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干湿循环对机制砂改良膨胀土力学与变形特性影响

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兰州工业学院学报 2024年第3期31卷 13-19页

作者：肖桂元方玉凯桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

在膨胀土中加入不同掺量的机制砂进行物理改良,对土样开展0~5次的干湿循环试验以分析土样的裂隙发育规律,并将干湿循环1、3、5次后的土样进行直接剪切试验及收缩和膨胀试验,探究经过干湿循环后土样的强度衰减和收缩膨胀特性。结果表明:... 详细信息

在膨胀土中加入不同掺量的机制砂进行物理改良,对土样开展0~5次的干湿循环试验以分析土样的裂隙发育规律,并将干湿循环1、3、5次后的土样进行直接剪切试验及收缩和膨胀试验,探究经过干湿循环后土样的强度衰减和收缩膨胀特性。结果表明:机制砂可有效抑制膨胀土的裂隙发育,在机制砂掺量为10%时抑制效果最好,能较好抑制改良土裂隙集中发育,且在10%掺量下改良土的抗剪强度衰减幅度最小,收缩和膨胀特性方面也表现最佳。本试验验证了机制砂可延缓膨胀土在干湿循环过程中的裂隙发育和抗剪强度衰减,并且能改良土样的收缩膨胀变形特性,改良效果受机制砂掺量影响,综合考虑各项因素,机制砂掺量应控制在10%以内。

关键词：机制砂改良土干湿循环强度衰减收缩变形膨胀变形

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铁离子作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制

人民长江 2024年第1期55卷 184-191页

作者：肖桂元朱耀琪王延伟徐光黎张达锦桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 中国地质大学工程学院湖北武汉430074

为探究重金属Fe 3+作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制,以不同浓度Fe 2(SO 4)3溶液作用的饱和膨胀土为对象,开展干湿循环裂隙试验、扫描电镜(SEM)试验与X射线衍射(XRD)试验,研究Fe 3+作用下膨胀土干湿循环裂隙、微观结构和矿物成分的演... 详细信息

为探究重金属Fe 3+作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制,以不同浓度Fe 2(SO 4)3溶液作用的饱和膨胀土为对象,开展干湿循环裂隙试验、扫描电镜(SEM)试验与X射线衍射(XRD)试验,研究Fe 3+作用下膨胀土干湿循环裂隙、微观结构和矿物成分的演化规律及机制。结果表明:相同干湿次数下,随Fe 3+浓度增加,土体裂隙面积率下降;随干湿次数增加,相同浓度土体裂隙面积率总体上升;Fe 3+作用下,粒间孔隙波动性微变,黏土矿物晶体结构损伤,晶层间距减小;干湿作用后,粒间孔隙剧增,土体结构破坏,晶体损伤加剧。总结出Fe 3+作用下膨胀土干湿循环裂隙演化机制为:水分子在土体内反复迁移,劣化土体结构,形成拉应力,导致裂隙产生;Fe 3+则在一定程度上缩小颗粒间距,增强抗拉强度,降低拉应力,抑制了裂隙发育。

关键词：膨胀土铁离子干湿循环裂隙演化

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纤维加筋膨胀土强度性能及作用机制研究

河南工程学院学报（自然科学版） 2024年第1期36卷 31-36页

作者：苏玲霞肖桂元刘旭杨帅王浩鹏桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室桂林理工大学广西桂林541004

为探究聚丙烯纤维对南阳地区弱膨胀土的改良效果,将长度为3、6、9 mm的聚丙烯纤维分别按0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的质量比加入膨胀土中配制试样,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验探究了不同掺量的聚丙烯纤维改良南阳地区弱膨... 详细信息

为探究聚丙烯纤维对南阳地区弱膨胀土的改良效果,将长度为3、6、9 mm的聚丙烯纤维分别按0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的质量比加入膨胀土中配制试样,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验探究了不同掺量的聚丙烯纤维改良南阳地区弱膨胀土的物理性质及力学特性,并对试样进行微观扫描,分析了聚丙烯纤维对膨胀土强度的影响机制。结果表明:聚丙烯纤维通过镶嵌作用、包裹作用、空间网状结构使土颗粒与纤维接触面产生界面作用力,将聚丙烯纤维加入膨胀土中可以增大土颗粒之间的摩擦力以约束土体的变形,从而显著提高膨胀土的无侧限抗压强度和抗剪强度;在纤维长度一致的情况下,改良膨胀土效果最佳的纤维掺量为0.3%;在纤维掺量相同时,纤维越长,改良效果越显著。

关键词：聚丙烯纤维膨胀土无侧限抗压强度抗剪强度微观机制

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循环荷载下红黏土的变形演化分析

水利与建筑工程学报 2024年第3期22卷 73-83页

作者：刘晓楠肖桂元王浩鹏王一鹏桂林理工大学土木工程学院广西桂林541000 桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541000

