纤维加筋MICP固化钙质砂的抗拉强度特性研究     

王殿龙  唐朝生  泮晓华  刘博  李昊  吕超  程瑶佳 《高校地质学报》2021,27(6):670-678

针对微生物诱导碳酸钙沉积 (MICP)固化钙质砂脆性强、抗拉强度低等问题,通过制备“8”字形MICP固化钙质砂试样并开展直接拉伸试验,对纤维加筋的改善作用、纤维-MICP联合加固机理及纤维掺量、纤维长度等影响因素进行了研究。结果表明：纤维加筋能够显著提高抗拉强度、峰值位移和残余强度,减轻峰值强度点的脆性破坏现象,但受纤掺量和长度的影响,总的来说,抗拉强度随纤维掺量的增加和长度的加长呈先增后减的趋势。相比无纤维试样,添加最优纤维掺量（0.6%）时,试样的抗拉强度增长了172.4%,峰值变形提升了158.1%。机理可解释为纤维增加了微生物的吸附量,促进碳酸钙在纤维与钙质砂之间以及纤维表面的沉积,增大纤维与钙质砂之间的界面作用力,整体提升钙质砂的抗拉强度特性。纤维的添加能够显著改变试样的变形特征,无纤维添加试样曲线仅有初始误差阶段和弹性阶段两个阶段,添加纤维后曲线表现为四个阶段包括初始误差阶段、弹性阶段、损伤破坏阶段和残余阶段。纤维掺量影响的内因是纤维与钙质砂的界面作用力和纤维空间分布状态随纤维掺量的变化而变化,纤维长度的影响主要和破坏面附近纤维数量和单位长度所能承担的拉应力相关。研究成果对以钙质砂为地基的岛礁工程的稳定性、安全性具有一定的指导意义。  相似文献   

MICP联合纤维加筋改性钙质砂力学特性研究     

尹黎阳  唐朝生  张龙 《高校地质学报》2021,27(6):679-686

钙质砂是中国南海岛礁工程建设的主要建筑材料和地基土成份,其具有高孔隙、易破碎和强度低等不良工程地质特性。为改善钙质砂力学性能,提高其工程可靠性,提出利用微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）协同纤维加筋改性钙质砂。文章通过开展无侧限抗压试验以及扫描电镜测试,对比分析不同纤维掺量下MICP固化钙质砂的力学响应特性及微观破坏机理。结果表明：（1）MICP技术能够有效固化钙质砂,并提升其力学强度;（2）纤维能够增加细菌定殖面积,提升碳酸钙沉积量,并由此提升试样延性和韧性,降低刚度;（3）应力应变曲线呈阶梯状多峰特征。在应力上升阶段,砂颗粒和碳酸钙会发生局部破碎;在峰后应力下降阶段,碳酸钙、砂颗粒、纤维的胶结作用增强了纤维的抗拔性能,限制了破坏面的发展;（4）碳酸钙、砂颗粒、纤维的耦合胶结作用是纤维加筋改善试样韧性、延性的根本原因。  相似文献   

原位激发微生物成矿加固钙质砂的剪切与压缩特性研究     

王逸杰  蒋宁俊 《高校地质学报》2021,27(6):662-669

钙质砂广泛分布于热带海岸地区,其抗剪强度较低,在较高应力条件下极易破碎。因此,对以钙质砂为主要原料的地基材料进行加固,是海洋岩土工程领域的研究热点。基于尿素水解过程的碳酸钙成矿技术（MICP）是近年来地基材料加固领域的一项新技术。目前广泛使用的生物强化法实现MICP存在成本昂贵及环境适应性差等问题,制约了其大规模工程应用。研究采用原位生物激发MICP法对钙质砂进行加固,并对加固后试样开展直剪和一维压缩试验。结果表明：原位生物激发MICP方法可以在钙质砂中形成有效胶结,胶结水平最大可达6.26%。采用高浓度胶结溶液或增加注射次数可提高胶结水平。同时,加固后钙质砂的最大应力比、最大剪胀角以及残余内摩擦角均随胶结水平增加而显著增大,但竖向应力水平增大会抑制这些力学指标的增大。随胶结水平升高,试样压缩性显著减小;压缩后的原位激发MICP加固钙质砂中,细颗粒与粗颗粒的比例均随胶结水平的增加而增大。  相似文献   

