非饱和土抗剪强度与含水量关系研究

非饱和土的含水量对其的抗剪强度有一定的影响,所以研究非饱和土的含水量与抗剪强度之间的关系有实际的工程意义。以长春重塑粉质黏土为研究对象,通过固结排水试验和不固结不排水试验,研究含水量对非饱和土的抗剪强度指标的影响。结果表明:非饱和土的抗剪强度指标受到含水量的影响,黏聚力随着含水量的增加而升高,存在一个临界含水量,当超过这个含水量时,黏聚力反之降低;内摩擦角随着含水量增加而降低,存在一个临界含水量,超过这个含水量时,内摩擦角反之升高。     

冻融循环作用下原状过湿土的抗剪强度试验

为了研究季冻地区过湿土的抗剪强度特性,利用青冈过湿土路基段原状土进行抗剪强度试验,分析了不同含水量对过湿土的抗剪强度影响,重点研究了冻融循环作用下过湿土抗剪强度变化规律。试验结果表明:不同含水量的过湿土应力应变曲线均趋于硬化型,含水量越大,过湿土的抗剪强度越小,相应的内摩擦角和黏聚力也越小;同未冻融土相比,经冻融循环的过湿土黏聚力显著增加,内摩擦角减小;相同含水量的过湿土经冻融循环的次数越多,融化后土的抗剪强度越大,而且随着冻融次数的增多,黏聚力开始下降,内摩擦角显著增大。     

厦门地区非饱和残积土的强度随含水量变化规律

采用普通应变控制式直剪仪对非饱和残积砂质黏性土和黏土进行慢剪强度试验,试验结果表明,砂质黏性土的黏聚力和内摩擦角均对含水量变化敏感,黏聚力随含水量的变化呈二次抛物线关系,内摩擦角随含水量增大呈幂函数减小;含水量对黏土强度的影响主要是降低了黏聚力,对内摩擦角影响很小。黏聚力随含水量的增加呈指数减小。针对上述变化规律,分别建立实用的强度经验公式,避免了吸力量测和计算困难。对提出的强度公式进行试验验证,计算预测强度并与实测强度相比较,结果表明不同竖向应力条件下,高竖向应力下强度的预测精度更高。2类残积土的强度公式预测精度均满足工程要求,可为工程实际应用提供参考。     

黏土质隧道围岩抗剪强度参数的概率分布及优化实例

以长序列隧道浅埋段第四系坡残积黏性土的抗剪强度参数试验数据为基础,运用皮尔逊X2检验方法和有限比较法分析黏性土隧道围岩抗剪强度参数的概率分布类型并计算其所服从概率分布的概率密度函数。结合具体工程实例,运用贝叶斯(Bayes)方法对黏聚力、内摩擦角进行优化,探讨变异系数与概率分布类型选取之间的关系。研究结果表明:黏土质隧道围岩黏聚力和内摩擦角的最优分布概型分别为正态分布、对数正态分布;极值I型分布不适宜作为坡残积黏土质围岩黏聚力、内摩擦角的概率分布;当变异系数较小时,内摩擦角选用对数正态分布概型与正态分布、β分布相差较小;对于黏聚力,建议选择最优概型;黏聚力、内摩擦角经Bayes方法优化后变异系数减小,数据更趋于合理。     

异常温度作用对粉质黏土抗剪性能的影响

异常气候对粉质黏土抗剪性能有重要影响,通过对重庆市典型粉质黏土进行异常温度下力学性能研究,分析了异常温度作用下土体抗剪性能的变化规律。结果表明,高温及其持续作用可增强土体的抗剪强度,黏聚力对抗剪性能的影响大于内摩擦角,当高温作用达到一定时间后,内摩擦角则呈现出弱化抗剪性能的作用;黏聚力在各温度作用下,随作用时间的增加而增大,当作用时间超过48 h后,在10～50 ℃温度范围内,温度的变化对土体黏聚力的影响不显著,超过50 ℃以后,黏聚力随温度的增加而增大,当作用时间超过7 d后黏聚力则增加明显;内摩擦角随温度作用时间的增加而增大,当作用时间超过12 h后,在10～40 ℃范围内,温度影响不显著,超过40 ℃后,内摩擦角随温度增加有小幅减小。     