为了给施工场地沉降量的预测工作及安全性评估提供依据,以南宁某高速公路的红黏土回填为背景,进行双向循环动三轴试验,研究扰动红黏土在循环荷载下的变形行为,分析围压、循环应力比(CSR)和加载频率对土体动弹性模量的影响规律。依据试... 详细信息

为了给施工场地沉降量的预测工作及安全性评估提供依据,以南宁某高速公路的红黏土回填为背景,进行双向循环动三轴试验,研究扰动红黏土在循环荷载下的变形行为,分析围压、循环应力比(CSR)和加载频率对土体动弹性模量的影响规律。依据试验数据绘制滞回曲线、永久应变(εp)-循环次数(N)关系曲线,分析土体弹性应变、永久应变的演化发展规律。并对永久应变曲线进行了非线性拟合,建立满足稳定型和临界型的永久应变预测方程,最后通过试验验证该累积变形模型的可行性以及对模型参数进行分析。结果表明:土样经过一定次数循环后,其应力-应变滞回曲线形状基本保持不变。弹性模量衰减速率与围压、CSR大小呈正相关,且弹性模量随循环次数的增加呈先快后慢的非线性衰减趋势。土样永久应变受围压、CSR和加载频率的影响显著,围压、CSR和加载频率越大累积应变越多;但随循环次数的增加,永久应变曲线逐渐收敛,应变量趋于稳定。永久应变预测方程能较好预测重塑红黏土不同变形状态的累积塑性变形。

关键词：红黏土动三轴试验弹性模量永久应变非线性拟合

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废弃轮胎胶粉改良膨胀土裂隙机理研究

非金属矿 2024年第3期47卷 94-98页

作者：杨帅肖桂元苏玲霞王一鹏王浩鹏桂林理工大学土木工程学院广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

为探究干湿循环作用下废弃轮胎胶粉改良膨胀土裂隙演化机理,根据无侧限抗压强度试验结果从20目(833μm)、60目(246μm)、100目(147μm)粒径中筛选出最优粒径,通过干湿循环试验和扫描电镜研究最优粒径下不同掺量(0、4%、8%、12%、16%)土... 详细信息

为探究干湿循环作用下废弃轮胎胶粉改良膨胀土裂隙演化机理,根据无侧限抗压强度试验结果从20目(833μm)、60目(246μm)、100目(147μm)粒径中筛选出最优粒径,通过干湿循环试验和扫描电镜研究最优粒径下不同掺量(0、4%、8%、12%、16%)土体裂隙演化机理及微观结构。结果表明,改良土裂隙面积率均低于素土裂隙面积率,且裂隙面积率随干湿循环次数的递增呈先增后趋于平稳趋势,第5次干湿循环后,改良土裂隙面积率较素土依次降低40.03%、46.78%、56.75%、66.55%;同一干湿循环次数下,裂隙面积率随掺量增加而降低;裂隙面积愈合率随掺量增加而增大,粒径为20目且掺量为4%、8%、12%、16%的胶粉改良土较素土分别提升10.56%、14.57%、19.42%、44.85%。这是因为加入胶粉将松散单元汇聚一团,填充了土体孔隙,使得微观结构更致密,提高了土体持水性,使得土体结构更稳定,对土体的裂隙发育起到较好的抑制作用。

关键词：胶粉膨胀土干湿循环裂隙面积率

氯化钙溶液造成红黏土渗透系数变化的影响研究

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长江科学院院报 2022年

作者：肖桂元张达锦雷云朱杰茹桂林理工大学广西岩土力学重点实验室中国地质大学工程学院

为探究Cacl;溶液对红黏土渗透系数的影响，通过XRD试验、渗透试验、热分析试验和扫描电镜（SEM）试验，对红黏土试样受不同浓度（0.0,0.1,0.3,0.5,1.0mol/L）的Cacl;溶液饱和后的渗透性进行了探索。结果表明：当孔隙溶液浓度从0.0mol/L... 详细信息

为探究Cacl;溶液对红黏土渗透系数的影响，通过XRD试验、渗透试验、热分析试验和扫描电镜（SEM）试验，对红黏土试样受不同浓度（0.0,0.1,0.3,0.5,1.0mol/L）的Cacl;溶液饱和后的渗透性进行了探索。结果表明：当孔隙溶液浓度从0.0mol/L增加到0.5mol/LCacl;溶液时，红黏土的渗透系数先降低后升高；此后随着孔隙溶液浓度的增加，渗透系数呈下降趋势。利用热分析试验，得到红黏土在加入不同浓度Cacl;溶液后强结合水的含量，其强结合水含量的变化与红黏土渗透系数的变化有着紧密的联系。利用扫描电镜（SEM）观测了不同浓度Cacl;溶液下土样的微观结构，Ca;增大了红黏土矿物结合水膜厚度，导致土的有效孔隙减少，从而降低了土体的渗透性。

关键词：红黏土渗透系数热分析试验强结合水

重金属Cu^(2+)驱动下红黏土土体压缩变形机制

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岩土力学 2023年第S1期44卷 127-133页

作者：张达锦肖桂元武岳徐光黎刘伟桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 中国地质大学工程学院湖北武汉430000 湖北省十堰市自然资源和规划局湖北十堰442000

