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土的结构性是决定土的力学特性的一个最根本的因素,正是由于土的结构性的存在,连续体力学理论用于岩土材料存在明显不足,沈珠江将土体结构性的研究提到“21世纪土力学的核心问题”的高度,但由于土的结构性的复杂性,缺乏测试方法,还没有找到土结构性的定量指标。选择结构特征相对简单的粗粒土作为研究对象,探索建立其力学体系的方法和途径。粗粒土的结构性（称之为组构）主要体现在颗粒的排列特征方面,采用CT测试技术和DDA数值分析方法初步解决了粗粒土组构的量化问题,对粗粒土多种受力过程进行了CT三轴试验和数值模拟,取得了粗粒土的组构信息及其变化,为构成合理的组构量、研究粗粒土组构量与宏观力学响应之间的相互关系、探讨粗粒土的变形机理和力学特征奠定了基础,并侧重介绍粗粒土CT三轴试验成果,展示三轴试验过程中颗粒运动规律。 相似文献
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中国西南山区第四纪冰川堆积物工程地质分类探讨 总被引：3，自引：0，他引：3
中国的大陆冰川堆积物几乎都属于巨粒土或块石（漂石）土、碎石土,但因复杂的物质组成和组构特征,各地或同一地区不同成因类型（冰碛、冰水）的堆积物具有极为不同的工程地质性质,其地质体稳定性和地质灾害的易发性存在着显著的差异。我国已有的工程分类框架不能满足当代冰川堆积物甚至其他碎石土（巨粒土）的工程地质和地质灾害研究的需要。中国西南山区冰川堆积物的物质成分、细观结构等的野外调查和室内测试分析结果表明,冰川堆积物的物质成分和组构特征主要表现为:颗粒组成的不均一性和多元性、组构单元的双元性、结构的无序性和胶结性等。冰川堆积物的物质成分和组构特征与其工程性质具有密切的关系,是冰川堆积物工程地质分类的基础。本文探讨了中国西南山区冰川堆积物的工程地质分类问题,提出基于胶结程度和粒度组成的二级分类方案,对冰川堆积物及其他块（漂）石土的工程地质研究和工程实践具有一定指导意义。 相似文献
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本文对原状软土和重塑软土进行渗透特性试验,考察了饱和软土的渗透特性。原状样加载初期,渗透系数变化较小,当固结应力大于结构屈服应力时,渗透系数急剧下降,而结构屈服应力前后阶段的孔隙比与渗透系数对数坐标的直线关系没有发生变化,说明胶结对渗透性的影响较小。重塑土的渗透系数在加载过程中变化相对较小。试验结果表明,相同孔隙比时原状土渗透系数要明显大于重塑土。这是由于两者的组构不一样,即原状样的大颗粒和凝聚体间的大孔隙以及历史上形成的土颗粒的排列使其渗流通道要比重塑土通畅。用相同重塑方式制样得到的不同含水量土样,其渗透系数值相近;而用不同重塑方式制样得到的相近含水量土样,其渗透系数相差相对较大。确定饱和软粘土渗透性时要考虑孔隙比和组构的影响。 相似文献
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云南某铁路冰碛土大型直剪强度特性试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
冰碛土是由冰蚀作用产生的碎屑物质和冰川产生以前就已存在的岩屑、碎石等松散堆积物,被冰川搬运并在冰川融化时沉积下来而形成的碎石类土,具有独特的侵蚀、搬运与沉积特征。由于冰碛土块石、碎石、角砾、砂土混杂,呈无胶结或泥质半胶结状态,水稳定性差、遇水易软化崩解,常常成为工程处治的难题。准确把握冰碛土强度特性是解决问题的关键,但必须以大试样尺寸、且不失冰碛土本身结构为前提。基于此,进行了原状冰碛土和相同干密度、不同含水率下的重塑冰碛土大型直剪试验,结果表明,原状冰碛土具有一定的结构性强度,重塑冰碛土强度将随着含水率的增加而降低。 相似文献
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海相软土压缩特性的试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
对不同取样方式得到的上海、江苏地区海相软黏土的原状样和重塑样进行了单向压缩和等向压缩试验,分别得到各自的压缩曲线、压缩指数 和回弹指数 。通过比较原状样、重塑样的归一化压缩曲线的差异,确认了结构性对软黏土压缩特性的影响。把屈服应力后的压缩曲线外延至10 kPa时的孔隙比定义为参考孔隙比 ,用于简单量化土的组构。根据多次单向压缩试验结果得到的压缩指数 ,建立了原状样和重塑样的压缩指数 与孔隙比 或参考孔隙比 的相关方程,并通过单向、等向压缩指数的比较,认为此方程也适用于等向压缩试验结果。根据原状、重塑样压缩指数 与参考孔隙比 具有基本相同关系的结论,对原状样的结构屈服特性进行了探讨,认为原状样在压力大于结构屈服应力后,胶结已基本破坏,原状样和重塑样压缩特性差异主要是由组构的差异引起的。该研究成果,尤其是压缩指数 与参考孔隙比 的相关方程,可为工程提供重要的参考。 相似文献
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《地质科技情报》2021,40(3)
