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堆存陈化中电解锰渣重金属形态及环境风险演化
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作者 聂霄悍 雷学文 +2 位作者 刘磊 张先伟 陈亿军 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期242-250,共9页
为了探究电解锰渣堆存陈化过程对其重金属赋存形态及环境风险演化的影响规律,采用XRF、XRD和SEM等微观试验对比分析了新鲜与陈化电解锰渣的易溶盐含量、化学成分、微观形貌和相变组成等微观特性差异.此外,基于批次浸出试验和改进BCR顺... 为了探究电解锰渣堆存陈化过程对其重金属赋存形态及环境风险演化的影响规律,采用XRF、XRD和SEM等微观试验对比分析了新鲜与陈化电解锰渣的易溶盐含量、化学成分、微观形貌和相变组成等微观特性差异.此外,基于批次浸出试验和改进BCR顺序提取法评估了新陈电解锰渣中重金属和氨氮的环境风险.结果表明,在堆存陈化过程中,电解锰渣的微观结构呈松散演化,易溶盐含量由12.25%降低至4.38%,酸溶态和可还原态重金属占比逐渐减少,重金属Mn由超高风险降低至中风险,但重金属总量仍高达3.28×10^(4)mg/kg,环境风险严峻,氨氮浸出量虽有所降低,但仍然超出15.00mg/L阈值的2.54~3.84倍,部分氨氮和重金属在堆存过程中释放到周围生态中,需采取必要措施对电解锰渣进行处理. 展开更多
关键词 电解锰渣 堆存陈化 重金属形态 浸出毒性 环境风险
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电解锰渣-生活垃圾焚烧底渣协同制备路面基层材料试验研究 被引量:5
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作者 张先伟 高永红 +4 位作者 王平 李江山 刘世宇 郎雷 雷学文 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第4期1363-1373,共11页
我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大,污染严重,亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM),并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出... 我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大,污染严重,亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM),并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出特性、水化产物和孔隙结构。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和压汞等表征手段研究RBM的水化产物及微观结构,利用浸出试验研究RBM的浸出特性。结果表明,当Ca/Si为0.8时,RBM力学性能和孔隙结构最优,养护7 d后的无侧限抗压强度(UCS)达9.06 MPa,满足中国水泥土路面基层I级标准。RBM耐久性优异,养护28 d的RBM经过9次冻融循环和干湿循环试验后,UCS分别为11.63、9.90 MPa。RBM中的主要水化产物为CaAl_(2)Si_(2)O_(8)·4H_(2)O、3CaO·Al_(2)O_(3)(C3A)、2CaO·SiO_(2)(C2S)和CaMnSi_(4)O_(8),水化产物相互交错填充孔隙提高了RBM的强度及耐久性。RBM中重金属和氨氮浸出浓度符合中国地下水标准。该研究可在实现电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣大规模利用的同时节约路面基层材料成本。 展开更多
关键词 电解锰渣 城市生活垃圾焚烧底渣 路面基层材料 无侧限抗压强度 耐久性 浸出特性 水化产物
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FPSO外输软管安装方法分析