采用浓度为0、2.5、5.0、10.0g/L的CuSO_(4)溶液配制污染土,开展固结试验、热分析试验和扫描电镜(scanning electron microscopy,简称SEM)试验,分析红黏土受重金属Cu^(2+)污染后的压缩变形特性机制。结果表明:红黏土的压缩系数和总压缩... 详细信息

采用浓度为0、2.5、5.0、10.0g/L的CuSO_(4)溶液配制污染土,开展固结试验、热分析试验和扫描电镜(scanning electron microscopy,简称SEM)试验,分析红黏土受重金属Cu^(2+)污染后的压缩变形特性机制。结果表明:红黏土的压缩系数和总压缩变形量的变化与土中孔隙水(自由水、弱结合水、强结合水)含量的变化趋势相同,都随着Cu^(2+)浓度的增加呈现先降低后升高的趋势。黏土中土颗粒之间的结构连结主要以吸附水膜接触为主,Cu^(2+)改变了土中孔隙水的水膜厚度,导致孔隙水的含量发生变化;水膜变薄,土颗粒间的距离缩短,土体的结构强度越高,土体抵抗压缩变形的能力就越大。随着Cu^(2+)浓度的增加,土体微观结构由松散的块状、片状单元体逐渐演化为面-面接触的叠聚体;当Cu^(2+)浓度增至10.0g/L,开始出现鳞片状的单元体,单元体间的接触方式以点-点接触和边-面接触为主,土颗粒间的凝聚力变差,土体结构稳定性降低。

关键词：红黏土压缩变形热分析试验微观结构

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重金属Cu驱动下红黏土土体压缩变形机制

岩土力学 2023年

作者：张达锦肖桂元武岳徐光黎刘伟湖北省十堰市自然资源和规划局中国地质大学工程学院桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室

为探究重金属Cu2+对红黏土压缩变形的影响机制，采用浓度为0、2.5、5.0、10.0 g/L的CuSO4溶液配制污染土，开展固结试验、热分析试验和扫描电镜(scanning electron microscopy，简称SEM)试验，分析红黏土受重金属Cu2+污染后的压缩变形... 详细信息

为探究重金属Cu2+对红黏土压缩变形的影响机制，采用浓度为0、2.5、5.0、10.0 g/L的CuSO4溶液配制污染土，开展固结试验、热分析试验和扫描电镜(scanning electron microscopy，简称SEM)试验，分析红黏土受重金属Cu2+污染后的压缩变形特性机制。结果表明：红黏土的压缩系数和总压缩变形量的变化与土中孔隙水(自由水、弱结合水、强结合水)含量的变化趋势相同，都随着Cu2+浓度的增加呈现先降低后升高的趋势。黏土中土颗粒之间的结构连结主要以吸附水膜接触为主，Cu2+改变了土中孔隙水的水膜厚度，导致孔隙水的含量发生变化；水膜变薄，土颗粒间的距离缩短，土体的结构强度越高，土体抵抗压缩变形的能力就越大。随着Cu2+浓度的增加，土体微观结构由松散的块状、片状单元体逐渐演化为面-面接触的叠聚体；当Cu2+浓度增至10.0 g/L，开始出现鳞片状的单元体，单元体间的接触方式以点-点接触和边-面接触为主，土颗粒间的凝聚力变差，土体结构稳定性降低。

关键词：红黏土压缩变形热分析试验微观结构

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Pb污染对红黏土变形特性影响分析

信阳师范学院学报(自然科学版) 2022年

作者：肖桂元刘闯刘冲朱杰茹张达锦桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室

为探索重金属Pb侵入对红黏土变形特性的影响,以广西桂林红黏土为研究对象,对受不同Pb浓度污染的红黏土试样开展相对密度试验和固结试验。结果表明:随着Pb浓度的增大,红黏土的相对密度增大,相应的孔隙比也会增大;固结试验结果表明:污染...

为探索重金属Pb侵入对红黏土变形特性的影响,以广西桂林红黏土为研究对象,对受不同Pb浓度污染的红黏土试样开展相对密度试验和固结试验。结果表明:随着Pb浓度的增大,红黏土的相对密度增大,相应的孔隙比也会增大;固结试验结果表明:污染后红黏土的压缩系数在低浓度、低压力时比高浓度、低压力的大,这表明Pb的侵入对减弱了红黏土抵抗变形的能力;在50k Pa下0.05mol/溶液污染后红黏土的压缩模量比未污染红黏土降低了67.2%。此外采用Zate电位试验并结合Gouy-Chapman扩散双电层理论得出:污染后红黏土扩散层的电位减小,这是由于渗透压力和离子间的作用力使Pb进入扩散层致使其价态和浓度升高,所以红黏土扩散层厚度随着Pb浓度的增加在不断减小。红黏土的电位值随Pb浓度增大而减少,并且曲线逐渐趋于平缓,扩散层厚度的减小也随之趋于平缓。

关键词：