黄土作为一种特殊的颗粒材料,微观上颗粒组成的结构决定了其力学特性。原状及重塑黄土因结构的差异而具有不同的力学特性。针对黄土结构性如何影响其力学特征这一基本问题,开展基于电镜扫描获取细观颗粒信息,同时考虑颗粒形状、颗粒破碎可能性进行建模的离散单元法进行原状黄土和饱和重塑土在恒定应变速率双轴试验下的宏观力学和细观力学性能研究。研究结果显示:试样微观结构的差异对变形破坏过程产生显著影响。当轴向应力较低时原状黄土及重塑黄土力链多分布于大型骨架颗粒附近,随着轴向应力增加,原状黄土力链形成网状图案但仍具备主要传导区域,重塑黄土无明显主要传导区,呈现均匀网状。原状土及重塑土骨架颗粒簇周围多形成张拉裂隙,剪切裂隙多数形成于骨架颗粒簇内部,又以颗粒簇相互挤压接触时最为明显。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。研究成果可为黄土地区地质灾害防治提供一定依据。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。 相似文献
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膨胀土和黄土的细观结构及其演化规律研究 总被引：14，自引：3，他引：11
应用CT-三轴仪,系统地研究了河南南阳靳岗村和陶岔渠坡的膨胀土、宁夏扬黄扶贫工程11号泵站Q3黄土和陕西蒲城电厂Q2黄土在多种应力路径、湿干循环、浸水膨胀、浸水湿陷过程中的细观结构演化特性,取得了大量CT图片和数据资料。研究结果表明：膨胀土和黄土的各种宏观力学反应与它们的细观结构变化及其CT数据是密切相关的;原状膨胀土在加载和侧向卸荷过程中以及重塑膨胀土在无载湿干循环过程中裂隙萌生扩展,结构损伤;而具有初始裂隙的重塑膨胀土在加荷过程和三轴浸水过程中裂隙均趋于闭合,细观结构得到修复;原状黄土在加载过程中细观结构的变化趋向与吸力和围压水平有关;在一定应力状态下浸水,原状黄土中的空洞和裂隙逐渐减小以至消失,并可能形成新的均质结构;较高应力单独作用或低应力下浸水都不能使大孔隙破坏。依据CT数据,定义了描述膨胀土和黄土细观结构的定量指标,提出了这两种土在多种工况下的细观结构演化方程,建议了一种确定土的结构屈服应力的新方法。CT技术使土的细观结构研究达到了定量阶段,建立土的结构演化方程和结构性本构模型有了实在的试验基础。 相似文献
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为研究结构性对软粘土力学特性的影响,对江苏宝应湖相沉积软粘土原状样与不同重塑样进行一系列的压缩、剪切试验研究。根据单向压缩试验得到的压缩曲线,得到不同土体的压缩指数Cc、回弹指数Cs,并确认了结构性对土体变形特性的影响。根据三轴剪切试验结果,比较原状样和不同重塑样的应力-应变-孔压曲线,确认了结构性和孔隙比对土体的强度特性具体有重要影响,并从孔隙比角度合理的解释了为什么高围压下原状样强度反而小于重塑样的强度。最后,提出简单量化土体组构的参数参考孔隙比e*10,将试验结果用参考孔隙比e*10归一化整理后,发现原状样和不同重塑样的Cc-e*10、ef/e*10-log pf,ef/e*10-log qf曲线基本一致。据推断出原状样在结构屈服应力后,结构中的胶结已基本破坏,原状样和重塑样的变形、强度差异主要是由于组构的差异引起的,且土的组构参数可用参考孔隙比e*10表示。 相似文献
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土的结构性是引起天然土和重塑土各项性质差异的最主要原因。基于考虑土体结构性影响的岩土工程方法和手段应代表岩土工程实践发展方向的这一认识,本文以建立海口原状红黏土的结构性本构模式为研究目标。在结构性定量化指标上,引入综合结构势的概念,建立岩土微结构、胶结作用与宏观力学效应之间的定量表达关系。通过对海口地区所取原状红黏土和相应重塑土进行等向固结排水试验和p=常数的三轴压缩排水试验,分别定义应力型结构性参数和应变型结构性参数。同时发现两者相对于平均主应力存在着归一性化特性,能较好地描述海口原状红黏土的结构性。在此基础上对K-G模型进行了结构性的修正,并进行了数值模拟。结果显示,修正K-G模型能够定量描述海口红黏土的结构性,较好地反映原状红黏土的结构性及预测原状红黏土的应力应变关系。 相似文献
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报道了新发现的旁多群中部的打鲁雄剖面及其含有典型坠石的沉积特征。该剖面旁多群中部以陆源碎屑少、悬浮泥质沉积为主的欠补偿的深水盆地相沉积为特征，同时夹有水下冰碛岩、重力流沉积等。纹层状一薄层状的粘土质岩层内分布着粒径是基质的100-1000倍的棱角状一次棱角状、长轴垂直近垂直于纹层面或层面的碎屑和砾石。砾石上下的泥质岩具有顶凸下挠的现象。碎屑和砾石及其对上下地层的影响表明其为坠石沉积。旁多群中指示冰川、冰筏沉积作用存在的坠石的发现，有力地证明了青藏高原石炭纪——二叠纪冈瓦纳相地层形成于受到冈瓦纳大陆冰川影响的海相环境。 相似文献
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细粒含量对冰碛土抗剪强度影响的实验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
