国家自然科学基金(41102200)
- 作品数：7 被引量：112H指数：6
- 相关作者：张先伟孔令伟杨爱武李峻拓勇飞更多>>
- 相关机构：中国科学院武汉岩土力学研究所天津市软土特性与工程环境重点实验室天津城建大学更多>>
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- 相关领域：建筑科学天文地球更多>>
- 常温、常压、常态的大气环境下黏性土微观孔隙的缓慢变异特征被引量：6
- 2014年
- 作为建筑材料和地基的土体处于常温、常压、常态的大气环境下,大气氧化过程是缓慢的、不易察觉的,但对土质长期劣化效果不容忽视.本文以此命题为出发点,以大气氧化过程中微观孔隙变化特征为突破口,联合扫描电镜测试、压汞法及氮吸附法研究大气环境作用对湛江黏土的微观结构改造作用及其对土性影响机理.研究表明,大气氧化后土色由青灰色、绿灰色变为淡黄棕、黄棕色,颗粒团聚程度增强,塑性降低,膨胀性与收缩性减弱,灵敏性与结构屈服强度明显降低.大气环境作用对d<0.1?m孔隙组产生"缩合"效果,对d>1?m孔隙组产生"胀散"效果,表现为氧化土的总孔隙体积减小,但d>1?m的孔隙体积明显增大,局部出现断裂孔隙,"墨水瓶"型孔隙减少,开放性孔隙向封闭性孔隙转化.湛江黏土在大气影响下土性发生异变并不是土的矿物本性变化所引起,而是水-土-电解质-大气间的化学反应与运动导致颗粒联结形式更改进而重塑微观结构所导致,土的超微观结构形态变化是发生这一现象的根本因素.鉴于大气氧化过程导致的结构强度的减损效果对土体稳定性的影响是长期的且潜在危害较大,应加强监测环境物化因素变化对岩土工程的影响.
- 张先伟孔令伟
- 关键词：大气环境孔隙孔径分布
- 吹填软土蠕变过程中颗粒与孔隙演化特征分析被引量：9
- 2014年
- 软土一般具有蠕变特性,蠕变在微观上表现为土颗粒与孔隙的变化。为了解长期变形内在机制,对天津滨海吹填软土原状土与重塑土进行了固结不排水三轴蠕变试验。在围压为75 kPa、偏应力为10 kPa情况下开展多组平行试验,选取蠕变过程中多个时间点的试样进行微观结构测试,提取了颗粒与孔隙变化参数,研究蠕变过程中微结构变化规律。研究结果表明:在文中所受荷载条件长期作用下,颗粒与孔隙定向性明显;平均孔径及平均孔隙体积呈逐渐减小趋势;结构性原状土比表面积逐渐增大,重塑土则呈减小趋势;结构性原状土颗粒与孔隙分数维呈减小趋势,但重塑土呈相反趋势。
- 杨爱武孔令伟张先伟
- 关键词：吹填软土蠕变孔隙
- 利用扫描电镜、压汞法、氮气吸附法评价近海黏土孔隙特征被引量：42
- 2013年
- 近海地区黏土的微观结构单元——黏土畴中含有大量的粒内孔隙,其孔径小至纳米级,这部分孔隙对黏土的物理指标、水稳性、膨胀性、收缩性等具有重要影响,一般方法很难准确地描述其孔隙特征。试验利用扫描电镜、压汞法、氮气吸附法对湛江黏土的微观孔隙特征及其孔隙发育的控制因素分析,建立微观结构与物理指标、力学行为的相互关系与灵敏性分析。结果表明,湛江黏土具有不良物理性质和良好力学特性指标的异常组合,是一种高灵敏性的强胶结结构性黏性土,其机制主要是:湛江黏土的微观结构为带有胶质联结特性的、定向性无序的开放式絮凝结构,孔隙结构为具有较高的强度和空间稳定性的边-面-角联结的空间网架系统。由于特殊的孔隙网架结构以及"墨水瓶"型孔隙的存在,导致退汞过程出现滞留现象及产生吸附回线。研究表明,联合扫描电镜、压汞法、氮气吸附法能够准确、完整地对近海地区黏土孔隙体系特征进行定性与定量的评价。
- 张先伟孔令伟
- 关键词：微观孔隙
- 不同固结压力下强结构性黏土孔隙分布试验研究被引量：21
- 2014年
