夯土类古建筑现场直接剪切试验研究

在文物保护工程现场,采用堆载法进行了现场直接剪切试验。通过现场直接剪切试验与室内土工试验成果的对比,分析了不同试验条件下夯土的抗剪强度指标的差异,试验结果表明:对于成分复杂或含较大颗粒杂质的夯土建筑,建议采用现场直接剪切试验获取夯土的抗剪强度指标,可以更客观、更准确地反映夯土体实际的抗剪状态,有利于评价夯土体的抗剪强度水平。现场直接剪切试验得出的夯土抗剪强度指标小于室内直接剪切试验得出指标值。若无现场直接剪切试验条件,为进行古代夯土保护工程安全稳定性验算,可将室内土工试验测定的粘聚力值、内摩擦角值进行适当折减,折减系数建议为0.7～0.8。     

攀枝花市金江钛业钛渣项目现场剪切试验分析

抗剪切强度指标c、φ值是岩土工程计算中最重要也是最关键的强度指标,而现场原位试验是获取其真实数据的有效手段。文章详细介绍了攀枝花市金江钛业钛渣项目地基土的现场剪切试验,并通过对比现场剪切试验、室内试验土体的抗剪强度指标,旨在对工程建设提供真实可靠的强度参数。     

室内土剪切试验的分析

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力,是土的重要力学性质之一。在计算承载力、评价地基稳定性以及计算挡土墙的压力时,都要用到土的抗剪强度指标。因此,正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。抗剪强度的试验方法有多种,在试验室常见的有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压强度试验。在现场原位测试的有十字板剪切试验、大型直剪试验等。选择不同的试验方法所测的抗剪强度各不相同。现对室内几种土的剪切试验过程中应注意的问题以及测得的抗剪强度指标进行分析。     

边坡岩土体抗剪强度原位试验研究

针对碟子沟风井场地边坡特征,在边坡典型位置的岩石与土层界面和软弱泥岩夹层处分别进行了原位剪切试验,获得了相应的抗剪强度指标。通过与滑带土相同工况下的室内试验强度指标对比,发现室内试验指标较原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角低,并分析了室内外试验结果差异的原因。试验研究表明,边坡岩土体的大型原位剪切试验对边坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值。     

土体原位孔内剪切测试技术及其应用研究

土体粘聚力和内摩擦角是岩土工程勘察设计中的重要强度参数,传统采用的室内直接剪切试验、三轴试验、现场直接剪切试验及十字板剪切试验等方法均存在一定局限性,工程中亟需一种简便、快捷、测试成本低的土体抗剪强度参数测试方法。本文引入原位孔内剪切测试技术,从测试原理、试验设备、测试方法及试验数据处理分析等方面对原位孔内剪切测试技术进行了系统介绍与总结,并通过工程实例予以验证。试验结果表明:原位孔内剪切测试过程中,剪应力随着剪切位移增大不断增加,其增幅在初始阶段较缓,随后增幅扩大,在接近峰值过程中又逐步放缓,总体上呈弱硬化变形特征;个别工况下,呈软化变形特征,但峰值强度和峰后强度相差不大;原位孔内剪切测试所得土体抗剪强度参数通常较室内直剪试验结果小,差值视土体均匀性而定。对于本次试验的黄土状粉土和细砂,土体粘聚力差值小于3.6kPa、内摩擦角差值小于3.4°。原位孔内剪切技术可在工程现场方便、快捷地测试土体抗剪强度参数,具有操作简单、测试效率高、测试结果一致性好,适用于各种土性和地形条件等优点。     

某边坡勘察工程中直剪试验的应用

通过工程实例说明在边坡勘查工程中室内直剪试验与现场直剪试验不同方法和结果,由于室内试验土样与现场实际的土样情况难达到一致,笔者分析说明了现场直剪试验的必要性,为边坡勘查工程提供较为可靠的抗剪强度指标。     

古滑坡滑带土强度特性及其影响因素研究

滑带土强度参数对斜坡岩土体稳定具有重要控制作用,准确描述滑带土强度动态变化规律是进行岩土体稳定性评估的前提。本文对一古滑坡滑带土进行了强度特性的试验研究,通过现场剪切试验和室内快剪试验确定了抗剪强度,通过反复剪切试验,获得了滑带土的残余强度,通过剪应力—应变曲线的分析,揭示了滑带土剪切破坏规律,对多组原状样室内直剪得出了含水率、粗粒含量对抗剪强度指标的影响规律。     

基于模糊统计的岩体抗剪强度参数确定方法

边坡岩体抗剪强度参数是影响边坡稳定性的主要地质因素之一,影响工程岩体抗剪强度参数的因素复杂,且具有不确定性。在考虑岩石力学参数随机性和模糊性的基础上,介绍了确定岩体抗剪强度参数的随机一模糊统计原理和相关计算公式。同时以某矿岩石的变角度剪切试验资料为基础,说明采用该方法得出的力学参数能够更好地反映岩石固有的力学特性。     

