微型贯入试验与无侧限抗压强度试验结果的对比

本文探讨了探头锥尖角度和探头直径对微型贯入试验结果的影响及微型贯入试验结果与无侧限抗压强度试验结果的相关性。结果表明,探头锥尖角度和直径对贯入曲线性状没有影响,即贯入阻力随贯入深度线性增加,达到某一贯入深度时贯入曲线出现拐点,之后贯入阻力趋于稳定,定义此时的比贯入阻力为贯入强度。探头锥尖角度越大,达到贯入曲线拐点前贯入阻力随贯入深度增长越快;贯入强度随探头锥尖角度的增加先减小后增大,当锥尖角度为60°时贯入强度最小,锥尖角度为30°、90°和180°时的贯入强度与锥尖角度为60°时贯入强度的关系呈线性关系;探头直径对比贯入曲线的影响可忽略不计,但随着探头直径的增大,贯入强度呈线性减小趋势,探头直径3.4 mm的贯入强度比7.0 mm的贯入强度增大2.5%,比10.0 mm的贯入强度增大5.0%;可用贯入曲线拐点前直线段斜率换算无侧限抗压强度,也可利用贯入强度换算无侧限抗压强度;水泥土强度的形成条件对贯入曲线拐点前直线段斜率及贯入强度与无侧限抗压强度之间的关系没有明显影响。

微型贯入试验测定地基承载力的可靠性研究

采用微型贯入试验测定地基承载力特征值，通过记录贯入探头的伸长量，反映土质的软硬程度，有效测定土体强度的相对值。研究结合现场载荷试验结果对比研究微型贯入试验测试精度，达到节约试验费用、减少试验周期的目的。

基于微型贯入试验的红粘土特性应用研究

微型贯入试验是实际工程中简单、高效的原位试验之一,所获得实验资料准确度较高。通过对现场微型贯入试验数据与红粘土常规物理力学指标进行相关性分析,建立了相关指标的回归方程。利用回归方程可准确快速地向建设方和设计方提供设计所需的基础数据,对工程建设具有一定的意义。

海水环境下水泥土强度衰减过程室内试验研究

针对滨海相软土场地形成的水泥土的强度衰减问题,采用天然海水作为腐蚀介质对水泥土进行一维浸泡试验,通过微型贯入试验、扫描电镜(SEM)试验、能谱(EDS)分析、X射线衍射(XRD)试验、离子含量及p H值测试等多种试验手段研究水泥土强度的分布规律和衰减过程。根据贯入阻力随贯入深度的变化规律将水泥土分为劣化层和未劣化层。结果表明:随着养护时间的增长和水泥掺入比的减小,水泥土的劣化深度不断增大,至360 d时最大劣化深度达到8.7mm;与未劣化层相比,劣化层的孔径增大,孔隙增多,水泥水化产物减少;水泥土的p H值和Ca^(2+)含量随着试样深度的增大而增大,Mg^(2+)、SO_4^(2-)、Cl^-含量随试样深度的增大而减小。经海水养护后,水泥土中Ca^(2+)含量沿试样深度方向的分布规律与强度变化规律相似。在本试验条件下,水泥土的强度衰减是海水中侵蚀性离子抑制水泥土强度增长过程和促使水泥土强度降低过程的共同结果,在此过程中Ca以离子形式溶出,最终导致水泥土的劣化深度不断增大。

场地形成的水泥土的劣化室内模拟试验

利用室内模拟试验研究了养护时间和水泥掺量对青岛胶州湾海相软土场地形成的水泥土的劣化影响。根据贯入阻力与贯入深度的关系曲线特征定义了劣化深度。试验结果表明,海水环境下水泥土的劣化进展较快;劣化深度随着养护时间的增加而增大;随着水泥掺量的增加,水泥土强度明显增加,同时水泥土的劣化深度显著减小;水泥土中的Ca2+呈现由深到浅浓度逐渐降低的趋势,Mg2+浓度变化则随着深度的增加逐渐减小。