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作者 王晓华 宋珺霆 +2 位作者 王松松 张先伟 李传明 《造船技术》 2024年第1期76-79,共4页
基于企鹅浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)项目,对比不同安装方法的优缺点,采用盘卷安装法完成外输软管安装。采用盘卷安装法进行FPSO外输软管安装在国内鲜有实例,详细描述该方法的施工顺序和要点... 基于企鹅浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)项目,对比不同安装方法的优缺点,采用盘卷安装法完成外输软管安装。采用盘卷安装法进行FPSO外输软管安装在国内鲜有实例,详细描述该方法的施工顺序和要点,可为其他类似项目的外输软管安装提供参考。 展开更多
关键词 FPSO 外输软管 安装方法 盘卷安装法
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干燥失水条件下膨胀土的细观裂隙演化特征研究 被引量:4
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作者 高浩东 安然 +2 位作者 孔令伟 张先伟 雷学文 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期442-450,460,共10页
干燥失水现象是引起膨胀土裂隙萌生和扩展的关键性因素,裂隙的演化过程对土体结构完整性和地基的长期稳定与安全具有重要影响。为了研究膨胀土干缩裂隙的演化特点,对原状土试样开展显微CT扫描试验,结合图像分析技术获取了土体细观裂隙... 干燥失水现象是引起膨胀土裂隙萌生和扩展的关键性因素,裂隙的演化过程对土体结构完整性和地基的长期稳定与安全具有重要影响。为了研究膨胀土干缩裂隙的演化特点,对原状土试样开展显微CT扫描试验,结合图像分析技术获取了土体细观裂隙的二维/三维图像与特征参数,从定性和定量角度分析了干缩裂隙的演化规律。结果表明:三维重构后的数字模型还原了膨胀土在干燥过程中的体积收缩特征,与试样实测的体积有较好的一致性;从显微CT图像中可以提取细观裂隙的量化指标,如裂隙率、裂隙数量、裂隙体积与裂隙结构特征参数等;随着含水率从24.0%下降至12.0%,膨胀土的裂隙率、裂隙体积呈增大趋势,裂隙数量呈减小趋势;根据裂隙的体积和几何形态特征将其分为连通裂隙和独立裂隙,干燥过程中连通裂隙的体积占比显著提高,独立裂隙数量不断减少;球棒模型有效地模拟了膨胀土裂隙的几何形态特征,在干燥失水过程中等效孔隙半径、喉道半径、喉道长度与孔喉配位数均有增大趋势,裂隙连通性显著增强;SEM图像表明细观裂隙的连通与黏土颗粒排列形式、粒间孔隙发育程度等存在重要关联。 展开更多
关键词 膨胀土 干燥失水 裂隙 显微CT扫描试验
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硅藻土的微观结构特征及其对物理性质的影响
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作者 徐倚晴 张先伟 +2 位作者 王港 刘新宇 高浩东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3501-3511,共11页
硅藻土通常形成于湖泊或海洋环境,是一种由黏土矿物和硅藻残骸组成的天然沉积土。硅藻的轻质与多孔性质使硅藻土的物理特性与不含硅藻的细粒土有较大差异,如低密度、大孔隙比、高含水率的特点,其性质指标不能用常规土力学经验公式确定,... 硅藻土通常形成于湖泊或海洋环境,是一种由黏土矿物和硅藻残骸组成的天然沉积土。硅藻的轻质与多孔性质使硅藻土的物理特性与不含硅藻的细粒土有较大差异,如低密度、大孔隙比、高含水率的特点,其性质指标不能用常规土力学经验公式确定,当前对这类特殊土的研究尚属探索阶段。为了系统认识硅藻土的物理性质,配置不同硅藻含量的混合土,测试粒径组成、相对密度、比表面积、液塑限等指标,调查了硅藻对物理性质的影响,通过扫描电镜试验解析了微观机制。结果表明:土中的硅藻含量增加会引起粉粒成分增加、相对密度降低、同时比表面积与阳离子交换量也会提高;无论孔隙流体含盐量高低,硅藻土的液塑限均随着硅藻含量的增加而增加,并且塑性指数保持几乎不变。微观结构调查发现硅藻土的特殊物理性质主要受控于硅藻的大体积的中空内腔以及较强的储水能力。试验过程中还发现,尽管硅藻土的液塑限值很高,硅藻含量80%及以上的硅藻土却表现为塑性较弱或几乎没有塑性的粉土,说明液塑限值并不能很好地反映硅藻土的塑性性质,目前通用的细粒土分类标准对硅藻土分类是不合理的。该研究可以为硅藻土的岩土工程性质研究提供数据参考和理论支撑。 展开更多