为研究细粒组颗粒在浸水/降雨条件下产生迁移对冰碛土抗剪强度的影响,从西藏林芝市帕隆藏布嘎隆寺沟流域内采取冰碛土样品,进行7种不同细粒（粒径小于2 mm）含量情况下的冰碛土比重和相对密度的测试,开展了不同围压下的大型饱和固结不排水三轴（CU）实验。结果表明：（1）细粒含量对干密度的影响较小,不同细粒含量的冰碛土孔隙比大致相同,细颗粒对孔隙具有改造作用,不同细粒含量会引起孔隙结构的差异,从而导致冰碛土的结构差异,最终导致抗剪强度的不同;（2）细颗粒迁移导致冰碛堤坡脚和内部一定深度细粒含量较高,达到一定的量值时,抗剪强度明显降低,冰碛堤容易发生剪切破坏;（3）细粒含量对抗剪强度参数的变化具有重要影响,从中还可以反映出冰碛土结构控制的变化：粗颗粒控制→粗细颗粒共同控制→细颗粒控制。研究结果对于评价冰碛堤的稳定性具有重要意义。 相似文献
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砂土与EPS颗粒混合的轻质土（LSES）细观结构的CT研究 总被引：7，自引：3，他引：4
利用医用CT机从定性和定量两个层面研究了砂土与EPS颗粒混合的轻质土（简称为LSES）这种新型土工材料的细观结构,分析了不同水泥掺量（CC）和EPS颗粒含量（Ve /Vs）下LSES不同扫描截面的CT图像以及平均CT数ME值和方差SD。随着CC的增加,ME值增加,LSES的结构更加密实,原生损伤减少,而随着Ve /Vs的增加,水泥水化物C-S-H包裹EPS颗粒表面和填充孔隙的效率都将下降,且Ve /Vs与ME值在本次试验范围内基本呈线性关系。此外,根据SD值在各截面处分布的不均匀性,认为LSES是局部孔隙比分布差异较大的特殊结构性土,CC和Ve /Vs是影响其结构性的主要因素。 相似文献
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珊瑚砂砾是一种由死亡的珊瑚、贝类等遗骸经过了漫长的物理与化学风化作用形成的一种特殊岩土介质。珊瑚砂砾颗粒具有易破碎的特点,其细观结构对岛礁地基的宏观力学性能有着重大影响,而砂土颗粒形貌的定量化一直是未能很好解决的技术难题。利用PartAn颗粒形貌观测系统可对同一砂土颗粒的多角度下投影图像进行研究,并通过多种参数对砂土颗粒的形貌进行评估,进而精确区分珊瑚砂砾中枝状、棒状、片状、块状颗粒的形貌特征,适用于不同形状砂砾材料的大量样本的快速测量。同时所得测试数据也可作为数值模拟的基础数据库,为随机生成不规则颗粒的手段提供了数据资源支撑。试验中对17万个单独颗粒进行了形貌量化分析,所得数据库量大,具有较高的统计可信度,同时免除了试验前人工挑选试样所带来的人为因素的干扰影响。所得珊瑚砂砾分形数据具有较高真实度,可为珊瑚砂砾在荷载作用下颗粒破碎的定量化提供可靠方法。 相似文献
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砾钢渣抗液化特性试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
陈化的钢渣作为土工回填材料是废弃钢渣循环利用的主要途径之一。按土的工程分类方法,将废弃钢渣划分为砾钢渣、粗钢渣和细钢渣。针对砾钢渣,考虑固结应力比、振动频率、围压和含砾量等影响因素开展动三轴试验研究。分析了砾钢渣的应力、应变和动孔隙水压力的特性,分析了砾钢渣试样的动强度与振动次数、动应变与振动次数、孔隙水压力与振动次数和动应力与动应变关系。采用Seed和Finn提出的饱和砂土动孔压计算模型分析砾钢渣的动孔压曲线类型,并与传统砂砾土的抗液化强度进行比较。得出砾钢渣的抗液化特性较好,工程中可以用砾钢渣替代传统的砂土、砂砾土、砂砾料和砂卵石作为回填料,解决砂砾资源日渐短缺的问题。 相似文献
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Effect of gravel content on creep behavior of clayey soil at residual state: implication for its role in slow-moving landslides 总被引：2，自引：1，他引：1
Soil creep is mostly manifested in slow-moving landslides. It is often the case for active slow-moving landslide with slip zone comprising clayey soil where creep would develop in the residual condition. If gravel is presented in clayey soil, this will have considerable impact on creep behavior of clayey soil. However, knowledge about creep behavior of the clayey soil containing gravel particles is scarce. This paper discusses creep behavior of natural clayey soil with gravel at