海水环境下钙质砂水泥土加固体的微观侵蚀机制试验研究

针对海洋环境下钙质砂中的后压浆桩耐久性问题,通过微型贯入、扫描电镜、能谱、X射线衍射及无侧限抗压强度等多种试验手段,研究了养护时间与水泥掺量对海水环境下钙质砂水泥土加固体的强度变化规律,建立了钙质砂水泥土加固体的无侧限抗压强度与贯入阻力的关系,并与硅质砂水泥土加固体的试验结果进行了对比,揭示了钙质砂水泥土加固体的微观侵蚀机制。结果表明,根据贯入阻力的分布特征,可将海水环境中水泥土加固体分为侵蚀层与未侵蚀层,侵蚀深度随养护时间的增长和水泥掺量的减少而增加;与未侵蚀层相比,随着养护时间的增长,侵蚀层的孔隙增加,水化产物减少,且Ca的含量明显降低。根据水泥土加固体的强度时空变化、微观结构及物相成分的分布规律发现,海水侵蚀环境下水泥土加固体的强度变化是水化反应对水泥土加固体强度的增强作用和侵蚀反应对水泥土加固体强度的削弱作用的共同结果。研究成果可为评价钙质砂中的后压浆桩耐久性与长期安全稳定性提供参考依据。

海水浸泡下水泥土强度衰减室内试验研究

通过对不同浸泡时间和不同水泥掺入比的水泥土进行微型贯入试验、X线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜(SEM)试验及化学分析试验研究一维浸泡试验中水泥土的强度衰减过程和劣化机理。研究结果表明:水泥土的劣化深度随海水浸泡时间的增长逐渐增大,随水泥掺入比的增大逐渐减小。对于浸泡360 d的水泥土,水化产物C—S—H的峰值随着深度的增大而增大,与水泥土强度变化趋势一致。在0~10 mm深度区域内,水泥土的孔隙增多,孔径增大,Ca质量分数明显降低,在10 mm以下部分纤维状及网状的生成物增多,出现明显的絮凝现象。水泥土试样由浅到深,Ca^(2+),SO_4^(2-)和CO_3^(2-)的质量分数呈增大趋势,Mg^(2+),Cl^-和HCO_3^-的质量分数呈减小趋势。

原土环境下水泥土强度衰减过程室内试验研究

在水土耦合的室内原土环境中,通过微型贯入、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析、X射线衍射(XRD)、离子含量及pH值测试等多种试验手段,研究滨海相软土场地形成的水泥土强度的分布规律及其衰减过程,并阐明水泥土劣化层和未劣化层的发展规律。结果表明:水泥土劣化深度随养护时间的增长和水泥掺入比的减小不断增大,至360d时最大劣化深度达到11.9mm,明显大于同龄期海水环境中养护的水泥土的劣化深度;与未劣化层相比,劣化层的孔径增大,孔隙增多,水泥水化产物减少;经原土养护相同时间,水泥土中pH值及主要离子含量分布规律与室内海水环境中的水泥土相似,其中pH值和Ca^2+含量随着试样深度的增大而增大,而Mg^2+、SO4^2-、Cl^-含量随试样深度的增大而减小;水泥土中Ca^2+含量沿试样深度方向的分布规律与强度变化规律相似。在原土条件下,水泥土中Ca的溶出更加显著,导致后期水泥土强度衰减加剧。原土中水泥土强度衰减过程与海水中相同。

现场条件下水泥土劣化试验及劣化深度预测

加固体的劣化可分为加固体在非腐蚀场地形成后由于场地受到污染而发生的劣化问题和在腐蚀场地形成的加固体的劣化问题。针对后者,采用现场取土、室内制备加固体试样、现场埋设的方法,模拟在腐蚀场地形成加固体的过程,埋设在现场的加固体在腐蚀介质及水动力、温度和潮汐等外界因素共同作用下将发生劣化。将水泥土试样埋设在滨海场地长达3.5年,并实施微型贯入试验和化学试验。试验结果表明,劣化引起的强度降低滞后于其化学反应;水泥掺入比越小、埋设时间越长,水泥土劣化越严重;本试验条件下,水泥掺入比15%的水泥土1年、2.5年和3.5年的劣化深度分别达到了3.5、5.8和7.6 mm。基于试验结果提出了水泥土劣化深度预测式。

