科威特Boubyan岛土体工程特性研究

基于科威特Boubyan岛海港项目一期路桥及地基处理工程,对Boubyan岛土体进行了原位测试,并对199个原状土样进行了室内试验,同时,对典型土样进行了淋溶前后的直剪试验。试验分析结果表明：科威特Boubyan岛土体属于粉质黏土,为超氯滨海盐渍土,具有砂土特性,且具有低含水量、低液塑限、低灵敏度、低强度(遇水易失稳崩解)、高压缩性等典型盐渍土的工程特性;自然成因、可溶盐含量和颗粒表面电荷密度是Boubyan岛土体具有低强度、低液塑限等宏观工程特性的主要因素。     

土体力学特性尺度效应的三轴抗剪试验分析

土体的物理力学特性受到颗粒尺度及其级配的强烈影响,具有显著的颗粒尺度效应。文中采用天然黏土和商品石英砂,制备具有不同颗粒粒径和体分比的一系列三轴抗剪试样,通过不固结不排水和固结不排水三轴抗剪试验,测得了应力应变关系曲线以及剪应力屈服强度,基于试验结果对土体力学特性的颗粒尺度效应进行分析;同时,引入胞元土体模型,对土体力学特性颗粒尺度效应的物理机制进行解释。实验结果表明,随着土体中砂粒体分比增加和粒径的减小,土体的变形特性明显增强,其剪应力屈服强度也随之显著提高;砂粒的体分比对变形和强度颗粒尺度效应的影响比粒径的影响更为显著;胞元土体模型解释了实验结果的颗粒尺度效应的物理机制。     

分区域阈值法在软土微结构分析中的应用

利用环境扫描电子显微镜(ESEM)对软土固结土样的微观结构进行观测并获取土样微结构ESEM图片。采用全区域阈值法和分区域阈值法,获取ESEM图片二值化过程中的阈值以提取微结构参数计算结果表明:分区域阈值法获得的微孔隙率等参数较全区域采用单一阈值获得的微孔隙率参数更接近三相图结果,最小相对误差的平均值为4.9%,是一种有效的、理想的土体微结构图片分析方法。     

土体力学特性尺度效应的三轴抗剪试验分析

土体的物理力学特性受到颗粒尺度及其级配的强烈影响,具有显著的颗粒尺度效应。文中采用天然粘土和商品石英砂,制备具有不同颗粒粒径和体分比的一系列三轴抗剪试样,通过不固结不排水和固结不排水三轴抗剪试验,测得了应力应变关系曲线以及剪应力屈服强度,基于试验结果对土体力学特性的颗粒尺度效应进行分析;同时,引入胞元土体模型,对土体力学特性颗粒尺度效应的物理机制进行解释。实验结果表明,随着土体中砂粒体分比增加和粒径的减小,土体的变形特性明显增强,其剪应力屈服强度也随之显著提高;砂粒的体分比对变形和强度颗粒尺度效应的影响比粒径的影响更为显著;胞元土体模型解释了实验结果的颗粒尺度效应的物理机制。     

极细颗粒黏土渗流的微电场效应试验分析

土颗粒表面附有电荷并产生微电场,电场的作用使颗粒表面形成结合水膜,同时又影响土孔隙水中的离子运动规律而产生渗流离子效应,这两方面的影响将显著改变土体微孔隙的渗流特性,上述原因产生的渗流特性变化称为渗流的微电场效应。对于极细颗粒黏土,土颗粒表面电位可达数十至数百mV,致使渗流规律受到颗粒表面电场的显著影响。采用试验方法分析极细颗粒黏土微孔隙渗流的微电场效应问题,测试了不同孔隙水离子浓度情况的渗流固结结果,并由渗流固结试验成果推演颗粒表面电位对渗流特性的影响规律。试验结果表明,随孔隙水离子浓度的减少,颗粒表面电位增大,试样等效渗透系数和固结速度随之减少,极细颗粒黏土微孔隙渗流具有明显的微电场效应。     

滨海盐渍土的强度特性试验与机理分析

为深入研究滨海盐渍土等特殊黏土的不良工程特性产生的物理化学机制,结合中国交通建设股份有限公司在科威特 Bubiyan 岛的海港盐渍土软基加固工程现场的盐渍土地基开展试验研究。通过十字板剪切试验、三轴试验、直剪试验、液塑限试验与成分分析、电化学特性等物理化学试验,探讨在水的作用下由可溶盐离子引起的土颗粒表面微电场的变化对盐渍土抗剪强度的影响,并与广州南沙软土的工程特性进行了对比。试验及分析结果表明,自然成因、可溶盐含量和颗粒表面电荷密度是两者在强度特性上产生差异的重要原因,同时也是科威特滨海盐渍土具有低强度、低液塑限等宏观不良工程特性的主要因素,对滨海盐渍土强度特性的研究为指导该项目的软基处理方案提供了实验参数与理论基础,并为滨海盐渍土地区的地基处理提供了有益的参考。     

压汞法在研究饱和软土孔隙分布中的应用

采用压汞法对广州软土单轴压缩过程中的不同固结压力下的试样进行了试验研究。结果表明:原状淤泥土孔隙较大,孔隙分布以小孔为主,随着固结压力的增大,土体中孔隙体积显著减少,土中团粒发生塌陷、滑移,团粒内的孔隙被压密,孔隙分布逐渐向微孔和超微孔发展;当固结压力达到800 kPa时,孔隙分布结构发生显著变化,孔隙结构完全以微孔和超微孔为主。     

膨润土对软黏土流变性质影响的试验研究

采用土体三轴流变试验机和改进的直剪蠕变仪,在相同试验条件下,对软黏土流变性质与膨润土含量的关系进行了试验研究,结果表明：膨润土所含蒙脱石是影响软黏土流变性质的重要因素之一,土体的黏滞系数随膨润土含量或蒙脱石含量的增加而减小,即流变变形阻力随膨润土含量的增加而减小。