干密度和基质吸力对重塑非饱和黄土变形与强度特性的影响

 为解决填方工程沉降和边坡稳定性问题,采用非饱和土三轴仪,对延安新区填方的重塑Q3黄土,进行3种初始干密度下一系列控制基质吸力的三轴剪切试验,研究重塑黄土的变形和强度变化规律。研究结果表明：初始干密度和吸力对重塑黄土的破坏形态、变形特性和强度特性影响较大;随初始干密度的增大,试样的偏应力–轴向应变曲线逐渐由应变硬化型向理想弹塑性再向应变软化型转变;初始干密度和吸力越大,试样的剪胀性越显著,强度越高;有效黏聚力、内摩擦角和吸力摩擦角均随初始干密度的增加而增大;内摩擦角随吸力几乎不变,而黏聚力随吸力呈线性增加;初始切线杨氏模量和切线体积变形模量均随初始干密度与吸力的增加而提高。根据研究结果提出考虑初始干密度和吸力影响的重塑黄土的抗剪强度参数与非线性模型参数的表达式,可用于预估不同初始干密度、不同吸力下重塑黄土的强度和变形参数,为工程应用和数值模拟提供了依据。     

重金属污染对土压实性及抗剪强度影响的试验研究

通过在实际重金属冶炼企业的尾矿库、废料堆填区采取重金属尾矿样品,与代表性净土进行掺和,配制了不同压实度、不同龄期、不同掺和比的重金属污染土样;在各自的最优含水量下,进行击实和直接剪切等物理力学试验,研究重金属污染对土的压实特性与抗剪强度的影响规律。试验表明:1)重金属污染对土体击实特性的影响,金属Mn的影响不大,Pb、Zn、Cd、Cr影响较大,后者表现为随掺和比增大,最优含水量减小,土的最大干密度增大;2)随着重金属污染土体压实度的增大,土的黏聚力C逐渐增大的,内摩擦角φ值逐渐降低,污染土的强度指标明显低于重塑净土的抗剪强度指标;3)重金属污染的作用效应是一个缓慢的过程,随着重金属污染物作用时间的延长,土的黏聚力c值下降,内摩擦角φ值上升;4)随着污染浓度的增加,土的黏聚力c值增大,则φ值呈降低趋势。     

含水量和干密度对灰土强度的影响因素

通过灰土室内击实试验和直剪试验,开展了含水量和干密度对灰土强度的影响研究,试验表明:对于1∶9灰土,随着含水率的增加,粘聚力c先增大后减小,在最优含水量附近达到最大值,内摩擦角随着含水量的增加逐渐减小;随着干密度的增加,粘聚力c先增大后减小,在最大干密度附近达到最大值;而内摩擦角随着干密度的增加基本减小。     

非饱和膨胀土强度及变形特性试验研究

利用可控吸力的VJ非饱和三轴仪对新疆膨胀土的强度和变形特性随干密度和吸力的变化规律进行了试验研究,结果表明:非饱和膨胀土的胀缩特性不仅取决于其干密度及所承受的围压,而且还与其吸力大小密切相关,且随吸力增大其剪胀特性增强。非饱和膨胀土的吸力和干密度对黏聚力影响也十分明显,随吸力和干密度增大,非饱和膨胀土的黏聚力呈非线性增大,且增幅明显,而对有效内摩擦角则几乎没有影响,Fredlund双变量理论中的吸力内摩擦角?b并不是一个常量,而是吸力区间内的连续减函数。     

含砂粉质黏土剪切力学指标随深度变化关系研究

含砂粉质黏土具有黏性土和砂性土的共同力学特性。论文以武汉港阳逻港区集装箱铁水联运一期工程为研究背景,在现场采集了不同深度的含砂粉质黏土,开展室内剪切指标土工试验,获取了含砂粉质黏土的剪切力学指标随地层深度的变化关系。结果表明:固结快剪的黏聚力和内摩擦角均随地层深度的增加而变大,黏聚力增加率71.08%,内摩擦角增加率30.48%,两者随深度呈抛物线非线性增大,黏聚力随深度变化的相关性较好,内摩擦角随深度变化相关性较差;直接快剪的黏聚力和内摩擦角也均随地层深度的增加而变大,黏聚力增加率53.96%,内摩擦角增加率20.21%%,两者随深度呈抛物线非线性增大,黏聚力随深度变化的相关性较好,内摩擦角随深度变化相关性一般;固结快剪和直接快剪的剪切指标大小存在明显差异,固结剪切的黏聚力略大于直接剪切,但两种剪切形式的内摩擦角结果却迥然不同。     