关键词 硅藻 硅藻土 物理特性 微观结构 液塑限 塑性
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云母对花岗岩残积土力学性能影响的机理
6
作者 高浩东 张先伟 +3 位作者 王港 刘新宇 安然 梁柱 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第S01期108-115,共8页
本文对云母质残积土开展了微观结构测试与物理力学试验,分析了云母的结构特征及含量对花岗岩残积土物理力学特性的影响,并提出其微观作用机理。结果表明:云母的加入导致残积土的级配组成更粗,界限含水率和渗透性增加,但可塑性减小;高云... 本文对云母质残积土开展了微观结构测试与物理力学试验,分析了云母的结构特征及含量对花岗岩残积土物理力学特性的影响,并提出其微观作用机理。结果表明:云母的加入导致残积土的级配组成更粗,界限含水率和渗透性增加,但可塑性减小;高云母含量的残积土具有较差的力学性能,表现为较高压缩性和回弹性、以及较低的抗压强度。云母对花岗岩残积土力学性能的不利影响源于云母本身的固有性质和云母与矿物聚集体的接触形式,这是因为云母以片状层叠的形式存在于残积土中,形成具有高压缩性和回弹性的海绵状结构,层间孔隙使土壤具有高吸水性;同时颗粒排列形成的桥接和有序效应产生大量孔隙,增加了土壤的渗透性;云母板插入黏土基质后,土的强度和破坏类型也发生改变。 展开更多
关键词 云母 花岗岩残积土 物理特性 力学性能 微观机理
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MSWIBA改良海相淤泥质工程渣土性能与机理研究
7
作者 刘世宇 雷学文 +4 位作者 李江山 刘夏临 张先伟 李雪和 王平 《水利与建筑工程学报》 2023年第2期121-127,148,共8页
利用MSWIBA与氢氧化钙-矿粉(GGBS)协同固化改良渣土,通过强度及浸出试验探究MSWIBA改良渣土的性能,采用XRD以及SEM-EDS对改良土进行微观表征。结果表明:掺入5%~10%的MSWIBA能改良渣土水稳性,有效降低渣土的液限;5%MSWIBA掺量的改良土具... 利用MSWIBA与氢氧化钙-矿粉(GGBS)协同固化改良渣土,通过强度及浸出试验探究MSWIBA改良渣土的性能,采用XRD以及SEM-EDS对改良土进行微观表征。结果表明:掺入5%~10%的MSWIBA能改良渣土水稳性,有效降低渣土的液限;5%MSWIBA掺量的改良土具有较佳的应用效益,其水稳系数提高了16%、液限降低了5%,7 d无侧限抗压强度为1.95 MPa,符合路基填筑强度要求;改良土重金属浸出浓度均低于0.05 mg/L,符合Ⅲ类地下水以及Ⅱ类地表水的要求;MSWIBA改良土的主要水化产物为(N,C)-A-S-H以及钙矾石,强度和污染组分的稳定性均有提升,材料低碳经济,具有良好应用前景。 展开更多
关键词 海相淤泥质工程渣土 MSWIBA 改良 工程特性 微观机理
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基于SEM和MIP试验结构性黏土压缩过程中微观孔隙的变化规律 被引量:77
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作者 张先伟 孔令伟 +1 位作者 郭爱国 拓勇飞 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期406-412,共7页
