土石混合料干密度和粒度的强度效应研究

将密度、砾石含量和最大粒径这3个指标作为高速公路路堤室内试验的控制条件和计算分析的基础,进行一系列大型三轴试验研究及控制试验条件与抗剪强度关系的计算分析。试验和计算结果表明：土石混合料的骨架作用明显,抗剪强度主要受粗颗粒、细颗粒和粗细颗粒的共同作用影响;土石混合料的抗剪强度随试验干密度的增加有所提高,咬合力随砾石含量p5值的增加和最大粒径的增大而降低,当p5为50%～60%时抗剪强度最低,p5值的最佳范围为65%～70%;最大粒径最佳范围为40～50 mm,考虑剔除粒径大于50 mm的颗粒会给实际工程施工造成困难,故工程应用中应严格控制压实度。     

不同土石掺配比例对土石混合料的力学及渗透特性影响试验研究

将细粒土与碎石含不同比例掺配后进行了击实试验及击实后的力学、渗透试验，随着土石掺配比的增加，土石混合料的最大干密度将随着增加，最优含水率随之减小。在击实状态下，随着砾石掺配比的增加，土石混合料的抗剪强度增加，压缩压缩模量增大，渗透性有所增加。混合料出现上述工程特性的原因是随着土体中砾石含量的增加，土中的砾石颗粒逐渐形成骨架，细粒土填充在骨架中，所形成的土体结构在受剪时颗粒之间相互接触、咬合嵌套，增强了抗剪强度，降低了压缩性，同时由于土体中形成了更多的空隙，渗透性有所增加。     

土石混合料最大干密度试验研究

在开发了大型击实仪的基础上,研究了不同最大粒径及粗颗粒含量时土石混合料最大干密度和最佳含水量的变化规律,试验结果表明,粗颗粒含量对土石混合料的最大干密度影响较大,最大粒径变化时,土石混合料的最大干密度和最佳含水量变化规律不明显。     

橡胶颗粒对桂林红黏土改良试验研究

为改善桂林红黏土的工程性质和增加废旧轮胎的利用,将0.5 mm、2 mm和4.75 mm粒径的废旧轮胎橡胶颗粒掺入红黏土,进行改良的轻型击实试验和直剪试验研究,分析不同掺入比和不同粒径对红黏土的压实特性、抗剪强度变化的影响,结果表明:随掺入比的增加,最大干密度减小,最优含水率降低;橡胶颗粒掺入比为2%～8%时,抗剪强度增大;0.5 mm橡胶颗粒红黏土抗剪强度增大主要由内摩擦角增大引起的,2 mm橡胶颗粒红黏土抗剪强度增大是由粘聚力和内摩擦角增大引起的,4.75 mm橡胶颗粒红黏土抗剪强度增大主要由粘聚力增大引起的。     

土石混合料剪切机理及抗剪强度分量特性研究

为研究土石混合料剪切机理和抗剪强度分量特性,制备了7种级配类型土石料,涵盖了良好级配、均匀粒径、缺失中间粒径3种典型情况,代表了含石量在10%～75%的形态,在此条件下对剪切强度与级配–含石量关系、剪切机理及剪切强度分量的构建模型进行了研究。得到土石料中粗颗粒含量的多少是决定强度的关键因素;土石混合料的抗剪强度由咬合分量、摩擦分量和破碎分量共同构成,通过分析得出摩擦分量占总抗剪强度约10%,从颗粒细观运动的角度的剪切运移力学过程推导出咬合分量与摩擦分量的理论模型公式,该模型公式涵盖了含石量、初始接触水平角、内摩擦角、粒径等参数信息;由该模型计算得出咬合与摩擦分量占比与含石量呈指数正相关趋势,并给定该边界条件下的函数表达式。从理论上揭示了土石混合料剪切机理和抗剪强度的构成分量模型。     

煤矸石的强度特征试验研究

通过中型三轴试验及现场大型直剪试验对煤矸石的强度特性进行了系统研究，得到了煤矸石强度包线的形式和参数以及煤矸石抗剪强度随粗颗粒（粒径D〉5．0mm）含量的变化规律，并对试验中最大主应力差及颗粒破碎量进行多元统计分析，得到围压、孔隙比及粗料含量的变化规律。     

宽级配坡残积砾石土压实及抗剪特性试验研究

结合某心墙堆石高坝所采用的坡残积砾石土心墙料,以大型击实试验和大型直剪试验为主要手段,揭示了随着大于5 mm的粗粒含量P5增加,砾石土的最大干密度增加,抗剪强度指标C值减小,φ值增大的规律,并通过回归分析得到了它们之间的关系,为该类坡残积砾石土的应用提供了参考依据。     

