冻融过程中未冻水含量对非饱和粉土抗剪强度的影响

对含水率为18.3%的非饱和粉土进行了冻融过程中不同温度下的直剪试验,用核磁共振测定了冻融过程中孔隙水的相变过程,并分析了未冻水、孔隙冰对其力学性质的影响机制。试验结果表明:(1)非饱和粉土冻结可分为过冷段(-1.15℃)、快速冻结阶段(-1.15℃～-2℃)和稳定冻结阶段(-2℃),快速冻结阶段76%的孔隙水冻结,而稳定冻结阶段未冻水含量只减少7%;(2)冻融过程中黏聚力随温度发生显著变化,内摩擦角变化幅度很小;(3)冻结过程中抗剪强度的变化主要发生在稳定冻结阶段,快速冻结阶段黏聚力仅增大38.5%,内摩擦角基本无变化,而稳定冻结阶段黏聚力增大123.5%,内摩擦角降低12%。得到以下结论:(1)快速冻结阶段黏聚力增大主要是由于孔隙水冻结导致基质吸力增大,毛细黏聚作用增强;稳定冻结阶段黏聚力增大主要是由于冰对土颗粒胶结强度增大;(2)含冰量变化不大时,冻土抗剪强度主要受冰对土颗粒胶结强度的控制,而此胶结强度决定于未冻水膜的厚度;(3)稳定冻结阶段内摩擦角降低主要由孔隙中水冰相变发生体积膨胀时对土颗粒骨架的作用力导致。     

昆明地区压实红黏土抗剪强度特征研究

对昆明地区压实红黏土开展直剪与三轴试验,研究了压实红黏土在不同含水率与压实度状态下的抗剪强度特征。结果表明:压实红黏土的抗剪强度随着含水率的增加而降低,随着压实度的增大而增大;黏聚力跟内摩擦角均随着含水率的增大而减小、随压实度增大而增大;含水率小于最优含水率时,含水率的变化对黏聚力影响较大,当含水率大于最优含水率时对黏聚力影响相对较小;压实红黏土的抗剪强度跟含水率以及压实度成线性关系。两种试验结果得到的抗剪强度参数变化趋势相同,但数值差别较大,直剪试验得到的黏聚力为三轴试验的0.58倍,内摩擦角为三轴试验的1.34倍。     

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。     

植被须根护坡力学效应的三轴试验研究

依托浙江省武义县平头村山体高边坡,基于常规三轴固结不排水试验,探究植被须根含量和含水量对重塑非饱和粉质黏土抗剪强度指标的影响规律.试验结果表明:(1) 土样的主应力差-轴向应变关系曲线中,主应力差随轴向应变的增加而增大,试验曲线基本表现为硬化型,且随着围压的增加,土体强度增加.(2) 含水量对土的抗剪强度指标影响很大,黏聚力与含水量的变化关系呈抛物线型,存在一个界限含水量19%,高于或低于此含水量时,土样黏聚力较小;随含水量的增加,内摩擦角减小,二者近线性递减.(3) 植被须根可以提高土体抗剪强度,但与土的含水量和须根含量大小有关,含水量为19%时,植被须根可以显著提高素土的黏聚力,且须根体积含量5%时土体黏聚力较大,但对内摩擦角影响较小.以上研究结果为浙江武义平头村山体高边坡的失稳预警与滑坡防治提供量化资料,同时也为其他植被护坡工程设计准备必要的参考.     