为探求土体在变形过程中微结构形态的演化规律,对湛江结构性黏土进行室内压缩试验,通过真空冷冻升华干燥法对天然土和压缩后土制样,进行扫描电子显微镜扫描试验和压汞试验,基于灰度计算土的三维孔隙率,分析压缩过程中微观孔隙的变化规... 为探求土体在变形过程中微结构形态的演化规律,对湛江结构性黏土进行室内压缩试验,通过真空冷冻升华干燥法对天然土和压缩后土制样,进行扫描电子显微镜扫描试验和压汞试验,基于灰度计算土的三维孔隙率,分析压缩过程中微观孔隙的变化规律。结果表明,较二值化处理获得的二维孔隙率,三维孔隙率物理意义明确,求取方法简单,有较高准确性。湛江天然黏土孔径为1.0~0.1μm的小孔隙组占优,其孔隙体积占总孔隙体积的73%。压缩过程中,P>k前,各孔径组分变化甚微。P>k后,随压力的增大,小孔隙含量表现为先增加后降低。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,其结果可能会夸大小孔隙的分布密度而低估大孔隙的分布密度。结构性黏土压缩过程中微观结构形态的演化可分为结构微调、结构破损、结构固化3个阶段。该研究有助于深入了解土的变形机制,为结构性土的工程设计提供科学的依据。 展开更多
关键词 土力学 结构性黏土 扫描电子显微镜试验 压汞试验 结构屈服压力 微观孔隙 孔隙率
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单轴加载过程中钢渣稳定土细观裂隙的动态演化特征
9
作者 安然 陈欣 +2 位作者 张先伟 王港 高浩东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期300-308,共9页
钢渣稳定土是一种新型路基填土,具有非均质、非连续的特点,传统的力学测试方法难以直接研究其细观结构的破坏机制。为了揭示钢渣稳定土的细观损伤特征,开展单轴压缩与X射线计算机断层(computed tomography,简称CT)实时扫描试验,结合图... 钢渣稳定土是一种新型路基填土,具有非均质、非连续的特点,传统的力学测试方法难以直接研究其细观结构的破坏机制。为了揭示钢渣稳定土的细观损伤特征,开展单轴压缩与X射线计算机断层(computed tomography,简称CT)实时扫描试验,结合图像处理和三维可视化技术,分析了4种应变水平下细观裂隙的动态演化特征。结果表明:在单轴压缩过程中,钢渣稳定土经历了初始压密、弹性变形、塑性屈服和残余变形4个阶段,并在试样中部形成局部剪切带;随着轴向应变的增加,二维裂隙率和裂隙分布的离散程度不断提高;三维重构模型动态地展现了细观裂隙的演化过程,研究发现试样的破坏伴随裂隙的萌发、快速扩展与基本稳定3个发展阶段;三维裂隙率、裂隙连通度与应变分别呈指数函数和线性函数关系;孔径分布结果表明荷载引起原生裂隙的扩张,并逐渐形成主裂隙面,裂隙的扩张和连通是试样发生强度软化和失稳破坏内在原因。单轴压缩−实时CT扫描试验的结果能够有效地揭示材料的损伤演化特征,为工业废渣稳定土结构破坏机制的研究提供了新视角和重要参考作用。 展开更多
关键词 钢渣稳定土 裂隙 单轴加载 CT扫描 结构损伤
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蠕变条件下软土微观孔隙变化特性 被引量:28
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作者 张先伟 王常明 +2 位作者 李军霞 马栋和 陈多才 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1061-1067,共7页
研究软土蠕变过程的微结构变化可深入了解蠕变特性的内在机制。在对漳州软土进行多种蠕变试验的基础上,利用微观定量化技术,对比原状软土与蠕变条件下土样的微观孔隙,从微观角度对蠕变机制进行了解释。研究表明,土样产生蠕变变形后,孔... 研究软土蠕变过程的微结构变化可深入了解蠕变特性的内在机制。在对漳州软土进行多种蠕变试验的基础上,利用微观定量化技术,对比原状软土与蠕变条件下土样的微观孔隙,从微观角度对蠕变机制进行了解释。研究表明,土样产生蠕变变形后,孔隙大小变化遵循孔隙均匀化原理;孔隙的复杂度与定向性降低;孔隙形状趋向扁圆形发展。发现不同的蠕变试验方法下,孔隙的微结构参数对蠕变变形的敏感度是不一样的,建议针对不同的蠕变试验方法,宜采用不同的微观参数来进行微结构特征的描述。揭示了土体不同蠕变表现,实际上都是土内部结构不断改变自我调整再造的过程。通过对软土蠕变特性的本质因素的研究,可以解释宏观工程现象,为合理的蠕变本构关系提供了依据,以指导工程实践。 展开更多
关键词 软土 微观结构 孔隙 蠕变试验
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黏土触变过程中强度恢复的微观机理 被引量:28
