粘性土在不同温度下龟裂的发展及其机理讨论 被引量：45

1

作者 施斌 唐朝生 +1 位作者 王宝军 姜洪涛 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期192-198,共7页

通过试验,研究了粘性土在不同温度下龟裂的发生和发展规律,运用计算机图像处理和编程技术,对不同温度下获得的粘性土龟裂网络的几何结构和形态特征进行了定量分析。结果表明:龟裂的发展过程可分为四个阶段,温度效应十分明显。温度越高,... 通过试验,研究了粘性土在不同温度下龟裂的发生和发展规律,运用计算机图像处理和编程技术,对不同温度下获得的粘性土龟裂网络的几何结构和形态特征进行了定量分析。结果表明:龟裂的发展过程可分为四个阶段,温度效应十分明显。温度越高,龟裂形貌越简单,龟裂条纹越宽,而在较低的温度下,龟裂的形貌比较复杂,龟裂条纹纤细且间距较密,表面比较破碎;从粘土矿物双电层理论对龟裂的形成机理提出了一种新的解释;在试验中还发现了一个十分有趣的现象,即大部分龟裂都呈垂直或近似垂直相交,被龟裂分割出的区块形状多以四边形为主,其它多边形较少;最后提出了龟裂研究的下一步课题。 展开更多

关键词 粘性土 龟裂 温度 定量分析 龟裂机理

下载PDF 职称材料

干湿循环条件下黏性土干缩裂隙演化特征 被引量：25

2

作者 刘俊东 唐朝生 +1 位作者 曾浩 施斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2763-2772,共10页

自然界中土体通常会经历多次干湿循环作用,干湿循环是影响土体工程性质的重要因素。为了研究黏性土干缩裂隙网络在干湿循环作用下的演化特征,在室内对尺度为60 cm×40 cm×1.5 cm的试样开展了5次干湿循环试验,实时监测了试样表... 自然界中土体通常会经历多次干湿循环作用,干湿循环是影响土体工程性质的重要因素。为了研究黏性土干缩裂隙网络在干湿循环作用下的演化特征,在室内对尺度为60 cm×40 cm×1.5 cm的试样开展了5次干湿循环试验,实时监测了试样表面裂隙网络在干、湿过程中的变化,并利用数字图像处理软件定量分析了表面裂隙率、裂隙长度、宽度、交角等几何形态参数。结果表明:(1)干湿循环作用对土体干缩裂隙发育特征有重要影响,第1次干燥过程中裂隙发育存在明显的级序特征,但该现象在后续干燥轮次中消失;(2)裂隙在湿化过程中发生崩解愈合,并沿裂隙位置形成“浅坎”,干湿循环后裂隙基本在原位置产生,但裂隙发育方向在每次干燥过程中不尽相同;(3)干湿循环作用会导致裂隙边缘变得粗糙,并在土样中诱发更多的微小裂隙;(4)干湿循环作用会导致试样起裂时间变早,裂隙发育速度变快,裂隙总长度增加,裂隙平均宽度减小,但裂隙率变化不明显;(5)裂隙网络的交点形态随干湿循环次数的增加逐渐由T形转变为Y形,裂隙之间的交角由90°逐渐演变为120°。 展开更多

关键词 干缩开裂 干湿循环 裂隙网络形态 定量分析 裂隙愈合 裂隙交角

下载PDF 职称材料

基于数字图像相关技术的土体干缩开裂过程研究 被引量：19

3

作者 林銮 唐朝生 +2 位作者 程青 曾浩 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1311-1318,共8页

在干燥条件下,土体极易蒸发失水收缩产生开裂,深入研究土体干缩开裂过程对准确掌握干旱气候环境中的土体工程性质响应特性具有重要意义。通过对黏性土开展室内干燥试验,采用数码相机实时记录土体表面裂隙的动态发育过程,结合数字图像相... 在干燥条件下,土体极易蒸发失水收缩产生开裂,深入研究土体干缩开裂过程对准确掌握干旱气候环境中的土体工程性质响应特性具有重要意义。通过对黏性土开展室内干燥试验,采用数码相机实时记录土体表面裂隙的动态发育过程,结合数字图像相关技术,获取土体收缩开裂全过程。结果表明:①裂隙通常在土体表面张拉应力集中处产生,裂隙产生后周围应力场得到迅速释放并发生重排,且裂隙间倾向于成直角相交;②土体表面的位移场和应变场可以有效反映土体收缩开裂过程中的动态特征,能为分析和预测裂隙的演化过程提供重要参考信息;③土体被裂隙分割成不同的块区,每个块区在收缩过程中都存在收缩中心现象,且各块区的收缩中心位置会随时间而变化;④数字图像相关技术能有效识别不同图像之间的灰度特征值,能在完全不扰动土样的条件下准确获取土体表面干缩变形信息的时空演化特征,为研究土体干缩开裂动态过程及机理提供了优越的技术手段,具有较好的推广价值。 展开更多

