马士举[1]2008年在《城市区域土体环境效应》文中研究表明随着城市化进程的加快,人口的剧增和社会经济的快速发展,城市下伏土体资源的数量和质量正在发生深刻的变化,从而产生一系列的环境工程问题。国内外学者对此的研究缺乏系统性,很少从“场”的角度去分析土体的环境效应。本文从城市环境下伏土体性状变化的基本影响出发,通过查阅大量资料,结合理论计算,从“场”的角度探讨当前城市环境下土体变异的各种诱因。城市下伏土体环境效应包括四个方面:附加应力场效应、地下水化学场效应、温度场效应、电磁场效应。建筑物的荷载是通过基础传给地基,上部荷载在地基土层中引起附加应力,建筑物基底的附加应力不仅发生在基础之下的地基土中,而且会在基础以外相当大范围内扩散分布,当在区域内修建建筑物群时,附加应力迭加效应明显,形成区域性地面沉降。此外,岩土工程施工引起的卸荷和加载也会导致土体应力重分布,形成附加应力场效应。地质环境的变化造成了城市环境下地下水化学场的变异,结合室内试验结果,分析表明地下水化学场的变化将对土体产生影响,地下水中的组分将对土体产生物理的、化学的作用,影响了土体的矿物成分,改变了土体的结构,宏观上表现为土体物理、力学性质的改变。城市化进程加快,城市热岛效应愈来愈显着,扰动了城市下伏土体温度场。通过探讨热作用-化学-力学反应叁者之间的相互作用,以温度为驱动力,通过改变土中孔隙液的组份及其含量的室内试验,揭示了不同粒间连接粘性土热效应的显着性。科技的发展使城市环境发生了电磁污染,在城市区域产生了城市附加磁场,使得土体土颗粒表面负电荷的密度和双电层结构发生变化,从而导致土体的细观结构形态特征发生相应的改变。
曹净[2]2004年在《城市环境下粘性土的磁效应与细观结构研究》文中研究说明城市环境下粘性土环境效应通常可归纳为应力场效应、地下水水化学效应、热效应、电效应等方面。随着全球经济与城市化的迅速发展，在城市环境下岩土体环境因素中又增添了一个新的环境因素——城市附加磁场。本文运用吴恒教授提出的土体细观结构论点，在城市环境下粘性土环境效应中引入了磁效应，通过室内试验对南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ阶地河流冲积相粘性土的磁效应进行了初步研究。从粘性土的细观结构形态特征、细观结构强度及变形性质几方面对其磁效应进行了分析，提出了粘性土细观结构形态特征磁效应和粘性土细观结构强度磁效应的新论点，探讨了粘性土的磁敏性，对粘性土磁效应的几何分形及其与强度的关系进行了分析，并对粘性土磁效应进行了灰关联分析，进而对粘性土磁效应机理进行了探讨，最后对南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ阶地河流冲积相粘性土磁效应进行了初步分区和分析。本文通过上述一系列的初步研究，在理论与实际方面得出了一些有意义的结论。 本文粘性土细观结构形态特征磁效应和细观结构强度磁效应研究表明，城市附加磁场可影响粘性土的细观结构形态特征和土体强度。经磁化处理后，粘性土粒的Zeta电位发生变化，使粘粒的选择性吸附和离解吸附作用变化，粘粒表面的所带负电荷的密度也有所增减，影响土粒表面的双电层厚度，从而使粘性土的比表面积和各粒组的百分含量发生变化，最终在宏观上导致粘性土的强度和变形等工程性质的变化。在一定的含水量条件下，城市附加磁场可使粘性土的土颗粒间的连接力增大，从而导致粘性土的强度有所提高，压缩性有所降低，并使其体现出较高的结构强度磁效应。 粘性土的磁化学效应研究初步表明，粘性土中存在有磁敏性的化学组份。城市附加磁场可影响粘性土中磁敏性化学组分和土颗粒间化学胶结物的化学反应，并可使其阳离子交换量发生变化，从而使粘性土的磁学特性和土颗粒间的化学胶结发生变化，最终导致粘性土的细观结构和结构强度及变形性质发生变化。 从粘性土的化学组分、细观结构形态特征、物理特性和土的能量特征四个方面对粘性土的磁敏性进行分析表明，孔隙水中铁和锰含量及其赋存形式和化学组份X_(9.35)、小于5μm粒组的百分含量、饱和度以及粘性土的细观结构连接状况，是南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土的磁敏性因素，而干密度对粘性土的磁效应基本上没有影响。 