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作者 张先伟 孔令伟 +1 位作者 李峻 杨爱武 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1407-1413,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 黏土 触变 强度 微观结构 机理
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黄石淤泥质土的剪切蠕变特性及模型研究 被引量:16
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作者 张先伟 王常明 +2 位作者 王钢城 陈多才 马栋和 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期119-125,共7页
通过室内剪切蠕变试验,对黄石地区淤泥质土蠕变特性进行了研究。结果表明:黄石淤泥质土的剪切蠕变变形可近似为线性特征;蠕变变形在一定剪应力水平下才能表现出来,剪应力水平越高,剪切蠕变变形越明显;在高应力下,土的粘滞性增加,流动性... 通过室内剪切蠕变试验,对黄石地区淤泥质土蠕变特性进行了研究。结果表明:黄石淤泥质土的剪切蠕变变形可近似为线性特征;蠕变变形在一定剪应力水平下才能表现出来,剪应力水平越高,剪切蠕变变形越明显;在高应力下,土的粘滞性增加,流动性降低,剪切模量与时间呈下降幂函数关系;粘滞系数的变化受剪应力的影响并不大。针对试验数据采用线性回归分析法确定蠕变参数能取得较高的精度,Burgers体蠕变模型和经验型模型均能较好描述该地区淤泥质土的剪切蠕变规律。比较而言,采用经验型模型更适合于描述软土非线性剪切蠕变特性。 展开更多
关键词 淤泥质土 剪切蠕变 Burgers本构模型 经验型模型
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天津滨海吹填泥浆的自重沉降固结特性研究 被引量:14
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作者 张先伟 杨爱武 +2 位作者 孔令伟 周奇 王韬 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期769-776,共8页
以天津滨海新区吹填泥浆为研究对象,对初始含水率w_0=200%~2000%的泥浆开展长达100 d的自然沉降模型试验,研究吹填泥浆的自重沉降固结规律与形成土的微观结构特性,据此提出吹填工程设计的控制指标,为吹填工程的设计与施工提供可靠的技... 以天津滨海新区吹填泥浆为研究对象,对初始含水率w_0=200%~2000%的泥浆开展长达100 d的自然沉降模型试验,研究吹填泥浆的自重沉降固结规律与形成土的微观结构特性,据此提出吹填工程设计的控制指标,为吹填工程的设计与施工提供可靠的技术支撑。结果表明,天津吹填泥浆的沉降类型主要是沉积沉降和固结沉降,沉积沉降过程分为絮凝阶段、阻碍沉降阶段、自重固结阶段。含水率临界值(或土的形成含水率)w_0*=400%,且w_0*与液限w_L具有较好的线性关系。初始含水率w_0≤w_0*,发生固结沉降,沉降量可以用一维固结理论计算;w_0>w_0*,发生沉积沉降,沉降量可以用沉积规律计算。土的形成孔隙比e_0*=10.92;沉降稳定时间Tc可用Tc=159(w_0/w_L)^(-1)计算;稳定孔隙比e_c可由分段公式计算,e_c=0.08+5.4(e_0≥13.65),e_c=0.4+1.03(e_0<13.65);絮凝屈服应力P_s=0.3 k Pa,界限孔隙比e_s=6.4。研究还表明,泥浆沉降过程其实是絮凝屈服应力与有效应力相互影响的过程,进而产生不同的沉降特征;吹填形成土在平行于沉降方向为絮凝结构,而垂直沉降方向呈堆叠结构。 展开更多
关键词 吹填泥浆 自重沉降固结 孔隙比 含水率 时间
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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
14
作者 张先伟 孔令伟 +1 位作者 郭爱国 拓勇飞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2794-2800,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 结构性黏土 孔隙 压汞试验 固结压力 分形维数