关键词 干缩开裂 数字图像相关 收缩中心 应变场 位移场

下载PDF 职称材料

控制厚度条件下土体干缩开裂的界面摩擦效应 被引量：18

4

作者 曾浩 唐朝生 +3 位作者 刘昌黎 林銮 王东伟 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期544-553,共10页

土体厚度和界面粗糙度对土体干缩开裂有着重要影响,为了探究土体在不同厚度和界面粗糙度条件下的干缩开裂特性,开展了一系列室内干燥试验。试验中共配置了9组初始饱和的泥浆样,分别设置3种不同的土体厚度和3种不同的界面粗糙度,并在恒... 土体厚度和界面粗糙度对土体干缩开裂有着重要影响,为了探究土体在不同厚度和界面粗糙度条件下的干缩开裂特性,开展了一系列室内干燥试验。试验中共配置了9组初始饱和的泥浆样,分别设置3种不同的土体厚度和3种不同的界面粗糙度,并在恒温30℃的条件下进行干燥,实时记录试样含水率变化及表面裂隙的演化过程,利用数字图像处理技术,对裂隙网络进行了定量分析,得到不同厚度和不同界面粗糙度条件下土体龟裂的动态发展过程及相关参数。试验结果表明:①界面粗糙度越大,龟裂发育速度越快,然而土体厚度越大,龟裂发育速度越慢,且土体整体收缩效应越明显;②界面粗糙度越大,龟裂发育程度越高,然而增加土体厚度可以削弱界面粗糙度对龟裂发育过程的影响;③土体厚度和界面粗糙度都对土体开裂时的临界含水率有重要影响,且两者对龟裂发育过程的影响具有耦合作用关系。最后,结合土体干燥收缩特性,探讨了上述两种因素对龟裂的影响机理。 展开更多

关键词 龟裂 土体厚度 界面粗糙度 数字图像处理 定量分析 耦合关系

下载PDF 职称材料

土体干缩裂缝研究进展 被引量：16

5

作者 裴银鸽 徐则民 张家明 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1137-1144,共8页

土体干缩裂缝的形成和发展是一个复杂的物理过程,会对土体的强度、稳定性和渗透性等产生影响,其影响范围广泛分布于土壤学、农业、工程地质和环境保护等学科.本文在明确土体干缩裂缝研究重要性的基础上,通过收集整理国内外有关土体干缩... 土体干缩裂缝的形成和发展是一个复杂的物理过程,会对土体的强度、稳定性和渗透性等产生影响,其影响范围广泛分布于土壤学、农业、工程地质和环境保护等学科.本文在明确土体干缩裂缝研究重要性的基础上,通过收集整理国内外有关土体干缩裂缝研究的既有文献资料,综述了土体干缩裂缝的理论研究、实用性研究以及裂缝形态定量分析研究,分析和讨论了土体干缩裂缝在研究领域、研究内容和研究方法方面的不足之处,并指出土体干缩裂缝的未来发展方向. 展开更多