砂砾石混合物抗剪强度特性试验研究

为分析砾石含量及砾石形状对砂砾石混合物抗剪强度的影响,对砂砾石混合物进行了不同应力(σ = 50、100、150、200 kPa)条件下的大型直剪试验。试验中砂砾石混合物为相同砂与圆砾石及角砾石2种不同形状砾石的混合物,砾石含量分别为20%、40%、60%及80%。结果表明砂砾石混合物的剪胀量和抗剪强度随砾石含量以及砾石形状不规则程度的增加而增加,砾石含量对砂砾石混合物抗剪强度的影响大于砾石形状的影响。砂砾石混合物的最小孔隙比可以作为衡量砾石含量和砾石形状与其抗剪强度关系的特征参数。     

不同级配类型沥青混合料抗剪性能研究

为了评价不同级配类型沥青混合料的抗剪性能,采用单轴贯入法对混合料进行抗剪试验。试验结果表明,级配对混合料的抗剪性能影响显著。对于密级配沥青混合料（AC）,细级配混合料的抗剪性能优于粗级配混合料;随着公称最大粒径的增大,混合料的抗剪强度迅速降低。而对于间断级配沥青混合料（SAC）,其抗剪强度则随公称最大粒径的增大而增加。所以从抗剪角度来说,悬浮密实的AC系列混合料适合采用小粒径,而骨架密实的SAC系列混合料则适合采用大粒径。同时试验结果还显示SBS改性沥青能有效的改善混合料的抗剪性能。据此,可以更加合理的     

炭质泥岩土石混合料大型直剪试验研究

炭质泥岩是一种特殊的泥岩,西南地区炭质泥岩土石混合料广泛分布。通过对不同炭质泥岩含量试样的大型直剪试验,研究了30%、60%、100%三种含量的炭质泥岩土石混合料抗剪强度指标的变化规律,并对天然和饱和两种状态下炭质泥岩土石混合料进行大型剪切试验研究,试验结果表明:相同法向应力下,炭质泥岩含量越大,抗剪强度越大;随着炭质泥岩含量的增大,混合土石料的内摩擦角变小,内聚力变大;天然状态的剪应力随着水平位移增大而增加,没有明显的峰值,而饱和状态的剪应力与水平位移关系曲线趋于水平。     

塌陷区全尾砂–废石混合处置体抗剪强度特性试验研究

 某矿将尾砂、废石制备成膏体对采矿引起的地表塌陷区进行回填处置,其强度特性直接影响到塌陷区处置效果及井下生产安全。废石含量及粒径是影响处置体抗剪强度的关键因素。采用改进的小型直剪装置对处置体试块进行试验,得到废石含量、粒径对处置体抗剪强度、黏聚力c、内摩擦角? 的影响规律,采用改进的黏着摩擦理论对其强度机制进行分析。试验结果表明：随废石含量增加c值总体呈下降趋势、?值总体呈上升趋势;根据废石含量及粒径不同,抗剪强度可分为黏聚力控制型、黏聚力–摩擦力共同作用型、摩擦力控制型;抗剪强度在含石量20%～30%时达到最低值;抗剪强度随废石粒径增大而增大;应力–应变曲线在低应力区呈应变软化、高应力区呈微应变硬化;摩擦强度对抗剪强度贡献率达到80%,颗粒间摩擦强度决定了宏观抗剪强度;废石粒径及含量的改变,实质是改变了处置体粒间的实际接触面积,引起粒间摩擦强度的改变,引起宏观抗剪强度的变化。     

剪切过程中岩石裂隙的渗流与 应力–应变耦合分析

 首先，考虑不同法向应力，建立岩石裂隙剪切应力和剪切变形的关系，其中对裂隙的弹性矩阵进行修正，并用三段函数关系分别描述岩石裂隙剪应力与剪切变形的3个阶段：剪缩阶段，剪胀至峰值阶段以及残余抗剪强度阶段。然后，结合三阶段裂隙剪切变形与其开度的关系，应用复合单元法，建立剪切过程中岩石裂隙渗流与应力–应变的耦合机制，研究裂隙的剪切变形、开度、导水系数、渗流场和应力场的变化与相互关系。算例分析表明：当裂隙中“充填介质”的力学参数保持不变时，通过裂隙的流速也基本保持不变，不随剪切变形以及法向应力的变化而改变，但由于裂隙开度的变化，故通过裂隙的单宽流量也随之改变；法向应力越小，裂隙的剪胀效应越大，且岩石裂隙的剪切变形对通过裂隙的单宽流量的影响也越大。     