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湛江强结构性黏土的物理力学性质指标及相关性分析 被引量:31
15
作者 张先伟 孔令伟 +1 位作者 郭爱国 拓勇飞 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2011年第4期447-454,共8页
湛江黏土具有较强的结构性,结构性对土的力学特性影响不容忽视。对湛江黏土的物理力学指标的相关性和变异性进行统计分析,建立重要指标间的关系经验公式,这可为湛江地区地基基础可靠性设计的参数选取提供依据。结果表明,湛江黏土富含黏... 湛江黏土具有较强的结构性,结构性对土的力学特性影响不容忽视。对湛江黏土的物理力学指标的相关性和变异性进行统计分析,建立重要指标间的关系经验公式,这可为湛江地区地基基础可靠性设计的参数选取提供依据。结果表明,湛江黏土富含黏粒、黏土矿物含量高、含胶凝状的有机质成分、强胶结特性以及片状颗粒为主的絮凝结构是导致其具有不良物理性质和良好力学特性指标的根本原因。不同区域黏土的力学指标空间变异性较大,但物理指标变异性较小。e-ω、ωL-ω、ωL-e、a1-2-e关系具有线性相关性,但相互关系明显不同于其他地区黏土特征,因此,工程设计中不能简单借鉴其他地区黏土经验公式。 展开更多
关键词 湛江黏土 强结构性 物理力学指标 相关性
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针对黏性土胶质联结特征的SEM-EDS试验研究 被引量:19
16
作者 张先伟 孔令伟 王静 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期195-203,共9页
采用"整区→微区→胶结点"的逐步分区测试方法,对湛江原状黏土与重塑土开展SEM-EDS试验研究,观察土体微观结构的胶质联结特征,确定胶结物质的元素组分及其空间分布状态,建立微观结构-化学物质-宏观力学行为的相互关系与灵敏... 采用"整区→微区→胶结点"的逐步分区测试方法,对湛江原状黏土与重塑土开展SEM-EDS试验研究,观察土体微观结构的胶质联结特征,确定胶结物质的元素组分及其空间分布状态,建立微观结构-化学物质-宏观力学行为的相互关系与灵敏性分析。结果表明,土的基本性质很大程度上取决于微观层面的颗粒联结特征。湛江黏土的结构单元实际上是以许多黏土矿物薄片堆叠而成的黏土畴,开放式的絮凝结构加上以游离氧化铁为主要成分的胶质联结特征是导致湛江黏土具有高灵敏性、强结构性的根本原因。当应力水平超过土体的结构屈服应力后,力学性能迅速劣化,结构单元体逐步转为联结强度弱,分散性强的凝聚体或叠聚体。研究还表明,土的颗粒联结强度、结构形态特征及其对结构强度的贡献是导致原状土与重塑土性质差异的本质,天然状态下的湛江黏土土性受控于微观结构特征,而重塑土土性受控于黏土矿物颗粒本性。 展开更多
关键词 胶质联结 湛江黏土 微观结构 扫描电子显微镜 X射线能量色散谱 游离氧化铁
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软土固结蠕变特性及机制研究 被引量:17
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作者 张先伟 王常明 李军霞 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3584-3590,共7页
以黄石地区软土为研究对象,在不同排水条件、固结压力作用下开展固结蠕变试验,对原状样与蠕变后试样进行扫描电镜观测,分析软土的固结蠕变特性及其微观机制。结果表明:不排水条件下蠕变特性表现更为显著。低偏应力作用下,排水条件下试... 以黄石地区软土为研究对象,在不同排水条件、固结压力作用下开展固结蠕变试验,对原状样与蠕变后试样进行扫描电镜观测,分析软土的固结蠕变特性及其微观机制。结果表明:不排水条件下蠕变特性表现更为显著。低偏应力作用下,排水条件下试样的变形大于不排水条件下的变形;高偏应力作用下,则与之相反。排水条件下,变形是由蠕变和固结共同产生的,具有线性蠕变特性;不排水条件下,蠕变是变形的主要原因,具有非线性蠕变特性。蠕变过程中,颗粒间以边-边、边-面为主的接触形式向以面-面为主的接触形式过渡,颗粒间距减小,大孔隙减少,小孔隙增多。固结过程中的主要是自由水以及渗透吸收结合水转化为自由水的排出,而蠕变阶段主要受结合水控制,随着压力加大,孔隙体积减小,结合水膜变薄,增大了土的黏滞性,在长时期就表现为蠕变特性。在软土地基加固过程中可提高土体的排水性能,增大土体的固结程度,降低蠕变带来的危害,提高建筑物的稳定性。 展开更多