关键词 干缩裂缝 裂缝网络 定量分析 裂缝形态

原文传递

盐阳离子类型及浓度对土壤持水及干缩开裂的作用效果 被引量：15

6

作者 邢旭光 马孝义 康端刚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期115-122,共8页

为探索阳性盐离子对土壤持水性能的影响,同时定量分析失水过程所致的土体收缩及裂缝特征,选取陕西粉黏壤土作为供试土壤,分别采用含有K+、Na+、Ca2+和Mg2+4种离子的盐溶液(浓度均为5、30和100 g/L)对土样进行饱和处理,采用离心机法测定... 为探索阳性盐离子对土壤持水性能的影响,同时定量分析失水过程所致的土体收缩及裂缝特征,选取陕西粉黏壤土作为供试土壤,分别采用含有K+、Na+、Ca2+和Mg2+4种离子的盐溶液(浓度均为5、30和100 g/L)对土样进行饱和处理,采用离心机法测定土-水曲线,进一步对土壤持水能力进行评价;同时测定土体沉降高度,采用数字图像处理技术获取面积密度和长度密度等裂隙度量指标,对土体收缩和开裂水平进行定量分析。结果发现:1)van Genuchten模型适用于盐溶液浸泡土壤的土-水曲线拟合;2)4种盐离子均基本导致土壤持水能力降低(5 g/L Na+除外),且持水性与离子浓度呈负相关关系;同时使得土壤饱和含水率、残余含水率和进气吸力降低,其中土壤饱和含水率与离子浓度呈负相关关系;3)K+和高浓度Na+有利于减轻土壤轴向收缩度,且土体轴向收缩应变与K+(P<0.01)和Na+(P<0.05)浓度呈负相关关系;在收缩过程中,不同离子对土壤容重的影响程度表现为Mg2+>Ca2+>Na+>K+;4)4种离子均可减轻土壤开裂程度,且裂缝面积密度和长度密度与K+(P<0.01)、Na+(P<0.01)和Ca2+(P<0.05)浓度呈负相关关系,与Mg2+浓度呈正相关关系(P<0.01)。研究可为盐碱土壤持水能力评价、制定灌溉制度提供参考。 展开更多

关键词 土壤 水分 盐分 土壤持水 干缩裂缝 盐离子

下载PDF 职称材料

土体干缩裂隙发育方向及演化特征的层间摩擦效应研究 被引量：14

7

作者 曾浩 唐朝生 +5 位作者 林銮 徐金鉴 刘俊东 荣德政 王东伟 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1172-1180,共9页

自然界中的土体通常成层分布,在干旱条件下,表层土体的干缩开裂过程极易受层间接触条件的制约。为了探究土层间摩擦效应对土体干缩裂隙发育方向及其演化特征的影响,开展了一系列室内干燥试验。试验共配置了3组初始饱和的泥浆样,在30℃... 自然界中的土体通常成层分布,在干旱条件下,表层土体的干缩开裂过程极易受层间接触条件的制约。为了探究土层间摩擦效应对土体干缩裂隙发育方向及其演化特征的影响,开展了一系列室内干燥试验。试验共配置了3组初始饱和的泥浆样,在30℃的室温条件下干燥失水,通过在试样底部铺设不同粗糙度的砂纸来模拟不同土层间的摩擦效应。试验过程中对试样表面及侧面进行定时拍照,从不同角度记录了裂隙发育全过程,通过分析,获得了一些新发现:(1)干缩裂隙不仅能从土体表面向下发育,而且还可能率先从土体底部向上发育,这不同于以往的习惯性认识;(2)初始裂隙的发育位置受土质条件及基底摩擦条件的共同制约,对于非均质性比较严重或者表面存在明显"杂点"的土体而言,裂隙往往首先从表面"杂点"处产生并向下发育,而对均质性较好的土体而言,在基底摩擦效应的影响下裂隙可以率先从土体底部生成并逐渐向上发育,且土体底部的裂隙发育程度甚至会高于表面的裂隙发育程度;(3)底部生成的裂隙以斜向上发育居多,这可能与裂隙发育过程中受到的剪切应力作用有关;(4)干燥过程中,土体呈向心收缩,存在明显的收缩核现象;(5)基底摩擦效应能改变土体干缩开裂过程中内部应力场的演化,从而对土体的横向和纵向收缩应变及剖面含水率的空间分布产生影响,如基底摩擦越大,土体横向收缩应变越小,而纵向收缩应变越大。 展开更多

关键词 干缩开裂 摩擦效应 裂隙发育方向 收缩应变 剖面含水率 收缩核

下载PDF 职称材料

干湿循环作用下膨胀土的贯入特性试验研究 被引量：12

8

作者 王德银 唐朝生 +2 位作者 李建 骆晓伟 施斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期57-65,75,共10页