粘性土剪切带破坏研究

压实粘性土是静水压力和应变率相关性材料,在低围压下表现出软化现象,在高围压下表现出硬化现象.在同一含水率,不同围压下粘性土随周围压力的增大,同一轴向应变所对应的偏应力也越大;压实度一定时,含水率越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,粘性土的抗剪强度越弱;含水率一定时,压实度越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,抗剪强度也越大.利用TSZ10-1.0型应变控制式三轴仪,对四川绵阳地区粘性土进行了常规三轴压缩试验,研究了不同围压和含水率下粘性土的应力-应变关系、抗剪强度指标,并对粘性土的剪切带破坏进行了拟合分析.     

黄土节理抗剪强度特性试验研究

试验得出表面形态、干密度和含水量对黄土节理的强度特性的影响,揭示出黄土节理表面形态对抗剪强度参数c、φ值的影响规律。在相同含水量和干密度的情况下,粗糙表面的节理粘聚力c值较平整表面节理的大,而节理的摩擦角φ值相差较小,说明黄土节理形态特征对节理粘聚力c值有较大影响,而对摩擦角φ值影响较小。干密度对黄土节理粘聚力c值的影响较大,而对内摩擦角φ值的影响较小。当试样含水量在一定范围之内,黄土节理的摩擦角随含水量的增加呈二次曲线变化。但当试样含水量较大时,测得试样抗剪强度稍有增大,是因为节理表面部分土体在法向压力作用下发生重塑,破坏面已不是原有节理面,重塑土体自身的抗剪强度发生作用,引起试验所测抗剪强度的增大。     

麦秸秆的筋土摩擦性能及加筋作用

为研究麦秸秆加筋土的筋土作用与加筋效果,以含水率、干密度及麦秸秆埋置深度为影响因素,开展了麦秸秆与盐渍土的拉拔摩擦实验;完成了盐渍土、麦秸秆加筋盐渍土、石灰固化土、麦秸秆与石灰加筋固化土的抗压实验和三轴压缩实验。结果表明:麦秸秆与盐渍土的拉拔摩擦强度随含水率的增大而减小,随干密度和埋置深度的增加而增大,干密度、含水率、埋置深度对筋土摩擦作用的影响程度依次减小;与盐渍土及石灰固化土相比,麦秸秆加筋大幅提高了土的抗压强度、抗剪强度与抗变形性能。麦秸秆具有良好的筋土摩擦性能和加筋效果,麦秸秆加筋能有效增强土的力学性能。     

低温条件下花岗岩力学特性试验研究

 从辽宁锦州拟建地下储库工程现场钻取典型花岗岩岩芯,进行不同冻结温度(－10 ℃～－50 ℃)和不同含水状态(干燥和饱和)的单轴及三轴压缩试验,分析岩石的变形破坏规律、干燥和饱和状态抗压强度以及三轴剪切强度参数c,j 值随温度的变化关系。试验结果表明：(1) 无论干燥还是饱和试样,微风化花岗岩单轴及三轴抗压强度随着低温温度的降低而提高,但呈现非线性增加的趋势,得到花岗岩抗压强度随低温温度变化的非线性关系拟合式,并认为微风化花岗岩存在一个抗压强度趋于稳定的温度界限值,此值约为－40 ℃;(2) 微风化花岗岩在干燥和饱和条件下,黏聚力c值随温度的降低而增大,在干燥条件下尤为明显。干燥条件下,微风化花岗岩内摩擦角随低温温度降低变化较小,摩擦角基本保持在57°左右,饱和条件下,微风化花岗岩内摩擦角随温度降低而增加, 由－10 ℃～－50 ℃增长幅度约为3.43%。该研究成果可为液化天然气(LNG)的低温地下存储提供一定的力学参数依据。     