水泥土渗透性的室内试验研究

针对水泥土的渗透性问题,首先对比实施标准养护和海水养护条件下水泥土的渗透试验及微型贯入试验,研究水泥土的强度与渗透性的关系及劣化对水泥土渗透性的影响;其次,将制备好的水泥土试样不经养护立即实施渗透试验,模拟研究场地形成的水泥土的渗透性随时间的变化规律。试验结果表明,标准养护条件下,水泥掺量越大,龄期越长,水泥土强度越高,相应地渗透系数越小。但是,水泥土的渗透系数随龄期所产生的强度变化不大。海水养护条件下,由于水泥土发生劣化,导致水泥土的渗透性随龄期呈显著增大的趋势,说明劣化使水泥土强度降低的同时,也导致其渗透性增大。水泥土劣化滞后于海水渗透。场地形成的水泥土的渗透性随水泥掺量增大而减小。水泥土渗透性随时间呈现减小的趋势,前期渗透性减小较快,之后渗透性基本趋于稳定。

湛江结构性黏土自钻旁压试验的加载速率效应

作为一种具有高结构屈服强度的灵敏性黏土,湛江黏土力学性质的加载速率效应值得关注。为了研究湛江黏土原位力学性质的加载速率效应,开展了不同加载速率的自钻旁压试验,分析应力速率对湛江黏土原位不排水抗剪强度、线性刚度以及剪切模量非线性衰减特性的影响。结果表明:应力速率越大,不排水抗剪强度就越大,二者之间具有良好的线性关系,这一变化关系不同于文献中控制应变速率的研究结果;线性割线剪切模量G_(ur)随应力速率的增大而增大,经相应速率下G_(ur)归一化后的不排水抗剪强度落于较窄的数值区间内,表明应力速率对峰值强度对应的应变影响很小;加载速率越大,切线剪切模量G_(t)衰减幅度越大、衰减越迅速、G_(t)-γ衰减曲线越陡,但对于各应力速率,G_(t)均约在g=0.1%时衰减至小于G_(ur);加载速率影响了各应变区间内G_(t)的衰减幅度和速度,加载速率越小,衰减集中发生于越低的应变水平。研究指出湛江黏土特殊的微观结构是控制其力学性质加载速率效应的主导因素,并通过开展原状土样和重塑土样的室内超微型贯入试验予以初步印证。认为应当重视土体原位力学性质的加载速率效应,同时关注加载速率历史对土体蠕变性质的影响。

腐蚀性场地形成的水泥土的劣化研究

水泥土等加固体的劣化可以分为场地环境变化引起已有加固体的劣化问题和在腐蚀性场地形成的加固体的劣化问题。前一个问题是加固体形成一段时间后因外界环境变化而受到侵蚀的问题;后者是加固体在腐蚀性环境中产生强度的同时发生劣化的问题。为了研究加固体在腐蚀性场地的劣化问题,开发了一种能够近似模拟加固体形成环境的养护装置。在试样筒中制备加固体后立即将加固体连同试样筒置于养护筒,并只允许加固体顶面与腐蚀性环境接触,达到一定龄期后实施微型贯入试验及化学成分分析试验,初步研究了海水及其压力对滨海沉积软土场地形成的水泥土劣化的影响。结果表明:海水环境下水泥土的劣化进展较快;劣化深度有随水压力增大的趋势;劣化的发生与Ca2+的溶出有关,Ca2+浓度随水泥土深度的变化趋势呈现一定的规律性。