揭示干湿循环作用下膨胀土力学特性的演化规律对防治膨胀土灾害有重要指导意义。提出了一种基于超微型贯入试验的土体内部力学特性研究方法,在干湿循环条件下对重塑膨胀土开展了一系列贯入试验,获得3次干燥过程中试样贯入阻力随深度和... 揭示干湿循环作用下膨胀土力学特性的演化规律对防治膨胀土灾害有重要指导意义。提出了一种基于超微型贯入试验的土体内部力学特性研究方法,在干湿循环条件下对重塑膨胀土开展了一系列贯入试验,获得3次干燥过程中试样贯入阻力随深度和含水率的变化曲线。结果表明:(1)通过超微型贯入试验能够简单、快速和有效地掌握膨胀土在干湿循环过程中力学特性的时空演化特征;(2)试样的贯入阻力在干燥过程中总体呈增加趋势,相对于深部土体,表层土体的贯入阻力对干燥作用更加敏感;(3)干湿循环作用对膨胀土的力学特性有重要影响,随干湿循环次数的增加,膨胀土的贯入阻力总体上呈减小趋势,贯入曲线由单峰结构逐渐向多峰结构过渡,贯入阻力的空间差异性更加突出,且该现象在低含水率区间更加明显。基于土力学、土结构的基本理论以及试验中观测到的一些现象,对干燥过程和干湿循环作用下膨胀土的贯入力学特性进行了分析和探讨。干燥过程中土颗粒收缩靠拢、密实度和颗粒接触点增加及土吸力增加是导致膨胀土贯入阻力增加的重要原因,而干湿循环作用导致的土结构松散化、裂隙化则是引起膨胀土整体力学性质弱化的重要原因。 展开更多

关键词 膨胀土 干湿循环 力学特性 贯入阻力 含水率 干缩裂隙

下载PDF 职称材料

土体龟裂研究方法 被引量：11

9

作者 孙凯强 唐朝生 +3 位作者 刘昌黎 李昊达 王鹏 冷挺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期11-26,共16页

土体龟裂是一种常见的自然现象,会对土体的工程性质产生显著的负面影响,是许多工程地质和环境地质问题的直接诱因,要研究龟裂,首先需要解决研究方法问题。基于国内外近些年围绕龟裂所开展的工作,着重对研究方法进行了系统的归纳和总结,... 土体龟裂是一种常见的自然现象,会对土体的工程性质产生显著的负面影响,是许多工程地质和环境地质问题的直接诱因,要研究龟裂,首先需要解决研究方法问题。基于国内外近些年围绕龟裂所开展的工作,着重对研究方法进行了系统的归纳和总结,对比分析了各种方法的优缺点,得到如下认识:(1)土体龟裂研究方法总体分为试验研究和数值模拟研究两大类,试验研究又可分为室内试验和现场试验,目前该课题主要以室内试验为主;(2)室内试验常用的试样主要有泥浆样和压实样两种,且前者更受学界欢迎;(3)土体龟裂试验主要涉及两方面的关键仪器设备,一方面是用于控制试验的环境条件,代表性的为环境箱,另一方面是用于监测龟裂发育过程的相关参数,尤其是裂隙几何形态参数,代表性的有图像采集装置、激光扫描仪、CT机、ERT和分布式光纤等;(4)在试验方法方面,多采用控制变量法研究一个或几个参数对土体龟裂形成及发育规律的影响,包括试样初始状态、尺寸大小、厚度、土质成分、环境温度、相对湿度、试样/容器接触条件和干湿循环次数等;(5)采用数字图像处理技术能快速提取龟裂网络的几何形态结构参数,较其他技术更具前景;(6)现场试验可以最大限度的反映真实裂隙的形成和发育规律,但由于这类试验费时费力投入大等客观原因,报道相对较少;(7)数值模拟是研究土体龟裂的重要手段之一,但由于现阶段关于龟裂发育机制没有统一认识,相关研究还处于起步阶段。最后,针对当前的研究不足提出了今后土体龟裂课题的研究重点。 展开更多

关键词 龟裂 研究方法 室内试验 现场试验 数值模拟 图像处理

下载PDF 职称材料

土体干缩开裂过程的边界效应试验与离散元模拟 被引量：10

10

作者 林朱元 唐朝生 +3 位作者 曾浩 王怡舒 程青 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期372-380,共9页