大柴旦盐湖采卤区地层剖面盐渍土基本类型及其抗剪强度试验研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

虎啸天  胡夏嵩  李光莹  栗岳洲  付江涛  余冬梅 《盐湖研究》2014,(4):38-49

选取柴达木盆地大柴旦盐湖采卤区作为试验区,对区内地层剖面盐渍土的基本类型进行划分,即通过测定Na+、Mg2+、Cl-等易溶盐离子的方法,得出区内采卤区地层剖面盐渍土的主要类型是以亚氯盐渍土为主。在此基础上,对盐渍土进行扰动试样的室内直剪试验研究,以获取抗剪强度指标粘聚力c值与内摩擦角φ值。试验结果表明,该区盐渍土的含盐量由地表开始向下呈逐渐降低趋势,即由地表的6.89%降到地下4.5 m处的1.11%。粘聚力c值主要受试样含水量大小的影响,表现出随着含水量的增加,粘聚力c值呈降低现象,即当含水量由19.8%上升至23.3%时,粘聚力c值由35.4 k Pa下降至24.9 k Pa,下降率约为29.7%;而当含水量由23.3%下降至17.4%时,粘聚力c值则由24.9 k Pa上升至34.1 k Pa,上升率约为36.9%。内摩擦角φ值则受试样粒径影响相对较为明显,随着试样中粘粒含量的增多,粗粒含量相对减少,内摩擦角呈逐渐增大的趋势,即由24.1°上升至33.3°,增加率约为37.3%。随着试样中含盐量的增加,粘聚力c值和内摩擦角φ值均呈线性增加趋势。该研究成果将有助于进一步探讨含水量、颗粒大小以及含盐量对盐渍土试样抗剪强度变化的影响,且对区内盐田及其相应的基础设施建设有一定的理论指导意义。  相似文献   

察尔汗盐湖地区盐渍土微观结构及其力学与强度表现   总被引：2，自引：0，他引：2  

刘军勇  ;张留俊 《盐湖研究》2014,(2):60-67

为探明察尔汗盐湖区盐渍土的微观结构特征及其力学与强度表现,从盐湖区采集9组不同含盐量的盐渍土样品,对盐渍土进行电镜扫描、直接剪切试验和抗压强度试验,从微观结构上分析了盐渍土的力学与强度表现,提出了察尔汗盐湖区盐渍土颗粒骨架的连结形式。研究结果表明,不同含盐量的盐渍土微观结构形式不同,盐渍土颗粒骨架之间的连结有3种形式:1)点式接触、2)堆叠接触、3)盐晶体胶结;微观结构越密实,盐晶体胶结作用越强,盐渍土表现出越高力学与强度特性;盐晶体的胶结作用是影响盐溃土力学与强度特性的显著因素;无侧限抗压强度显著变化的含盐量拐点为45.74%。  相似文献   

Determination of long-term strength of frozen loess after numerous freeze-thaw cycles     

Hong Zhou  Ze Zhang  WenJie Feng  Jiao Ming  ZhongQiong Zhang 《寒旱区科学》2014,6(5):0494-0498

In order to determine the changing rule of long-term frozen soil strength and elucidate the connection between long-term strength and soil physical properties,frozen loess was subjected to 4,6,8,10,and 50 freeze-thaw cycles,under closed-state conditions in a constant-temperature box.The frozen samples were tested on a spherical template indenter,and the results show that under the effect of repeated freeze-thaw cycles,the long-term strength of frozen loess decreased; changes in the mechanical property indices were highly unstable during the first 10 cycles; the soil strength and density were the greatest at the eighth cycle while the void ratio was the smallest; and after eight cycles all of the indices had less fluctuation and certain rising or falling tendencies.By converting the number of freeze-thaw cycles into elapsed time in the tests,three different forecasting methods of long-term soil strength could be assessed and the soil equivalent cohesive force after 10 years,20 years,or 30 years could be estimated.  相似文献   