全风化凝灰岩抗剪强度特性综合试验研究

北坑水库坝址区分布全风化凝灰岩,其作为大坝基础的可行性是项目投资与工程安全的重要影响因素。针对全风化凝灰岩开展了原位大型直剪、室内直剪和三轴压缩试验,以研究其抗剪强度特性,为坝基稳定分析提供抗剪强度参数取值的依据。对比分析不同试验方法、不同含水状态的试验值,揭示出全风化凝灰岩剪切变形、强度特征如下：(1)随剪应力增加,剪切刚度降低、剪应变加速增长;法向变形随剪应力增加而增长,呈剪缩特征。(2)内摩擦角随含水率增加而降低。(3)原位直剪实际为不固结不排水剪,其内摩擦角试验值低于室内固结快剪。(4)受原岩结构影响,原位直剪的黏聚力显著大于室内直剪和三轴剪。     

岩石钻孔原位测试技术的应用与改进

 如何确定岩体工程力学特性是工程设计中的重要问题,也是长期困扰工程界的难题。由于原位测试技术可克服室内试验扰动性及尺寸效应等缺点,逐渐发展成为一种重要的岩体力学参数取值手段。钻孔剪切试验技术近年来被广泛应用于土体现场直剪试验中,但其在岩石工程中的应用较为少见。对所引进的岩石钻孔剪切仪进行工程现场岩体钻孔剪切试验应用尝试,得到有益的试验结果。针对岩石钻孔剪切仪在工程实际应用中所存在的问题及不足,对其进行改进与完善。在此基础上,研制开发新的岩石原位测试设备--钻孔剪切弹模原位测试系统,实现同步获取岩体力学及变形参数,为岩体钻孔高效利用以及岩体工程力学参数的确定提供新的途径。     

白鹤滩水电站边坡结构面强度及稳定性分析

结构面变形及其破坏特征是岩体岩石力学研究的基本问题之一,针对白鹤滩水电站边坡工程,本文利用数值方法,研究了影响控制性结构面强度的一般性因素,确定了控制性结构面强度上限值;基于反演手段,获取了控制性结构面综合强度指标,并由此建立河谷演化模型再现河谷地应力场,根据结构面地应力赋存环境为选择合理的结构面本构模型奠定理论依据。在上述基础性研究前提下,利用平面数值计算手段分析了左岸边坡稳定性特征,并对平面计算结果进行了合理性评价;最后,基于岸坡改造、破坏过程中结构面性状弱化这一前提假设,利用强度折减法揭示了左岸边坡变形、破坏方式。解决了工程问题,并得到有关的方法应用认识。     

花岗岩残积土抗剪强度指标取值影响的研究

实际工程中花岗岩残积土抗剪强度指标的取值存在较大不确定性,主要受取样过程的扰动以及试验条件差异的影响。通过控制土样采取方法、采样器规格以及试验加载级数等条件,笔者系统开展了花岗岩残积土直剪试验及原位直剪试验,对比试验结果后发现,重锤少击法比回旋钻进法对原状试样扰动更小;较大直径的取土器比较小直径的取土器对土样扰动更小。同时也研究了不同加载级数对花岗岩残积土原位直试验以及室内直剪试验抗剪强度指标取值的影响,发现随着加载级数的增加,花岗岩残积土的粘聚力随之增加,而内摩擦角随之减小。最后,根据试验研究结果提出了工程实际中花岗岩残积土抗剪强度指标取值的建议方法。     

露天矿山岩体力学参数估算法的应用研究

露天矿山边坡稳定性分析中岩体力学参数的取值至关重要,Hoek-Brown强度准则可以充分反映岩石的非线性破坏的特点,广泛应用于工程实践;结构面作为岩体的一部分,其对岩体的影响不可忽略;结构面的稳定性由抗剪强度决定,对结构面力学参数的估计同样是评价岩体强度的重要组成部分。利用轮廓曲线法和回弹法量取结构面粗糙度和壁岩强度量化地质强度指标GSI,并对潜在滑移结构面抗剪强度精准取值。结合广义Hoek-Brown强度准则估算和兴矿山II-B边坡岩体力学参数,通过极限平衡法分析其整体稳定性系数;利用Barton-Bandis模型线性拟合,计算结构面抗剪强度,对滑体落岩的稳定性进行分析。计算结果表明,整体边坡安全系数F_s=1.285,稳定性较好;含有潜在滑移结构面的岩体安全系数F_s=0.911,局部存在单平面滑移可能。计算结果符合现场实际情况,经反算法验证后,证明通过该方法估算得到的岩体强度参数及结构面抗剪强度是合理的。     