粘性土形态特征磁效应的颗分曲线具有几何分形规律，并可划分出五个分形层次。相关性分析表明，小于5μm的各粒组的分形维数与磁化处理时间、附加磁场强度或含水量的相关性比其它粒组的分形维数的相关性要相对好一些。粘性土的叁轴试验主应力差峰值强度与小于5 pm各粒组的分形维数的相关性比其与大于5 pm各粒组的分形维数的相关性相对要好。灰关联分析结果表明，附加磁场强度对各粒组分形维数的贡献比磁化处理时间的贡献要大;且粘性土小于5 pm各粒组的分形维数对主应力差峰值强度的贡献又比大于5 pm各粒组的分形维数的贡献要大。 灰色理论在粘性土细观结构形态特征磁效应、细观结构强度磁效应和磁效应分形几何分析中的应用研究表明，城市附加磁场强度对粘性土磁效应的贡献比磁化处理时间的贡献更为显着，粘性土磁效应最佳附加磁环境的场强和作用时间分别为l.4052mT和72小时。 总之，本文认为粘性土的磁效应，是通过下述两条途径来实现的:(1)城市附加磁场对粘性土的土粒表面电荷和双电层结构产生影响，从而导致粘性土的细观形态特征发生变化;(2)城市附加磁场可使孔隙水中化学组份产生磁化学反应，其化学反应的产物可导致粘性土土粒间的细观连接强度产生变化。粘性土磁效应两条实现途径的结果，在宏观上最终都表现为粘性土的强度和变形等工程性质发生变化。 本文根据南宁市岂江I、11级阶地河流冲积相粘性土的分布及其特性和孔隙水化学特性，尤其是孔隙水中的总铁含量，以及铁离子在孔隙水中的赋存形式，南宁市誉江I、11级阶地河流冲积相粘性土可初步划分为磁效应强化区、磁效应较弱区两个磁效应区。随着城市附加磁场的增大，磁效应强化区，粘性土的强度将大幅度增加;磁效应较弱区，粘性土的强度也将有所增加，但其增加的幅度不高。
曹净, 吴恒[3]2006年在《南宁市冲积相粘性土磁效应机理及初步分区》文中指出在分析粘性土磁效应机理的基础上,根据Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土的分布及其特性和孔隙水化学特性,尤其是孔隙水中的总铁含量以及铁离子的赋存形式,将南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土初步划分为磁效应强化区、磁效应较弱区两个磁效应区.随着城市附加磁场的增大,磁效应强化区粘性土的强度将大幅度增加;磁效应较弱区粘性土的强度也将有所增加,但其增加的幅度不高.
曹净, 吴恒, 欧孝夺[4]2005年在《城市环境下粘性土的强度磁效应》文中认为通过室内试验研究,揭示了城市附加磁场对粘性土强度的影响.经磁化处理后,南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地冲积相粘性土的强度有所增大.原状土在100 kPa围压下峰值强度基本上不变,200~400 kPa围压下峰值强度增幅可达3.9%~17.0%.重塑土的峰值强度增幅可达10%~18%.城市附加磁场可对粘性土的土粒表面电荷及双电层结构产生影响,并使孔隙水中化学组分发生磁化学反应,导致粘性土土粒间的细观连接强度产生变化,从而使粘性土的强度发生变化.
方崇[5]2006年在《基于城市建设地基土细观结构与场地自振特性变异的研究》文中指出城市是人类历史进步的产物，是人类走向现代化、繁荣发展和文明进步的标志，是人类最集中活动和工作的场所，然而，人们在城市化进程中不可避免地破坏了城市所在地的自然地质环境，其中城市建设是人类对地质体施加作用最强烈的方式之一。随着我国经济建设的快速发展，城市化进程的加快，我国的城市建设规模越来越大，城市建设荷载对地质体的作用更为明显，势必影响到地质体及地基土性状的变化。本文旨在探讨在城市建设环境作用下地基土细观结构的变异及其场地自振特性的变化规律，尤其是在发生这些变异后，场地的自振周期与该区域建筑物的自振周期的接近程度，是否会产生共振现象。本文的研究成果对结构抗震设计和防震减灾工作具有重要的科学意义。首先从城市建设和细观结构的角度出发，阐述了施加在地质体上的各种荷载的作用形式、作用特点和作用机理，对城市建设活动造成城市地质环境的影响作了初步的评价。