Q1井弃井作业复杂情况处理与认识     

王孝山  苏志波  杨焘  贾凤龙 《海洋地质译丛》2014,(1):81-85

Q1井在弃井作业过程中遇到复杂情况,对套管的切割回收带来了很大的困难.由于φ244.5 mm套管外水泥环返至井口,使得套管在割断后无法提出,经过多次上移套管切割深度后,采用特殊的作业手段将套管提拉出井眼;后续在回收φ762 mm套管和φ508 mm＊φ339.7 mm变径套管时,由于φ244.5 mm套管割深过浅,使得φ508 mm＊φ339.7 mm变径套管的可切割长度极短,通过设计非常规的切割钻具组合、非常规的打捞方法才得以完成回收.详细介绍了打捞钻具组合设计、打捞方法,对水下井口的非常规弃井回收作业有借鉴意义.  相似文献   

The underground application of Magnetic Resonance Soundings   总被引：4，自引：0，他引：4  

J.M. Greben  R. Meyer  Z. Kimmie 《Journal of Applied Geophysics》2011,75(2):220-226

The potential application of MRS technology in locating waterbearing fractures in underground mines is studied. The determination of the presence of water ahead of mining is important to prevent accidents and to ensure higher efficiency in mining operations. In the usual surface based measurements, with horizontal loop and water layer, the geometry of the problem can be summarized by the value of the inclination of the Earth magnetic field. For MRS measurements under the geometric conditions associated with underground mining, where the loop is non-horizontal, the geometry can be described in an effective inclination that can be expressed in terms of the Earth magnetic inclination and declination, together with two further parameters that characterize the orientation of the mine wall. We examine the consequences of the different geometries on the MRS signal. Since the loop size is severely restricted in underground conditions, the feasible target depth is also severely limited. The consequences of the fractured hard rock aquifer conditions, typical of deep mining or tunneling environments, are also examined. The overall conclusion is that in underground MRS applications the signal strength is too small to enable the practical identification of fractures containing large volumes of water ahead of the mining face.  相似文献   

干湿循环下含盐量变化对遗址土剪切强度影响的试验研究     

沈云霞  谌文武  杜伟飞  匡静 《地震工程学报》2011,33(Z1)

中国西北干旱和半干旱地区集中降雨和强烈蒸发的特殊气候环境加剧了对土遗址的破坏。以掺入不同含量Na2SO4和NaCl的重塑土样为研究对象,通过室内模拟开放系统下干湿循环过程,并采用声波测试,反映含盐类遗址土在干湿循环下的劣化过程;测试多次循环后的遗址土剪切强度随含盐量的变化规律,并从盐类性质及波速两方面分析了干湿循环对遗址土剪切强度的作用机理。结果表明:在含水率一定的情况下纵波波速随干湿循环次数的增加而减小;干湿循环后的土体黏聚力随着盐分含量的增加呈下降趋势,内摩擦角则出现先增大后减小的现象;纵波波速与黏聚力随着含盐量的增长整体变化趋势有较好的相关性,与内摩擦角的相关性则表现为纵波波速的间断性和内摩擦角阶段性的契合。  相似文献   

直剪强度指标的可靠度统计方法          下载免费PDF全文

陈立宏  赵宇飞 《地震工程学报》2011,33(Z1)

矩法和线性回归法能得到较为准确的岩土抗剪强度指标的均值,但是在统计标准差或变异系数时,矩法常常面临样本容量偏小而导致变异系数偏大的困难,而常规线性回归法无法给出实际所需的抗剪强度指标的标准差。本文从可靠度理论出发,利用正交标准化变量空间中原点到极限状态线最短距离为可靠指标的原理,提出了一种利用Excel规划求解功能求解抗剪强度参数的简便方法。将这一方法应用于91组404个水利水电岩土工程二类岩体与混凝土胶结面大型直剪试验结果的统计中,并将结果与其它方法进行了对比。  相似文献