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。     

矿物成分对软土强度性质的影响分析

通过X射线衍射分析法定量分析珠江三角洲软土的矿物组成,并采用乙二醇乙醚吸附法(EGME法)测试人工土样与天然土样的总比表面积,研究黏土矿物与非黏土矿物对土体强度特性变化的影响。经分析后发现:黏土矿物(如蒙脱石)通常为片状颗粒,具有很大的比表面积,故吸附的结合水膜较厚,颗粒间的直接接触点较少,颗粒间由结合水膜连接的胶结作用明显,粒间由于易于错动而形成润滑摩擦,表现为抗剪强度与内摩擦角低,黏聚力高;非黏土矿物颗粒(如石英)通常为粒状或针状,比表面积小,吸附水膜较薄,黏聚力较低,粒间大多为直接接触使得摩擦角增加,从而其强度得以增加。     

寒旱环境灌木植物根-土相互作用及其护坡力学效应

通过在试验区将4种护坡灌木植物种植在PVC管内,分别对土体、4种灌木根-土复合体试样做直接剪切试验,对比非含根土体与4种灌木含根系土体抗剪强度指标,评价试验区生长时间为1a灌木根系的护坡力学效应;通过对比4种灌木根-土复合体抗剪强度,评价生长时间为1a的4种灌木根-土复合体的护坡力学强度增强效应.试验结果表明:(1)4种灌木根-土复合体当其含根量、含水量一定时,抗剪强度随垂直压力的增大而呈线性增大,表明试验区灌木根-土复合体抗剪强度与剪切面上的法向压力成正比,且符合库仑定律;(2)4种灌木根-土复合体的黏聚力显著大于素土的黏聚力,而内摩擦角的变化不显著;(3)四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺灌木根-土复合体的黏聚力与素土相比,其增长幅度分别是76.3%,62.7%,45.8%,22.0%.试验区灌木根-土复合体剪应力与剪切位移关系反映出灌木根-土复合体受剪力作用开始段近似线性,接近剪破时呈圆滑曲线,达到剪破后近似为水平线,灌木根-土复合体剪应力随着垂直压力的增大而呈显著增加趋势;剪应力的增大开始阶段基本呈线性,接近剪破时呈非线性.根据试验区4种灌木植物根-土复合体强度,它们的护坡贡献按由大至小分别是:四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺.     

寒旱环境灌木植物根–土相互作用 及其护坡力学效应

 通过在试验区将4种护坡灌木植物种植在PVC管内,分别对土体、4种灌木根–土复合体试样做直接剪切试验,对比非含根土体与4种灌木含根系土体抗剪强度指标,评价试验区生长时间为1 a灌木根系的护坡力学效应;通过对比4种灌木根–土复合体抗剪强度,评价生长时间为1 a的4种灌木根–土复合体的护坡力学强度增强效应。试验结果表明：(1) 4种灌木根–土复合体当其含根量、含水量一定时,抗剪强度随垂直压力的增大而呈线性增大,表明试验区灌木根–土复合体抗剪强度与剪切面上的法向压力成正比,且符合库仑定律;(2) 4种灌木根–土复合体的黏聚力显著大于素土的黏聚力,而内摩擦角 的变化不显著;(3) 四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺灌木根–土复合体的黏聚力与素土相比,其增长幅度分别是76.3%,62.7%,45.8%,22.0%。试验区灌木根–土复合体剪应力与剪切位移关系反映出灌木根–土复合体受剪力作用开始段近似线性,接近剪破时呈圆滑曲线,达到剪破后近似为水平线,灌木根–土复合体剪应力随着垂直压力的增大而呈显著增加趋势;剪应力的增大开始阶段基本呈线性,接近剪破时呈非线性。根据试验区4种灌木植物根–土复合体强度,它们的护坡贡献按由大至小分别是：四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺。     

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。     

黄土表面吸附结合水的类型和界限划分

通过等温吸附法和热重分析法对黄土表面结合水的类型和界限进行了划分,并针对结合水相关的物理力学性质进行了研究。试验结果表明,黄土在相对湿度小于0.59的湿度环境下吸附水汽所形成的水为强结合水,在相对湿度为0.59～0.98的湿度环境下吸附水汽所形成的水为弱结合水;强结合水所对应的绝对含水率的界限为0～2.70%,弱结合水所对应的绝对含水率的界限为2.70%～6.61%;强结合水的热失重区间为125℃～245℃,弱结合水的热失重区间为65℃～125℃。黄土的水合比重、结合水的密度均随着绝对含水率的增加而减小,水合后黄土的体积、黄土所吸附的结合水的体积、结合水膜的厚度均随着绝对含水率的增加而增加。     