关键词 软土 固结蠕变 排水条件 蠕变机制 结合水
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水化学环境对湛江组黏土结构强度的影响研究 被引量:12
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作者 张先伟 孔令伟 +2 位作者 陈成 李魁魁 刘岩 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1967-1975,共9页
为研究水化学环境对湛江组黏土结构强度的影响,收集湛江地区地下水水文地质资料,并通过钻孔取水进行化学分析,分析该区地下水的化学环境与影响因素;利用离心过滤法提取土中水溶液,调查土中溶液的化学成分与特性;在此基础上,采用选择溶... 为研究水化学环境对湛江组黏土结构强度的影响,收集湛江地区地下水水文地质资料,并通过钻孔取水进行化学分析,分析该区地下水的化学环境与影响因素;利用离心过滤法提取土中水溶液,调查土中溶液的化学成分与特性;在此基础上,采用选择溶解法去除土中胶结物质,利用扫描电子显微镜与能谱分析,对比分析去除胶结物质前后的微观结构变化。研究表明:湛江地区的地下水与湛江组黏土中水溶液的化学构成与比例含量基本一致,水化学类型为Cl-Na型,表现出偏酸性与富含铁离子的特征,水中大量的铁为土颗粒的联结提供了胶结物质,酸性环境促使游离氧化铁产生胶结效果进而提高土的结构强度。最后,提出了考虑地下水环境影响的湛江组黏土结构强度的形成机理,研究表明湛江组黏土较强的结构性源于开放式的絮凝结构加上颗粒间的强胶结作用。 展开更多
关键词 湛江组黏土 结构强度 机理 水化学 微观结构 游离氧化铁
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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
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作者 张先伟 孔令伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期134-142,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 湛江黏土 扫描电子显微镜(SEM) 压汞(MIP) 氮气吸附(NA) 微观孔隙 孔隙分布
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软土微观结构表面起伏的三维可视化及分形维数的计算 被引量:12
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作者 张先伟 王常明 马栋和 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期103-112,共10页
结构表面的起伏程度是衡量土微观结构的重要特征,目前研究多是二维定性与定量的分析方法,难以全面、真实地反映土的结构表面起伏情况.通过对青岛、广州和中山地区原状软土扫描电镜照相,将SEM图像的灰度设为结构表面至成像表面的距离,根... 结构表面的起伏程度是衡量土微观结构的重要特征,目前研究多是二维定性与定量的分析方法,难以全面、真实地反映土的结构表面起伏情况.通过对青岛、广州和中山地区原状软土扫描电镜照相,将SEM图像的灰度设为结构表面至成像表面的距离,根据相互垂直剖面的微观孔隙大小确定了灰度与像素之间转换关系,进而获得软土的三维微观信息,将其导入三维地学软件实现了微观结构表面的三维可视化.该方法操作简单,通过可视化操作可以更直观观察土的结构形态,获得的信息量远远超过二维图像本身.通过改进后的投影覆盖法,提出了一个计算土的结构表面起伏真实分形维数Ds(2≤Ds<3)的方法,得到青岛软土的Ds大于广州软土和中山软土的Ds,说明青岛软土结构表面起伏最复杂. 展开更多
关键词 软土 微观结构 三维可视化 结构表面起伏 分形维数
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