实验室云母质残积土工程性状评价与力学性能改良方法获进展

    中国南方广泛分布着燕山期岩浆喷发侵入活动形成的过铝黑云母花岗岩、白云母花岗岩及二云母花岗岩，在变质和风化作用下，形成了深厚的富云母残积土。随着我国“交通强国”、“粤港澳大湾区建设”等重大战略的实施，云母质风化土层上兴建了大量的基础设施，该类土已成为南方地区土木工程建设中最常见的岩土材料之一。云母矿物具有解理发育完全、高弹性的薄片状堆叠和低硬度的特点，云母质土常表现出难压实、易破碎、回弹变形大等工程问题。然而，由于对云母质风化土工程特性认识不足，南方地区的工程建设中风化土相关的工程与地质灾害屡见不鲜。

    为此，岩土力学与工程安全重点实验室张先伟研究员和王港博士研究生、刘新宇博士以云母作为风化土相关地质灾害的关键诱因为背景，采用“地质调查→室内力学与细微观试验→机理分析→工程问题处治技术”的研究思路，针对海南岛云母质残积土开展了系统研究，查明了残积土中云母矿物的赋存环境与理化性质，调查了不同工况与炎热多雨气候影响下的力学行为与影响因素，从原子晶体结构到微观层理结构，再到细观颗粒形态，跨尺度阐明了云母质残积土的力学行为机理，提出了利用C型粉煤灰与天然纤维协同的绿色改良技术。

    该研究授权了“消除强风化岩橡皮膜嵌入效应的制样方法”和“残积土空心扭剪试验中的扭矩辅助施加的方法和试验装置”等美国和中国发明专利5项；授权了“表征花岗岩风化分级的化学指标与矿物组成的筛选与相关性分析软件”和“风化花岗岩地层的预应力管桩P-Y曲线确定软件”等计算机软件著作权10项；在Engineering Geology 、Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Construction and Building Materials、Tunnelling and Underground Space Technology、土木工程学报等期刊发表论文8篇，入选ESI高被引论文2篇以及中科院优秀博士论文。该研究获得国家自然科学基金（42307212）和岩土力学与工程安全重点实验室开放基金（SKLGME023005）的资助。

    论文1链接：https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2023.03.011

    论文2链接：https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107367

    论文3链接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136450

    论文4链接：https://doi.org/10.1007/s10064-024-03554-8

    论文5链接：https://doi.org/10.1016/j.tust.2023.105113

图1 云母质残积土工程地质特性的微观机理示意图

图2 云母质残积土的压缩与水力性质

图3 改良云母质残积土的微观结构特征

图4 改良云母质残积土的强度特性