系统介绍了吴恒教授提出的细观结构的物理涵义以及土体结构的“宏观结构——细观结构——微观结构”叁级划分的理论和实践意义。在充分收集和利用前人研究资料的基础上，对城市建设环境下细观结构变异进行了深入系统的分析和研究。为了了解地震波在岩土体中的传播规律，在因素分析的基础上，结合室内土样波速试验，分析了在城市建设作用下土性和物理力学的变化对波速的影响规律，找出影响波速传播的各种因素，建立土体的密度、含水量等物理力学特性与剪切波速度的关系模型，分析在应力状态下剪切波速的变化规律。然后通过对桂平商厦施工前、后分别进行两次现场剪切波速的测试，进一步对城市建设作用下场地自振特性变异的问题进行分析和研究。在室内试验和现场波速测试的基础上，建立叁维有限元分析的计算模型，通过两个实例模型的ANSYS模态分析和地震时程分析，了解在地下水位发生变化和建筑物自重荷载作用等城市建设因素影响下，地基土刚度和密度发生变化后，地震波的传播效应和场地自振特性的变化规律。综合波速测试和计算机模拟计算结果，探讨了城市建设行为对土体细观结构变异的内在机理，分析了城市建设对场地卓越周期变异的各种因素，并将主要影响因素与自振周期之间建立关系，给出表达式，建立了城市建设引起卓越周期变化模型和卓越周期变异引起震害模型。最后，针对论文中取得的研究成果和存在问题，对进一步的研究提出了一些有益的建议。
刘汉民[6]2017年在《荷载与化学组分对填海区软土力学性质与细观结构影响的试验研究》文中研究指明以港口、码头、城市建设和工业用地为目的的填海造地,具有填海面积大、造陆速度快、施加荷载重等特点,使得填海场地软土赋存物理化学环境发生了根本的变化,软土宏观力学性质与细观结构随之受到重要影响。全面认识填海造地工程对软土性状的影响是进行工程建设的重要基础。本文以钦州和防城港填海场地软土为研究对象,从宏观力学性质和细观结构两个方面,较为系统全面地研究了填海造地工程对软土性状的影响。主要研究工作与研究成果如下:1)环境扰动分析与模拟装置研制以港口、码头、城市建设和工业用地为目的的填海造地工程对软土赋存物理化学环境变化将产生多方面的影响,从岩土工程地质的角度分析,填海造地使得软土上覆荷载与孔隙水化学场两方面发生了根本性的变化。研制了填海场地软土上覆荷载与孔隙水化学组分变化的室内模拟装置“一种土的浸泡荷载联动装置”。采用该装置模拟了填海场地软土上覆荷载与孔隙水化学组分的变化,获得了“印记”有上覆荷载与孔隙水化学组分变化“痕迹”的人工软土。2)试验研究基于人工软土物理力学性质试验研究,揭示了上覆荷载与孔隙水化学组分Ca2+与Mg2+对软土性状影响的变化机理。结论如下:①孔隙比随荷载增加而减少,随Ca2+与Mg2+浓度增加略有减少。②压缩系数随荷载、Ca2+与Mg2+浓度增加呈减少趋势。③粘聚力随荷载、Ca2+与Mg2+浓度增加呈增大趋势。④内摩擦角随荷载增加而增大,随Ca2+浓度增加而略有增大,而随Mg2+浓度增加变化不明显。⑤人工软土在荷载与化学组分共同作用下,两者之间存在某种相互影响的耦合效应,对孔隙比、压缩系数、粘聚力和渗透系数有较为明显的耦合效应,而对内摩擦角的耦合效应较弱。基于人工软土 SEM试验和MIP试验研究,揭示了上覆荷载与化学组分Ca2+与Mg2+对软土性状影响的细观机理。结论如下:①荷载和Ca2+与Mg2+浓度增大对土颗粒圆形度、平均等效粒径、颗粒投影轮廓线分维数影响并不明显。②荷载对颗粒排列定向角有一定程度的影响,颗粒排列定向角(与水平方向夹角)随荷载增大呈变小趋势,而Ca2+与Mg2+浓度增大对颗粒排列定向角影响并不明显。③荷载和Ca2+与Mg2+浓度增大对孔隙平均圆形度影响并不明显。④荷载和Ca2+与Mg2+浓度增大,孔隙孔径呈变小趋势。3)理论分析发现人工软土在荷载作用下,因孔隙比变小使得胶结联结强度增大;随着化学组分Ca2+与Mg2+浓度增大,因部分Ca2+与Mg2+析出结晶形成胶结物,使得胶结物增多,颗粒之间胶结联结增强,胶结联结强度增大。宏观与细观呈现出了极为明显的一致性,宏观是细观的具体量化体现。在本文采用的最大荷载180kPa范围内,荷载作用下土颗粒的形状、大小变化不明显,土颗粒主要是发生位移,重新排列,土的孔隙变小。化学组分Ca2+与Mg2+浓度增大,部分Ca2+与Mg2+析出结晶形成胶结物,使得土颗粒之间的胶结联结增强。人工软土宏观力学性质与细观结构参数之间呈相关性,其中压缩系数、粘聚力和渗透系数与细观结构参数之间呈明显的相关性,内摩擦角与细观结构参数之间呈一定程度的相关性。