含水率对西昌昔格达组粘土岩抗剪强度的影响研究

昔格达组是西南地区第四纪的一套静水河湖相沉积地层,岩石矿物成分复杂,粘土岩具有遇水软化、强度随含水率升高而降低的特点.本文以西昌昔格达组粘土岩在不同含水率下的剪切试验为基础,从多角度就含水率对该区粘土岩抗剪强度的影响程度及影响机理进行了分析.试验发现,随着含水率的增加,粘土岩抗剪强度明显降低,含水率对粘土岩粘聚力及内摩...     

巫峡神女溪滑坡土体特性试验研究

滑坡土体各指标参数的准确获取是进行滑坡稳定性评价和工程治理的关键环节。文章以重庆巫山县神女溪滑坡为例,对其不同高程的土样进行了X射线衍射矿物成分分析和不固结不排水直剪试验,实施了库岸滑坡土体各指标对水位变化的敏感性试验。研究表明,滑坡土体所含矿物主要为方解石、石英和粘土矿物,粘土矿物中亲水性矿物对滑坡稳定性具有极大影响;含水量主要通过影响土体的粘结力,来降低抗剪强度;粘结力与含水量近似成二次曲线关系急剧降低,当含水量达到约18.21%时,其变化趋于稳定,而内摩擦角与含水量近似成线性关系小幅度递减。研究成果对类似滑坡土体强度参数的合理取值具有一定的参考价值。     

Effect of initial water content on undrained shear strength of K0 consolidated clay

This study investigates the effect of initial water content on the pore pressure response and undrained shear behavior of K₀ consolidated reconstituted clay. A series of K₀ consolidated undrained triaxial compression tests were conducted on reconstituted Lianyungang clay. Results were compared to those obtained by isotropic consolidated undrained triaxial tests. The testing results showed that the K₀ consolidated undrained strength envelope of reconstituted soil content is a straight line passing through the origin regardless of the initial water content. The initial water content would affect the undrained strength of K₀ consolidated clay as decreased normalized undrained shear strength was observed with clay at higher initial water content. The slope C of normalized pore pressure and stress ratio is affected by the consolidation method, where C is found to be a soil constant for K₀ consolidated clay and the value would be higher with clay under K₀ consolidation. The pore pressure increases with increasing initial water content at a certain axial strain under given consolidation pressure, and the difference in excess pore pressure increases with the increasing consolidation pressure. Pore pressure coefficient at failure (A_f) increases as the initial water content increases, where a trendline can be well fitted between the pore coefficient at failure and the ratio of initial water content to the liquid limit of clay. The undrained strength indexes, i.e., effective cohesion and effective internal friction angle have decreasing tendency with increasing initial water content; however, changes in the total strength indexes of soil in this study are insignificant with varying initial water content.     

混合型缓冲回填材料抗剪强度特性研究

高放废物深地质处置中,缓冲回填材料的抗剪性能对处置库的安全设计、施工及运营有重要的影响。本文从工程应用的角度出发,测试不同掺砂率时膨润土-砂混合物标准击实样在最优含水率条件下的抗剪强度指标。研究结果表明:随着掺砂率的增大,膨润土-砂混合物的抗剪强度指标略有下降;纯膨润土的抗剪强度指标随着干密度的增大而增大,随着含水率的增大而减小。通过测试和分析不同干密度和含水率时纯膨润土的抗剪强度指标,引入有效粘土密度和有效含水率的概念,对最优含水率条件下不同标准击实样的抗剪强度指标进行分析。     