为了探究土体干缩开裂过程的边界效应问题,采用不同底面粗糙度的容器开展了多组干燥试验,发现干缩裂隙存在从顶面向下和从底面向上两种典型的发育形式。并且,裂隙发育程度与土样/容器界面接触条件密切相关,从而验证了裂隙发育过程的边... 为了探究土体干缩开裂过程的边界效应问题,采用不同底面粗糙度的容器开展了多组干燥试验,发现干缩裂隙存在从顶面向下和从底面向上两种典型的发育形式。并且,裂隙发育程度与土样/容器界面接触条件密切相关,从而验证了裂隙发育过程的边界效应。通过理论分析,阐明了上边界的蒸发条件及下边界的接触条件对裂隙发育形式的控制作用。为了能更深入地理解土体干缩开裂边界效应的内在机制,在试验的基础上建立离散元模型,创新性地引入了沿深度的失水速率梯度参数,模拟土样上边界的蒸发条件变化。通过设置底面摩擦系数,模拟土样下边界的接触条件变化。将模拟结果与试验结果进行了对比分析,发现二者具有较好的吻合度。总体上,土体干缩裂隙的发育过程是顶面蒸发失水与底面摩擦两种边界条件共同作用的结果。当底面摩擦系数相对较小时,裂隙发育由蒸发失水主导,大部分裂隙由顶面向下发育。随着底面摩擦系数的增加,底面接触条件对裂隙发育过程的主导作用逐渐增强,由底面向上发育的裂隙数量所占比重也相应增加。 展开更多

关键词 干缩开裂 边界条件 离散元模拟 底面摩擦 蒸发失水

下载PDF 职称材料

黏土失水干缩裂缝发育动态试验研究 被引量：8

11

作者 孙强 龚绪龙 +1 位作者 张玉良 徐天宇 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期144-147,共4页

饱和黏土中水分的丧失会引起土体基质吸力和表面收缩率的变化,并导致其表面开裂。在室内对黏土干裂过程中土体的失水率、裂缝面积率等开裂特征参数随时间变化的关系进行研究。结果表明:(1)根据表面开裂率、裂缝节点和开裂块数特征随失... 饱和黏土中水分的丧失会引起土体基质吸力和表面收缩率的变化,并导致其表面开裂。在室内对黏土干裂过程中土体的失水率、裂缝面积率等开裂特征参数随时间变化的关系进行研究。结果表明:(1)根据表面开裂率、裂缝节点和开裂块数特征随失水率和时间变化,可划分为开裂前、快速开裂、开裂停滞三个阶段,在快速开裂阶段,土体的失水率和表面裂隙发育率呈现为显著的正相关关系;(2)开裂后土体裂缝呈现为多个期次性,1、2期次裂缝之间夹角大都大于90°,第3期次(或更高期次)裂缝大都近似垂直于器壁(或第2期次裂缝)平行发育,且有等间隔发育倾向。第1、2期次裂缝的长度和宽度都远大于第3期次裂缝。 展开更多

关键词 黏土 干燥开裂 失水率 表面裂隙发育率

下载PDF 职称材料

土的干缩开裂研究进展 被引量：8

12

作者 刘平 张虎元 +1 位作者 陈毅 邵显显 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第S1期352-358,共7页

土在失水条件下会产生干缩变形并引发开裂,这对其工程性质会产生重要影响,并引发一系列工程问题及相关地质灾害,因此关于土的干缩开裂研究愈来愈受到工程界和学术界的关注。在总结和分析国内外有关土的干缩开裂研究现状的基础上,分别从... 土在失水条件下会产生干缩变形并引发开裂,这对其工程性质会产生重要影响,并引发一系列工程问题及相关地质灾害,因此关于土的干缩开裂研究愈来愈受到工程界和学术界的关注。在总结和分析国内外有关土的干缩开裂研究现状的基础上,分别从土的收缩特性研究、干缩裂隙结构形态及影响因素研究、干缩裂隙产生机制研究等方面对当前的研究成果进行了归纳和总结。在此基础上指出,基于土的固体颗粒与孔隙液体间的相互作用模式,考虑温度、蒸发速率、盐分等因素的影响,从微观角度研究和探索土的干缩开裂机理是当前该领域发展的趋势,该方向研究将有力推动土的工程地质力学行为特征的基础理论研究,为解决工程领域相关问题提供重要的理论依据。 展开更多

关键词 干缩开裂 收缩特性 结构形态 影响因素 发展趋势

下载PDF 职称材料

生物炭对不同土体干缩开裂特性的影响及其机理研究 被引量：4

13

作者 王翔 顾凯 +4 位作者 张玉萍 卢宇 唐朝生 沈征涛 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期876-882,共7页