再生骨料混凝土抗拉强度和抗剪强度试验研究

考虑混凝土两个强度等级(C20、C30)和再生骨料取代率,进行再生混凝土劈裂抗拉试验、非标准试件的抗折试验和等高变宽梁的抗剪试验,研究再生混凝土抗拉、抗剪性能和变形,获得了以下成果:1)再生混凝土的劈裂强度稍低于普通混凝土。2)再生混凝土抗折强度离散范围较大,与立方体抗压强度间没有显著的回归关系。3)再生混凝土的抗剪能力随取代率增加没有明显的变化,极限切应力与混凝土的强度回归相关性较差。4)抗剪试验梁的主拉应变曲线在大约70%最大值以下时呈直线,超过此值以后逐渐弯曲。试验实测的名义切应力、剪切弹性模量较低。     

深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究

 深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中，由于应力重分布导致围岩损伤破坏，传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展，采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性，但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究，缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22+029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟，使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化，定量模拟计算围岩损伤度的变化，揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性，得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主，围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹；损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系；损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义，也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。     

基于特种筋材蠕变试验预应变加筋法 应用研究及计算模型

 通过对目前广泛应用于加筋土工程的特种筋材——CE131土工网、SDL25土工格栅进行了不同应力水平作用下的长期荷载蠕变试验。为比较不同强度土工合成材料的蠕变特性，研究制作6个CE131土工网试样和4个SDL25土工格栅试样。通过大量的试验结果分析，得出特种筋材CE131土工网、SDL25土工格栅的长期强度为抗拉强度的30%～40%，并提出在长期强度条件下特种筋材的预应变值大小及其计算公式。这对施工中的预应变加筋法技术有重要的参考价值。     

应力腐蚀对锚杆使用寿命影响的试验研究

 通过室内模拟试验和现场取样测试的方式，对比研究应力腐蚀条件下影响锚杆使用寿命的因素。室内试验中自行设计应力腐蚀试验装置，通过砝码在外部对置于腐蚀溶液中的试件加压，使其处在应力和腐蚀协同作用的条件下；现场取样是挖掘17 a前埋设的一批施加不同等级预应力的缩尺锚杆，并对其腐蚀环境和状况进行全面测试。试验结果显示：应力对砂浆缺陷处钢筋腐蚀速度有促进作用，在锚杆上涂保护层比不涂保护层其腐蚀速度降低3～6倍；在中等腐蚀环境下，裸露缩尺锚杆(钢筒体)的平均屈服荷载比原来减小了约50%，极限强度比原来减小了约20%；指出坑蚀普遍存在，坑蚀深度直接影响锚杆的承载力变化，这一点应不容忽视。     

冲击性顶板运动及其应力演化特征的3DEC 模拟研究

 采用三维离散元程序建立煤层综放开采模型，研究综放工作面推进过程中采场、采空区上覆顶板岩层的冲击性运动形式和分段性垮落形态，记录并且分析采场动态推进过程中，采动围岩中岩层块体垂直应力、水平应力的动态演化特征。研究结果表明，采空区基本顶的运动形式、来压周期、来压强度与直接顶的垮落厚度有关；支架后方的直接顶挤压成拱缓冲了基本顶的来压冲击强度，同时也改变了其来压步距。随着工作面向跟踪块体方向的推进，块体垂向应力、水平应力存在高低应力分区，并且不断地波动，岩层应力峰值位置随着岩层高度的增加稍向煤壁前方移动。     

甘肃北山旧井地段高放废物处置库深度初步探讨

 在对高放废物地下深地质处置库深度确定基本要求的概述基础上，结合甘肃北山旧井地段的地质特征、水文地质特征、岩石力学特征、地应力场特征等方面的情况，分析初始地应力场和二次开挖地应力，对开挖稳定性和发生岩爆的可能性进行计算和预测。研究结果表明，研究区岩体较完整，深度大于400 m时地下水补给匮乏且为还原环境，岩石单轴抗压强度较高，总体质量较好；深度小于700 m地应力为一般应力场，二次开挖稳定性分析和岩爆分析结果表明在此范围内岩爆发生的可能性不大，依据处置库深度确定的基本要求，初步认为旧井地段处置库的设计深度和地下工程布局应在400～700 m范围内进行。     

岩石类脆性材料冲击性能研究

 基于剪切波跟踪技术(SWT)，对岩盐、水泥砂浆石复合材料进行压剪联合冲击试验，通过冲击剪切性能来揭示脆性材料的损伤状态。 在冲击损伤阶段，脆性材料的冲击压缩性能规律不明显，但剪切方面表现出随损伤程度加深，剪切波波速和剪切强度明显降低的规律。比较有法向应力和无法向应力作用时的剪切强度，当无法向应力作用时，材料损伤后剪切强度随损伤程度的加深逐步降为0，而有法向应力作用时，剪切强度有随损伤程度的加深逐步降低的趋势，但存在一定的波动。这表明，采用剪切波，尤其是卸载剪切波来探测岩石内部动态损伤非常有效。