residual state through a series of creep shear tests. Soil samples for this testing program were collected from the slip zones of two large slow-moving landslides in China. The collected soil samples consisted of clayey soil containing various amounts of gravel particles. The test results show that the soil specimens underwent two different creep patterns. An attenuating creep pattern was observed when the soil specimens were subjected to creep stress less than the residual strength, and a creep with increasing strain rate, or a nonattenuating creep pattern, with no evident secondary creep was noted when creep stress was intestinally increased to a level slightly greater than the residual strength. The creep patterns of clayey soil with gravel at the residual state observed in this study were noted to be very consistent with those of the gravel-free clayey soil reported in Bhat et al. (Int J Geomater 1(1):39–43, 2011, Nat Hazards 69(3):2161–2178, 2013) and Di Miao et al. (Eng Geol 162:53–66, 2013). This gives an indication that creep patterns of clayey soils with and without gravel at the residual state are essentially the same, or in other words, that the presence of gravel does not change the creep pattern of clayey soil. However, the test results in this study illustrate that the presence of gravel does have a notable effect on creep behavior of clayey soil. Specifically, the creep stress leading to creep failure of clayey soil and the minimum ratio of the creep stress to residual strength (RCSR) increased with gravel content, and the displacement until the tertiary creep was also larger in samples containing more gravel particles. It is postulated that creep behavior of clayey soil at the residual state in this study and its relationship with gravel content may be related to strength recovery and crushing of gravel-sized particles during creep. 相似文献
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Monitoring of internal failure evolution in soils using computerization X-ray tomography 总被引：1，自引：0，他引：1