自然界许多土体失水干缩后常发育裂隙,引起各类工程地质问题,在土中掺入生物炭可以有效改变土体干缩开裂特性。本研究重点针对下蜀土、红黏土两种特殊土体,探究了不同掺量木质生物炭(0,0.01,0.03,0.05,0.1 kg/kg)对土体干缩开裂特征的影... 自然界许多土体失水干缩后常发育裂隙,引起各类工程地质问题,在土中掺入生物炭可以有效改变土体干缩开裂特性。本研究重点针对下蜀土、红黏土两种特殊土体,探究了不同掺量木质生物炭(0,0.01,0.03,0.05,0.1 kg/kg)对土体干缩开裂特征的影响,并结合微观结构分析及液塑限试验结果,阐明了影响机理。结果表明:①生物炭对于不同土体的影响有显著区别。生物炭能够加快下蜀土裂隙发育初期的速度,但会降低后期裂隙发育速度并抑制开裂;抑制效果随着掺量的增加而增强,裂隙比最高可下降32.2%。生物炭显著促进红黏土的裂隙发育,且促进效果随着生物炭掺量的增加而愈加明显,裂隙比最高可上升80.4%。②生物炭通过两种方式影响土体干缩开裂,一方面是作为非塑性材料占据土体可收缩空间;另一方面是影响土体颗粒的水化膜厚度进而影响土体膨胀。不同生物炭改性土体的开裂特性的不同取决于两种作用方式的相对强弱。 展开更多

关键词 生物炭 干缩开裂 微观结构 图像处理

下载PDF 职称材料

红层泥质胶结物干缩裂缝深度与间距预测模型 被引量：6

14

作者 陈晓斌 喻昭晟 +2 位作者 周雨晴 张家生 钱于 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期868-878,共11页

红层泥质胶结物在干燥条件下会因含水率变化产生开裂,裂缝进一步发展贯通最终导致红层泥岩崩解破坏。目前对红层泥岩崩解机制的研究多为定性描述,缺乏定量分析方法。因此,定量研究红层泥质胶结物开裂的产生及扩展对深化红层泥岩崩解理... 红层泥质胶结物在干燥条件下会因含水率变化产生开裂,裂缝进一步发展贯通最终导致红层泥岩崩解破坏。目前对红层泥岩崩解机制的研究多为定性描述,缺乏定量分析方法。因此,定量研究红层泥质胶结物开裂的产生及扩展对深化红层泥岩崩解理论研究具有重要意义。基于线弹性断裂力学及非饱和土力学,建立了考虑含水率变化的红层泥质胶结物裂缝深度及间距计算公式,并对公式参数敏感性进行了分析。应用CT试验数据对PFC2D数值模型进行了校准,并基于干缩开裂数值试验结果,对裂缝深度及间距计算公式进行了对比验证。结果表明:提出的计算公式能较好地预测红层泥质胶结物的开裂深度及间距,裂缝深度随含水率减小呈先快速增加再缓慢增长的特点。研究成果有助于加深对红层泥岩崩解的量化理论分析,并为预测工程中红层泥岩的开裂程度提供参考。 展开更多

关键词 红层泥质胶结物 干缩开裂 断裂力学 裂缝深度 裂缝间距

下载PDF 职称材料

黏土内部边界与含水率下限对干缩裂隙的影响

15

作者 孙海波 丁佳祺 +2 位作者 邓云鹏 吕亚歌 高海彦 《科技通报》 2024年第5期65-72,共8页

为研究黏土的内部边界与含水率下限对干缩裂隙的影响,本文开展了不同含水率下限的干湿循环试验,并在试验土样内部设置障碍物以模拟实际土体中存在的内部边界。通过计算机视觉方法对试验结果进行处理,对裂隙的发育历程与最终形态进行研究... 为研究黏土的内部边界与含水率下限对干缩裂隙的影响,本文开展了不同含水率下限的干湿循环试验,并在试验土样内部设置障碍物以模拟实际土体中存在的内部边界。通过计算机视觉方法对试验结果进行处理,对裂隙的发育历程与最终形态进行研究,对裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度进行定量分析。结果表明:(1)裂隙的发展受内部障碍物影响显著,根据裂隙的特点可以将裂隙分为沿障碍物发展的裂隙、辐射状裂隙、环状裂隙、细小裂隙与闭合环形裂隙五类;(2)随着含水率的降低,土样的裂隙率增加,裂隙总长度增大,裂隙平均宽度增大;(3)随干湿循环次数的增加,含水率下限越低的组,裂隙率与总长度的增长越明显。 展开更多