- 为探讨结构性土变形的微观机制，以湛江地区结构性黏土为研究对象，对原状土和压缩试验后土样进行压汞试验，分析不同固结压力下土的孔隙分布、孔径大小以及孔隙结构特征参数的变化规律，辅以SEM图像进行孔隙形态的定性分析，并从分形理论角度对此解释与验证。结果表明，湛江黏土各孔隙组对外力的敏感度与孔隙体积含量正相关。由于压汞过程存在瓶颈效应以及边-面-角的空间接触形式，其结果可能会夸大真实小孔隙的分布密度而低估大孔隙的分布密度。结构性对压缩过程中孔隙分布影响较大，当固结压力增大至结构屈服压力后，孔径为0.01～0.50μm的孔隙组变化明显，孔隙的连通性变差，孔径分布向小孔径范围移动，孤立式孔隙增多，大、中孔隙的界限变得不明显。湛江黏土孔隙具有多重分形特征，据此确定微裂隙、粒间孔隙和孤立孔隙孔径的分界点为0.01μm与0.50μm，同时给出了湛江黏土的孔径界定标准。
- 张先伟孔令伟郭爱国拓勇飞
- 关键词：结构性黏土孔隙压汞试验固结压力分形维数
- 疏浚土的附着力特性试验研究被引量：7
- 2014年
- 土的附着力是港航疏浚工程中一项重要技术指标,它可为抓挖机械的选取及其操作技术提供合理建议,为航道、港池等开挖工程以及吹填工程提供设计与施工参数,但目前对其研究仍处初步阶段。通过对7种典型疏浚土进行物性试验与附着力试验,从土力学角度关联土的物理指标与附着力,从土质学角度探讨土的粘附机理。结果表明,土的黏粒含量越高,附着力越大。随着含水率的增加,附着力逐渐增大,当含水率接近液限时附着力达到峰值,此后逐渐减小。附着力的产生与变化机理主要是由于结合水性质与含量发生变化,进而引起接触物—水—土—电解质系统吸附力与解离力的产生、发展、平衡、破坏所导致。研究还表明,该区土在天然含水率状态下土的附着力在数值上约为其塑性指数的5倍。疏浚工程中,淤泥厚度大地区,可采取冲水条件下开挖;含较多砾、砂、粉的土体可采取增加排水措施,用以提高掘进与排泥速率。
- 张先伟黎伟王勇孟令福
- 关键词：附着力疏浚工程塑性指数结合水
- 黏土触变过程中强度恢复的微观机理被引量：28
- 2014年
- 触变性是复杂的流变特性之一,它是指外力扰动导致土体强度衰减,静止后随时间增长逐渐强度恢复的现象。为了探寻黏土触变过程中强度恢复机理,开展了在长达500 d的龄期内,观测湛江黏土扰动后不同静置龄期下的无侧限抗压强度与贯入阻力,分析触变强度的恢复时间与过程,利用触变强度比率评价湛江粘土的触变性。利用扫描电镜与压汞试验,分析不同静置龄期下的结构演变规律。结果表明,湛江粘土具有明显的触变性,扰动后静置500 d后土体持有强度是其扰动后的2.58倍,但触变恢复强度仅占扰动损失强度的21.2%~23.5%。对于高灵敏性、强结构性的地基土,因施工扰动带来的强度损失引发的工程灾害不容忽视。黏土触变过程中的强度恢复主要是颗粒间引力与斥力的相互作用的力场变化使结构有分散趋向絮凝发展所导致,这一过程中结构产生自适应调整,孔隙分布均匀化发展,微观结构向亚稳定结构转变,在一定时期内表现出触变现象。
- 张先伟孔令伟李峻杨爱武
- 关键词：黏土触变微观结构
- 海相沉积软土的自钻式旁压试验及原位力学特性被引量：6
- 2017年
- 海相沉积软土广泛分布于我国沿海地区,是典型的结构性土,具有灵敏度高、承载能力低等特点。通过自钻式旁压试验调查软土场地的原位力学特性,获得了29.0 m深度范围软土层的原位水平应力、临塑压力、不排水抗剪强度、剪切模量等力学指标。结果表明,软土的旁压试验曲线可分为应力平衡阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段4个阶段;破坏阶段之前软土的卸载会造成有效应力的显著降低,在工程实践中对软土卸载过程的稳定性应予以关注;软土的剪切模量具有明显的非线性特征,采用非线性分析法得到的剪切模量较为合理。通过对试验结果的拟合,建立了原位水平应力和临塑压力随深度变化的经验公式,可为工程中该两类参数的确定提供参考依据。
- 王进朱泽奇陈健付晓东房强
- 关键词：软土不排水抗剪强度剪切模量