Computerized X-ray tomography (CT) has been used in disciplines such as soil science, geology and rock mechanics to analyze the texture of geomaterials. However, this potentially useful method has not thus far been used adequately in engineering geological analyses.To investigate its feasibility, CT is utilized in this study to monitor the evolution of internal failure in soil masses. An apparatus that can be fitted into the chamber of a medical CT was built to conduct geotechnical tests. Loading and shearing experiments were performed on bentonite, kaolinite, sand, silicon powders, and glass beads. CT images have been taken on different cross-sections inside the specimens to monitor soil deformation continuously. The results of direct shear, horizontal and vertical loading tests are presented and discussed. It has been demonstrated that CT is a powerful non-destructive and non-invasive tool for engineering geological analyses. 相似文献
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分散性土作为一种水敏性特殊土,具有遇水失稳解体的特性,该特性对水利和岩土工程极为不利。为了加强分散性土力学强度及力学强度影响机理方面的研究,以吉林西部乾安地区分散性土为研究对象,通过直接剪切试验和扫描电子显微镜（SEM）分别对不同含水率（5.0%~24.0%）的重塑试样的抗剪强度（垂直压力50、100、200和300 kPa）和微观结构进行测试与观察。结果表明：1）含水率的增加会导致剪应力-剪切位移曲线从应变软化向应变硬化转变,过渡区间为8.0%~11.0%,转变优先出现在高垂直压力下。2）随含水率的增加,内聚力总体呈下降趋势,拐点含水率分别为17.0%和23.0%,内摩擦角则表现出减小—增大—减小的规律,拐点含水率分别为11.0%和17.0%;内聚力的变化受盐分赋存状态和含水率共同作用,内摩擦角的变化受内聚力和黏滞阻力共同影响。3）在Na+作用下,随含水率的升高,黏粒结合水膜迅速增厚,结构单元体逐渐解体,颗粒的胶结作用逐渐减弱;结构单元体由大颗粒向小颗粒转变,土体孔隙由大孔隙向小孔隙发展。4） SEM图像定量分析提取到的土颗粒结构单元体形态参数与抗剪强度表现出良好的相关性（显著性水平p<0.05）,表明抗剪强度的降低是含水率引起分散性土微观结构单元体变化的宏观表现。 相似文献
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帕隆藏布流域堆积体边坡的工程地质特征及稳定性评价 总被引：1，自引：0，他引：1
位于藏东南的帕隆藏布流域,处在东喜马拉雅构造结的北缘,是新构造强烈隆升区,断层、褶皱等地质构造发育。在青藏高原隆升及气候变化等内外动力作用下,研究区内堆积体分布广泛,具有独特的工程地质特征并成为该区内地质灾害的主要物源。由于河流的下切及川藏公路的修建,形成了许多高陡的堆积体边坡,以冰碛边坡最为典型。由于其特殊的物源特征及形成过程,冰碛物具有粒度分布范围广、粗粒含量多等与其他沉积物不同的粒度特征。冰碛物粒度分布范围广的特征,导致随着研究尺度的不同,其结构特征也不相同,具有明显的尺度效应。冰碛土的力学强度一般强于其他堆积体,但受不同粒径颗粒的含量及分布、形成时代的影响,其力学特征也有所差异。作者对川藏公路沿线部分典型的剖面进行了量测,所量测的剖面虽然只是整个斜坡的一部分,与经验数据相比,仍表现出高陡的特征,而且很多边坡在既高且陡的形态下仍能保持稳定。本文以极限平衡理论为基础,采用多种方法对这类边坡的稳定性进行计算分析,求出边坡的安全系数。考虑各种地震烈度下边坡的稳定性,得出这些边坡的安全系数与地震加速度具有严格的指数相关关系。 相似文献
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以汶川震区漩口一带地震诱发的松散堆积体为研究对象,开展碎石土原状样和重塑样的现场直剪对比试验,探讨不同法向应力、不同粒度组成和不同含水率等条件下碎石土的剪切强度特性。研究结果表明,地质成因和岩土体结构相似、粒度组成不同且级配不良的碎石土的剪切强度特性具有相似性;原状样剪切强度明显高于相同干密度和含水率的重塑样;级配良好的碎石土应变硬化程度略高于级配不良的碎石土,当粒径大于5 mm的粗颗粒含量大于42.9%时,随粗颗粒含量增加,碎石土的内摩擦角增加,而粘聚力则先减小后增大;抗剪强度指标与含水率呈线性负相关关系,随着含水率增高,碎石土抗剪强度降低,其中粘聚力较内摩擦角下降更明显。综合前人研究和本次试验结果,建议汶川震区类似结构组分碎石土天然状态下的剪切强度指标c值取15±3 k Pa,φ值取30°±2°。 相似文献