关键词 黏土 干缩开裂 干湿循环 内部边界 含水率

下载PDF 职称材料

纤维改性珊瑚泥裂隙动态演化规律试验研究 被引量：2

16

作者 丁选明 方华强 +2 位作者 刘汉龙 蒋春勇 李根峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1801-1812,共12页

土体龟裂在自然界中广泛存在,而裂隙的存在极大地劣化了土体的工程性质。岛礁上工程材料缺乏,如何就地取材,利用珊瑚泥这种潜在的工程材料并进行改性,是亟需解决的关键问题。采用PVA纤维对珊瑚泥龟裂特性进行改善,通过龟裂试验,利用图... 土体龟裂在自然界中广泛存在,而裂隙的存在极大地劣化了土体的工程性质。岛礁上工程材料缺乏,如何就地取材,利用珊瑚泥这种潜在的工程材料并进行改性,是亟需解决的关键问题。采用PVA纤维对珊瑚泥龟裂特性进行改善,通过龟裂试验,利用图像处理技术,获得了裂隙参数、分形维数、频率分布以及裂隙发育速率的变化规律,从而得出不同纤维掺量下的珊瑚泥裂隙动态演化规律以及纤维加固效果。结果表明:PVA纤维的掺入,提高了土体的整体性能,并起到桥接作用,能在一定程度上阻碍土体的收缩以及抑制土体裂隙的拓展。此外,还得出了纤维加固土体的裂隙开裂判据,以及揭示了珊瑚泥纤维加固机理。这对珊瑚泥的潜在应用价值具有重要意义。 展开更多

关键词 珊瑚泥 龟裂 PVA纤维 裂隙动态演化

下载PDF 职称材料

非饱和土干缩开裂分析的近场动力学模拟

17

作者 刘攀勇 顾鑫 章青 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第7期823-834,共12页

非饱和土失水收缩变形是一种水力耦合现象,其诱发的开裂问题严重削弱了土体的水力和力学特性,造成各种潜在的自然灾害.相对于饱和土体,非饱和土的失水收缩机制更为复杂,受到广泛关注.为此,提出了一种考虑水-力耦合作用效应的键型近场动... 非饱和土失水收缩变形是一种水力耦合现象,其诱发的开裂问题严重削弱了土体的水力和力学特性,造成各种潜在的自然灾害.相对于饱和土体,非饱和土的失水收缩机制更为复杂,受到广泛关注.为此,提出了一种考虑水-力耦合作用效应的键型近场动力学(PD)模型,探究由于水分变化引起的非饱和土体变形开裂特征.在该模型中,非饱和土扩散方程由近场动力学微分算子进行重构,键型近场动力学运动方程采用改进的微弹性模量.然后提出了一种显-隐式混合算法,扩散方程采用显式差分格式求解,运动方程采用隐式整体格式求解,有效避免了两类方程在同一显式格式下时间步不协调的问题.通过非饱和土块干燥收缩变形和三维土盘干燥开裂的算例分析,验证了模型和算法的有效性.研究结果表明,所建立的模型和算法能较好地捕捉非饱和土失水收缩开裂的过程. 展开更多

关键词 非饱和土 水-力耦合 干缩开裂 近场动力学

下载PDF 职称材料

毛细屏障在黄土路基干裂防控中的应用及设计参数影响分析

18

作者 黄沛 张亚国 +2 位作者 杨西京 高引龙 王幼博 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期207-216,共10页

黏性土路基在长期干旱气候条件下易出现干缩开裂的现象,针对该问题提出利用毛细屏障盖层(Capillary Barrier Cover,CBC)代替防渗土工膜或注浆帷幕等传统工程措施来维持路基水分场的稳定。通过开展黄土路基物理模型试验对该方法的有效性... 黏性土路基在长期干旱气候条件下易出现干缩开裂的现象,针对该问题提出利用毛细屏障盖层(Capillary Barrier Cover,CBC)代替防渗土工膜或注浆帷幕等传统工程措施来维持路基水分场的稳定。通过开展黄土路基物理模型试验对该方法的有效性进行验证,并基于非饱和土力学理论对其内在机理进行分析。物理模型试验结果表明:在持续15 d的高温(35℃~50℃)天气下,无毛细屏障盖层一侧的路基中观测点含水率下降了4.6%~7.9%,且路基顶部和斜坡位置均发生了干缩开裂;与之相比,铺设毛细屏障盖层一侧的路基对应位置处含水率仅下降了1.0%~2.0%,路基水分场均匀且无任何开裂现象;同时,由于细粒土层的隔热保温效应,铺设毛细屏障盖层侧的路基温度场较未铺设一侧总体低5.5℃;这说明毛细屏障盖层能够对路基水温场进行调控,有效地抑制路基中水分的蒸发。在此基础上,建立了与路基物理模型相对应的有限元数值模型,分析了毛细屏障盖层主要设计参数对其性能的影响规律。数值模型试验结果表明:随着盖层系统中粗粒土和细粒土厚度的增加,路基蒸发失水量均有所降低,但前者影响更为显著;当粗粒土层厚度增加40 mm时,路基各测点含水率降幅为1.7%~4.5%,而细粒土层增加同样厚度引起的变化不到1.0%;此外,毛细屏障盖层中土体的初始含水状态对路基水分场变化影响不大,实际工程设计中可从土体是否便于压实的角度来考虑其含水率取值。 展开更多