含水率和颗粒级配对稍密碎石土抗剪性能及地基承载力的影响

碎石土因特殊的工程特性而被科研人员关注,但对大粒径、粉质粘土填充、稍密状态下碎石土的力学性能涉足较少。根据该类型碎石土特点及大量勘察结果配置出两种比较典型级配的稍密碎石土,通过大型直剪试验仪测定了不同含水率状态下碎石土试样的抗剪强度,绘制剪应力与水平位移的关系图,通过一元回归得出稍密碎石的抗剪强度指标c、φ值,分析了不同含水率、不同级配对稍密碎石土抗剪性能的影响。结果表明:随着含水率的增大,碎石土粘聚力总体呈减小趋势,但变化趋势具有显著的阶段性且和粉质粘土的含量有关,含水率变化对碎石土内摩擦角的影响较小。用规范推荐方法计算了该类型碎石土地基承载力,并与地方规范经验取值和勘察工程实践取值进行了对比,结果表明:含水率对地基承载力影响较大,且与碎石土填充物的粉质粘土含量有关,粉质粘土含量越高,承载力影响越大。     

青藏铁路冻结粉质粘土动静三轴试验对比

直接针对采自青藏铁路工程中的粉质粘土,根据低温动、静三轴试验结果,进行了冻土的动强度与静强度对比研究。研究表明,冻土的静强度和动强度均随负温降低而增大、随含水率增加而减小,相应的静粘聚力、静内摩擦角和动粘聚力、动内摩擦角随负温及含水率的变化规律也如此;冻土的动强度随围压上升而增大;冻土的静力变形明显存在弹性、塑性两个不同性质的变形发展区,冻土的静强度在塑性变形区随围压上升有增大的趋势,但在弹性变形区这一变化规律不明显,并且在塑性变形区冻土静强度增长缓慢且发生一定的塑性流动;冻土的动内摩擦角随振次增大显著减小,而动粘聚力随振次变化较小。     

全风化灰绿色及红色泥岩物理力学性质对比研究

 灰绿色、红色泥岩在干旱或半干旱气候条件下形成,富含黏土矿物,遇水后物理力学性质发生显著变化,对工程建设的安全有重要影响,对其物理力学特性开展研究在地质灾害防治和工程设计施工中都具有重要意义。不同泥岩具有不同的物理力学性质,为进一步研究其差异,对甘肃省天水秦州区西河乡灰绿色泥岩以及天水花南村滑坡(310国道K1428+200段)滑带处红色泥岩进行了基本土工试验、矿物成分分析、易溶盐成分分析以及高含水率下的直接剪切试验。研究发现灰绿色泥岩级配更好,且含有较多的黏土矿物,而红色泥岩则含有较多的石英及原生矿物,二者的黏土矿物都以伊利石为主,高岭石次之,蒙脱石含量较少。2种泥岩遇水后都溶解出较多的Na+,K+, 以及少量的Ca2+,使土体颗粒水膜增厚,带电分子间的引力减弱,黏结力降低,并使矿物更易遭受破坏,灰绿色泥岩溶于水后的易溶盐总量相对较多。在高含水率情况下,2种泥岩的抗剪强度参数都随含水率及干密度发生变化,灰绿色泥岩的抗剪性能明显优于红色泥岩。当含水率达到25%时,红色泥岩抗剪强度较绿色泥岩显著降低,含水率超过30%后,二者都基本丧失抗剪能力。     

纺织纤维改性黏土的力学性能

利用废旧衣物制备了2种纺织纤维改性黏土.通过直接剪切试验、加州承载比(CBR)试验以及特设的环刀贯入试验研究了纺织纤维改性黏土的力学性能.结果表明：由于棉质纤维吸收水分,棉质纤维改性黏土水平向抗剪强度明显低于素土;当化学纤维含量（质量分数）为1.0%时,化学纤维改性黏土水平向抗剪强度较素土显著提高;棉质纤维改性黏土环刀贯入阻力在棉质纤维含量（质量分数）为0.6%时达到峰值,化学纤维改性黏土环刀贯入阻力随化学纤维含量增加呈单边增长趋势;棉质纤维改性黏土比化学纤维改性黏土发生更大的吸水膨胀;伴随纺织纤维的适量植入,改性黏土的CBR值较素土有所提高;为减少吸水膨胀量,需要对改性黏土增强压实.相比于棉质纤维,化学纤维更能改善黏土的力学性能.