海水侵蚀环境对钙质砂水泥土强度影响及微观结构研究

针对海洋环境下钙质砂水泥土复合地基的耐久性和长期安全稳定性问题,利用海水作为侵蚀性介质对钙质砂水泥土进行室内浸泡试验,通过对海水环境下水泥土试样开展微型贯入试验、电镜扫描、能谱测试以及X射线衍射试验,分析了不同养护时间与不同水泥掺量对海水环境下钙质砂水泥土强度的影响规律以及微观结构特征。结果表明:钙质砂水泥土侵蚀破坏深度随养护时间的增长逐渐增大,随水泥掺量的增加逐渐减小,且水泥掺量的增加能有效地抑制海水侵蚀性离子引起水泥土侵蚀破坏深度的发展;与未侵蚀层相比,侵蚀层的孔隙增加,Ca含量降低,且Ca的含量与水泥土的强度变化呈现出相似规律。在海水环境中,水泥土的强度变化是增长和侵蚀破坏两种作用的共同结果,在此过程中水泥土易发生Ca的溶出现象,最终导致水泥土的强度降低。

黄河三角洲土体非均匀性及对底坡微地貌形成影响

通过在潮滩现场 2 0m× 2 0m范围对土体细致的微贯试验和所取样品室内土体粒度分析 ,指出黄河三角洲土体的物理及工程力学性质在小尺度空间上具有非均匀性 ,这种非均匀性对黄河口底坡微地貌形成会产生控制性的影响作用。

海相软土场地形成的水泥土劣化深度预测

基于日照岚山港滨海相软土场地形成的水泥土的微型贯入试验,采用BP神经网络建立了水泥土劣化深度的网络模型来预测场地形成的水泥土的劣化深度。在模型建立过程中,将养护时间、水泥掺入比、养护条件、水泥种类、水泥强度等级、含水量及搅拌条件与水泥土劣化深度密切相关的7个参数引入到输入层,用Visual Basic语言编制了以水泥掺入比和养护时间为主要输入因素的计算程序,在样本训练和学习过程中,程序可对比显示实测和计算曲线。结果表明:水泥土劣化深度的预测结果与实测值较为吻合。说明运用BP神经网络模型预测水泥土劣化深度的方法是切实可行的。

水泥土劣化深度-时间关系预测

为研究水泥土劣化深度-时间关系,进行了水泥土室内劣化,建立了水泥土的劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度与时间的幂函数关系式。试验结果表明:水泥土初始强度对劣化水泥土贯入阻力曲线性状无明显影响;劣化水泥土是劣化程度随时间增大的非均质体,由强度几乎为0的完全劣化层、强度随深度增加的劣化过渡层以及强度可看成与同龄期标准养护水泥土相同的未劣化区共3部分组成。水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度均随水泥土初始强度增大而减小。劣化深度-时间关系预测式(幂函数)中,系数分别为90 d劣化龄期的水泥土劣化深度、完全劣化深度和劣化过渡层深度,指数A取值与劣化类型、室内劣化试验或现场劣化试验无关,均可取0.6。此时,计算结果与试验结果具有较好的一致性,可利用该式预测固化土劣化深度。

场地环境变化引起的水泥土劣化深度及预测

长期处于腐蚀场地中的水泥土等加固体会发生强度降低、渗透性增大的劣化现象,劣化的发生严重影响加固体的使用寿命。研究水泥土劣化随时间的演化规律及对劣化深度的预测,对于腐蚀地基中水泥土桩的长期承载力预测具有一定的理论和实际工程应用价值。利用室内试验模拟研究了场地环境变化引起的水泥土劣化问题。试验结果表明:水泥土劣化深度随浸泡时间的增加而增大,浸泡前期劣化速度快,后期劣化速度降低;水泥土初始强度越低劣化速度越快,当水泥土超过28 d强度后,劣化速度增加变慢,且趋于稳定。本文基于试验结果,提出了根据28 d劣化深度推测长期劣化深度的预测式,根据试验数据回归得到的待定参数A约在0.2~0.8之间,与腐蚀场地形成的水泥土劣化问题的0.5~0.7不同。

饱和砂土液化研究现状及展望

通过多年的研究,人们对饱和砂土液化有了很深的认识。在Seed简化法,剪切波速法和标准贯入试验等判别的方法的研究方面也取得了很多的成果。本文主要介绍了我国广泛应用的标准贯入试验的方法,以及应用数值方法如何更好的判断场地的抗液化性。提出应用室内的微型贯入试验来判断饱和砂土液化的展望。