加,抗剪强度指标显著增加,亦即提高粗颗粒盐渍土压实系数可显著提高地基承载力,具有明显的工程效益。

二十二碳六烯酸微藻油乳状液稳定性的影响因素

以二十二碳六烯酸(docosahexenoic acid,DHA)微藻油微胶囊化过程中形成的乳状液为研究对象,通过测定乳状液稳定性、界面膜强度、界面张力、粒径和Zeta-电位,探究乳化剂、pH值和金属离子对乳状液稳定性的影响。结果表明,司盘80与吐温60复配的乳状液亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance,HLB)值为11.19时,对乳状液稳定性的提升效果最明显。乳化剂的种类比HLB值更明显地影响乳状液稳定性,其作用机制与乳状液的界面膜强度紧密相关。吐温20与单甘酯复配乳化剂(体积比58∶42)添加量高于1.2%时,界面膜强度高,乳状液最稳定。此外,乳状液的pH值与金属离子均能明显影响乳状液稳定性。pH值越高,乳状液中静电斥力越强,从而促进稳定性提高。低浓度的金属离子能够提高乳状液稳定性;高浓度金属离子,尤其是高价金属离子,能明显降低乳状液稳定性。高浓度Fe^3+能够通过氧化DHA的方式破坏乳状液,甚至使乳状液形成不溶性的悬浊状态。结论:研究可为提高DHA微藻油乳状液稳定性和开发高质量微胶囊提供参考。

含随机分布裂隙岩石饱和状态下电阻率数值计算研究

由于岩石损伤状态的变化会导致其电阻率的改变,故而解析岩石损伤与其电阻率间的定量关系,有助于采用电阻率法辅助损伤岩石分级评价.针对饱和盐水地层条件,为确定含随机分布裂隙岩石电阻率与其自身损伤状态参数间的关系.本文以裂隙数量标度岩石损伤程度,构建了损伤岩石模型,并基于有限差分法提出了损伤岩石电阻率的数值计算方法,进行了不同基体电阻率和盐水电阻率水平、不同损伤程度的岩石电阻率数值计算.结果表明,基体电阻率和盐水电阻率以及岩石损伤程度对岩石电阻率均有影响,相同地层条件下,损伤岩石的电阻率是表征岩石损伤程度的可靠参数.采用岩石电阻率推算岩体的工程参数有一定随机性,但仍能在统计均值上反映岩体的损伤程度.本文所获得的回归关系式运用及对其随机性的讨论对岩石损伤程度分级评价具有积极意义.

原状黄土冻融过程渗透特性试验研究

通过对西安Q_3原状黄土在冻融作用下的电镜扫描和三轴渗透试验,研究了原状黄土冻融过程渗透特性变化机理及规律。试验表明:冻融过程中由于土体内部冰晶生长及冷生结构形成导致原状黄土微观结构发生显著变化,融化后的黄土在一定程度上增大了渗透性;基于图像处理软件,计算得到孔隙面积比随冻融次数增加呈指数增加趋势,反映出冻融作用一定程度上破坏原状黄土结构强度,使土体渗透性增强,但多次冻融后结构强度和渗透特性趋于稳定。冻融过程试样表面产生不规则裂缝,且含水率越高,土体表面特征破坏越严重,是渗透性增强的主要原因。渗透系数随围压增大呈指数下降趋势,且高围压时渗透系数差异较小;渗透系数随初始含水率增加近似呈抛物线变化规律,但高围压下渗透系数与初始含水率抛物线变化规律不明显;渗透系数随冻融次数增加近似呈指数增加趋势,但低含水率试样渗透系数变化幅度较小。基于试验数据规律性,进一步得到了考虑围压、初始含水率及冻融次数影响的西安Q_3原状黄土渗透系数多变量预测模型。