基于三轴试验的非饱和土抗剪强度影响因素分析

已有的研究成果表明,含水量和干密度等物性指标对非饱和土的抗剪强度具有较大的影响,因此,有必要从试验的角度探讨含水量和干密度对非饱和土的抗剪强度的影响规律。通过三轴剪切试验,开展了控制含水量和干密度的重塑非饱和土的试验测试,试验结果表明,含水量和干密度是影响非饱和土抗剪强度的重要因素,最佳含水量和最大干密度是应力-应变关系相互转化的临界点。     

纤维加筋非饱和黏性土的剪切强度特性

纤维加筋是近些年发展起来的一种土质改良技术,系统掌握纤维加筋土的力学性质对评价纤维加筋土工程的稳定性和进一步推广该技术在工程中的应用具有重要意义。为了了解纤维加筋的剪切强度特性,以非饱和黏性土为研究对象,以聚丙烯纤维为加筋材料,在控制含水率和干密度条件下开展了一系列直剪试验。借助扫描电镜,从微观的角度探讨了纤维的增强机理,并对相关宏观力学性质进行了分析。结果表明：纤维加筋能有效提高土体的抗剪强度,且抗剪强度随纤维掺量的增加而增加;相对于内摩擦角,纤维对黏聚力的增强效果要明显得多;纤维加筋土的抗剪强度随含水率的增加而减小,随干密度的增加而增加;总体上,低含水率和高密实度条件有利于发挥纤维的拉筋效果,提高纤维对强度的贡献。此外,纤维加筋在提高土体峰值剪切强度的同时,还能增加土体破坏时对应的应变及破坏后的残余强度,改善土体的破坏韧性。由扫描电镜分析可知,单根纤维一维拉筋作用和纤维网三维拉筋作用是纤维加筋土的主要增强机理,增强效果则取决于纤维-土界面力大小;剪切面上的纤维在剪切过程中呈现拔出和拉断两种失效模式。     

Effects of fine aggregate content on the mechanical properties of the compacted decomposed granitic soils

Decomposed granitic soil is widely used as the subgrade material in Korea. The mechanical behavior of the soil can differ depending on the fine aggregate content of the soil. Due to particle crushing during loading and compaction, the soil may behave as either cohesive or cohesionless. In order to evaluate the effects of fine aggregate content on the mechanical properties of the compacted decomposed granite soils, the direct shear test, the triaxial shear test as well as some fundamental property tests were made by using samples with the five different fine aggregate contents of 10, 20, 30, 40, and 50% by weight. Results of the triaxial tests showed that as the percentage of the fine aggregates decreased, the cohesion decreased as well as the internal friction angle increased. In the direct shear test, the soils containing lower amount of fine aggregates exhibited that the shear strength was considerably reduced after it reached the peak value. Comparably, soils with the high fine aggregates showed that the shear strength was quite constant after the peak strength. The critical state friction parameter showed that the parameter decreased with an increase of the fine aggregate content. Results of the triaxial and direct shear tests indicated also that the fine aggregate content of 30% could be one indicator for soil materials behaving either as sand or as clay materials. Thus fine aggregate content, less than 30% by weight, could be more obtainable for the subgrade materials when leading also to the increased stability of the roads. With the lower fine aggregate content the soils then also show similar and better characteristics of sands not clays. Further studies are recommended on understanding of the mechanical behavior of the decomposed granitic soils.     

高庙子膨润土在高温高压下的强度特性研究

高庙子膨润土是中国高放废物地质库的首选缓冲/回填材料,将长期在高温(100℃左右)高压(数十兆帕)条件下工作。为了探讨高庙子膨润土在高温高压条件下的强度特性,使用高温高压土工三轴仪,共做了81个三轴不排水剪切试验,系统研究了干密度、围压、温度和含水率对其强度特性的影响。研究结果表明:(1)围压和干密度对高庙子膨润土的破坏形态的影响很大;(2)高庙子膨润土的强度随含水率增大而减小;温度和干密度对其强度的影响比较复杂,干密度较低时,偏应力–轴向应变曲线的位置随温度升高而上移;但干密度较高时的情况则完全相反;(3)分别建立了高庙子膨润土的黏聚力和内摩擦角随干密度、含水率和温度变化的公式。本文的研究成果为分析缓冲材料的热–水–力耦合性状提供了科学依据。