一种考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度准则

动荷载(不同剪切速率)下的节理岩体结构稳定性是目前工程建设亟待解决的问题之一。以黄岛国家石油储备库地下水封石油洞库工程为工程背景,采用JAW-600岩石剪切流变–渗流耦合试验机对4种粗糙度下的类岩石粗糙结构面进行不同剪切速率下的常规剪切试验,对结构面的强度特性进行了基础性研究。研究结果表明:剪切速率和粗糙度对结构面剪切强度都有较为明显的影响;同一结构面的剪切强度随着剪切速率的增大而减小,并不受粗糙度系数的影响;同时结构面剪切强度随粗糙度系数增加呈现出线性增加的趋势,但不受剪切速率的影响。最后,基于试验结果与Barton模型,提出考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度模型。Barton标准粗糙剖面线结构面及粗糙结构面的试验结果与新模型预测值误差保持在20%之内,平均误差为10.539%,能够较好的预测粗糙结构面动荷载条件下剪切强度。     

基坑中基于CPTU软土不排水强度确定及应用

不排水抗剪强度是土的重要力学特性参数。在岩土工程施工期稳定性分析中,需用不排水抗剪强度值。目前,不排水抗剪强度的确定主要有室内试验和十字板剪切试验。但前者受土样扰动影响大,后者十字板强度是土体各滑动面上抗剪强度的较小值,在基坑工程验算坑底隆起时,结果不够准确。本文首先总结了国内外基于CPTU的Su确定方法,在典型软土基坑工程中进行了孔压静力触探试验,根据不排水试验值与锥尖阻力的关系,反演出圆锥系数的值。基于反演的圆锥系数,把CPTU预测的不排水抗剪强度应用到基坑的隆起分析中,与基于室内试验数据和基于十字板强度的计算结果进行了比较,结果表明:基于CPTU的软粘土不排水抗剪强度指标计算结果合理,符合工程实际,值得在工程设计中推广。     

JRC-JCS模型与直剪试验对比研究

 结构面抗剪强度是影响工程岩体稳定的重要因素,它决定工程岩体破坏的可能性。基于结构面粗糙度系数定向统计测量技术的JRC-JCS模型可以考虑地质和环境因素的影响,具有费用低、速度快、简便易行等特点,是获取工程岩体无填充或少填充硬岩结构面抗剪强度参数的实用方法,已为50多个岩体工程提供了结构面抗剪强度参数。为分析JRC-JCS模型评价结构面抗剪强度参数的可靠性,选取天然岩石结构面试样,进行干燥状态和饱和状态结构面抗剪强度直剪试验和JRC-JCS模型评价的对比研究。结果表明,在结构面粗糙度系数的定向统计测量、尺寸效应分析,以及剪切过程衰减折减的基础上,运用结构面粗糙度系数定向统计测量技术的JRC-JCS模型评价的结构面抗剪强度参数与直剪试验结果具有较好的一致性,JRC-JCS模型对结构面峰值摩擦角有较好的预测能力。     

基于原位试验和规范的岩体抗剪强度与Hoek-Brown准则估值比较

 简要论述目前岩体抗剪强度确定方法,以黄河上游玛尔挡水电站坝基岩体为例,在岩体质量分级基础上,引入规范建议值及现场原位大型剪切试验结果,建立岩体抗剪强度指标与BQ岩体质量分级的相关关系。同时利用实测资料建立BQ与GSI的相关关系,运用Hoek-Brown准则估算各试验点岩体的抗剪强度指标。结果表明,采用该研究成果较符合工程实际,而采用Hoek-Brown准则估算的等效内摩擦因数偏小,黏聚力则偏大很多。误差分析表明,这一结果主要是由Hoek-Brown准则中最小主应力的取值范围引起的,据此提出公式应用中需注意的问题及相应解决方法。     

土石混合体力学特性的原位试验研究

土石混合体是由土体与不规则岩块混合形成的一种特殊地质介质,在我国山区广泛分布,但人们对其力学特性了解甚少。野外大尺度原位试验是揭示这类高度非均质和非均匀性复杂地质介质力学特性的一种有效办法。参照土体与岩体现场原位试验方法,首先提出并规范针对土石混合体的原位推剪与压剪试验仪器、方法、步骤及其关键问题等。结合三峡库区白衣庵滑坡典型的土石混合体,共进行23个大尺度的土石混合体原位推剪和压剪试验,获得不同含石量、不同尺寸大小和不同应力状态下土石混合体的剪应力与剪切位移曲线、剪切强度曲线、破坏模式以及相应的抗剪强度参数。试验结果表明,土石混合体具有典型的全应力–应变曲线、应变软化、高内摩擦角等特有特征,这也是其特殊的物质组成结构特征的体现。试验结果还表明,含石量是影响土石混合体强度与破坏形式的重要因素;而尺寸效应也是土石混合体的一个重要力学特性。该研究从试验方法与科学数据积累等角度为进一步研究这种非岩非土复杂介质的力学特性奠定了基础。