牛小玲[7]2009年在《盐环境下污染土的试验研究》文中研究表明随着人口的增长和经济的快速发展,环境、化学、生物等方面的相互交叉作用势必会对土木工程造成复杂的影响,引起诸多环境岩土工程问题。污染物质通过多种途径进入地基土,并不断积累,如果超过土的自净能力,就会引起污染,使得地基土的组成、结构和功能发生变化。在工程建设中,污染可以引起地基土强度的降低,导致建筑物失稳或破坏。因此研究污染对土的影响非常重要,这已经成为环境岩土工程领域中的一个崭新课题,受到了广泛的关注。污染土的研究涉及到岩土工程、环境工程、土壤科学等多个学科领域。地基土中污染物质主要有无机污染物和有机污染物。此外,城市污水和医院污水中还有一些有害微生物。在我国广大地区,地下水受农业、工业、生活污水以及海水等环境因素的影响,常含有一些具有侵蚀性的离子,如SO42-、Cl-、Na+、Mg2+等。本文在室内试验的基础上,对盐污染土的物理力学性质和微观结构方面进行了研究。首先通过室内模拟的方法,制备污染土样,配置化学溶液采用的是氯化钠和硫酸钠。对污染前后土体进行物理力学指标的测定后可知,土样的基本物理指标和土体的变形特性等在盐污染后都会随着盐溶液浓度的变化而变化。NaCl溶液和Na2SO4溶液侵蚀的土样,随着溶液浓度的增加,土样的质量、比重均随之增加,而孔隙比、液限、塑限、塑性指数均随之降低。横向比较NaCl溶液和Na2SO4溶液侵蚀下土样的各项指标发现,Na2SO4对于土样的影响要强于NaCl。NaCl溶液浸泡的土样,液限、塑限、塑性指数随浓度的变化改变不大,而Na2SO4变化较显着,说明硫酸根离子比氯离子对土的影响大。还有一点,钠盐污染后土样的压缩性较未污染的土样都提高了。其次采用另一种模拟方法,用不同浓度氯化镁和硫酸镁溶液直接混合到土体中后制备污染土样,然后对污染土样和未污染土样进行常规的室内试验。经MgCl2和MgSO4盐腐蚀后的土样,液限、塑限比未腐蚀土样的小,且随着Mg2+含量的增大,其值逐渐减小。相反,塑性指数经污染后比污染前的值都大,但是其值随着Mg2+含量的增大是减少的。MgSO4对于土样的影响要强于MgCl2,再一次说明硫酸根离子比氯离子对土的影响大。土样在不同Mg2+含量的镁盐腐蚀后,粘聚力c值随Mg2+含量的增大而增大,但是变化不大;而不同Mg2+含量盐污染土的内摩擦角φ值比未污染土的φ值变化明显,随Mg2+含量增加φ值递减。最后,通过扫描电镜SEM对钠盐污染土微观结构进行研究,分析污染前后土体微观图像的形貌变化;并通过Image-ProPlus图像处理程序,对扫描电镜图像进行微观参数分析,得到土体颗粒与孔隙的关系,各类孔径的变化规律,以及颗粒内孔隙占所有孔隙百分比的变化情况。结果发现,由于盐的浸泡腐蚀生成了新的物质,大孔径的比例变小,而中、小孔径的比例增大;而且孔隙比也随着浓度的增加逐渐减小,这与前面物理指标的研究中得到孔隙比的变化规律是一样的。盐溶液浸泡后土样微观结构图像中土颗粒内孔隙的比例比在清水中浸泡的要大,且随着浓度的增加比例也随之增大。
参考文献：
[1]. 城市区域土体环境效应[D]. 马士举. 昆明理工大学. 2008
[2]. 城市环境下粘性土的磁效应与细观结构研究[D]. 曹净. 广西大学. 2004
[3]. 南宁市冲积相粘性土磁效应机理及初步分区[J]. 曹净, 吴恒. 桂林工学院学报. 2006
[4]. 城市环境下粘性土的强度磁效应[J]. 曹净, 吴恒, 欧孝夺. 桂林工学院学报. 2005
[5]. 基于城市建设地基土细观结构与场地自振特性变异的研究[D]. 方崇. 广西大学. 2006
[6]. 荷载与化学组分对填海区软土力学性质与细观结构影响的试验研究[D]. 刘汉民. 广西大学. 2017
[7]. 盐环境下污染土的试验研究[D]. 牛小玲. 太原理工大学. 2009
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