关键词 路基工程 黄土路基 干缩开裂 毛细屏障 水分场稳定 设计参数

原文传递

不同干密度条件下植被土干缩开裂特性试验研究 被引量：2

19

作者 谷英东 程青 +1 位作者 唐朝生 施斌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2420-2428,共9页

植物护坡的干缩开裂现象十分常见。为了探究植被土的干缩开裂特性,开展了一系列室内干燥试验,设置了4种不同干密度(1.3,1.4,1.5,1.6 g/cm^(3))的植被土试验组和裸土对照组试样,定时测量试样质量并监测其表面裂隙发育过程,采用自主研发的... 植物护坡的干缩开裂现象十分常见。为了探究植被土的干缩开裂特性,开展了一系列室内干燥试验,设置了4种不同干密度(1.3,1.4,1.5,1.6 g/cm^(3))的植被土试验组和裸土对照组试样,定时测量试样质量并监测其表面裂隙发育过程,采用自主研发的CIAS系统,对土体裂隙进行定量分析。试验结果表明:①随着干密度的增大,植被土蒸散速率逐渐降低。②在相同干密度的条件下,植被土的失水速率比裸土慢,并且产生裂隙时的临界含水率小于裸土产生裂隙时的临界含水率。③植被土的裂隙发育过程与干密度密切相关,随着干密度的增加,裂隙网络形态形成时对应的含水率越高。④与裸土相比,在相同干密度条件下,植被可以降低土体表面裂隙率和裂隙平均宽度,增加土体裂隙密度。 展开更多

关键词 黏性土 干缩开裂 干密度 植被

下载PDF 职称材料

考虑毛细与吸附作用的黏土干缩开裂过程离散元模拟

20

作者 邓云鹏 彭镝 +2 位作者 董梅 徐日庆 傅榆涵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1703-1711,共9页

黏土干缩开裂过程中土颗粒间的作用非常复杂,导致难以从颗粒层面对干缩裂缝的形成机理开展定量研究。基于非饱和土中的吸应力曲线,明确区分黏土中的毛细与吸附作用,在此基础上建立考虑黏土颗粒间吸引力随含水率变化的离散元接触模型,开... 黏土干缩开裂过程中土颗粒间的作用非常复杂,导致难以从颗粒层面对干缩裂缝的形成机理开展定量研究。基于非饱和土中的吸应力曲线,明确区分黏土中的毛细与吸附作用,在此基础上建立考虑黏土颗粒间吸引力随含水率变化的离散元接触模型,开展黏土干缩开裂的数值模拟,并与室内试验结果进行对比。结果表明,数值模拟得到的裂缝形态、裂缝发育历程、土样应变均与室内试验较为吻合,验证了离散元接触模型的可靠性。对模拟结果的进一步分析发现:①在黏土干缩开裂过程中,毛细与吸附作用共同发挥效果。随着含水率的降低,吸附作用的影响逐渐超过毛细作用。在吸附作用占优阶段,模拟土样的土颗粒沿裂缝分布方向的平均位移为最终位移值的73%。②土颗粒间总接触数量随含水率的降低先减少后增加。③在毛细/吸附作用占优阶段,土颗粒间的物理接触力会迅速增加并引起应力集中,土颗粒间接触因此集中断开进而形成裂缝。 展开更多

关键词 黏土 非饱和土 干缩开裂 离散单元法 毛细作用 吸附作用

下载PDF 职称材料