不同黏性土的残余强度及其抗剪强度指标特性研究

利用环剪仪系统地研究了17种不同塑性指数的饱和黏性土在不同固结状态下的残余强度的变化规律,分析了当前法向应力、超固结比、塑性指数和多级剪切方式对残余强度的影响,重点给出了大变形条件下的抗剪强度指标随塑性指数的变化规律及实用公式。试验结果表明:残余强度随当前法向应力的增大而增大;超固结比对残余强度没有显著的影响;随着塑性指数的增大,残余强度逐渐减小;残余强度在较小的当前法向应力水平下具有明显的非线性;在大变形条件下,残余内摩擦角随塑性指数的增大而减小;最后给出了残余内摩擦角与塑性指数的函数关系式。     

岩石直剪峰后曲线与抗剪强度参数关系探讨

对多组泥岩、白云岩和灰岩试样进行直剪试验,利用不同法向应力下峰值剪切强度求得其抗剪强度参数(内摩擦角和黏聚力c)。通过对剪应力–剪切位移曲线的进一步分析,发现峰后曲线和抗剪强度参数有以下关系:(1)峰值剪应力与残余剪应力之间的剪应力跌落值近似等于黏聚力c;(2)残余剪应力和法向应力关系可近似用内摩擦角来描述。将2种方法求得的抗剪强度参数进行对比,结果表明:在法向应力满足一定条件时,利用峰后曲线求得的抗剪强度参数可作为岩石的抗剪强度参数的近似值。基于对以上现象的理论分析,提出一种利用峰后曲线计算岩石的抗剪强度参数的近似方法,并给出该近似计算方法的具体计算过程。该方法较直观地解释了岩石直接剪切试验峰后曲线的物理意义。     

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。     

不同饱和度下黏粒含量对土体强度特性的影响

通过对山东东明某风电场细粒土进行不同饱和度、不同黏粒含量的直剪试验,研究了土体剪应力-剪切位移关系及抗剪强度的变化规律。结果表明:细粒土在低饱和度下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,脆性破坏;高饱和度下呈应变硬化,塑性破坏;且土体内黏粒含量越多,剪应力-剪切位移曲线的应变软化行为越弱,应变硬化现象发生得越早;粉土随着饱和度的增加,抗剪强度持续下降无峰值,明显受黏聚力影响;粉质黏土和黏土随饱和度的增加,抗剪强度表现出先升后降的特点,受内摩擦角影响加大;细粒土中黏粒含量不同,土体抗剪强度受饱和度影响的程度和形式便不同。     

海积软黏土的强度特性与桩土界面剪切速率效应

针对中等结构性的海积软黏土,开展了剪切速率影响下原状土的三轴CU试验与软黏土–钢管桩环剪试验,分析了其抗剪强度与桩土界面特性的演化规律,并对桩周土剪切后再固结的界面性状进行了模拟试验。结果表明,该土样的抗剪强度与内摩擦角均随剪切速率的增大而单调增大,而黏聚力则相反;发现在不排水条件下,桩土接触界面的峰值强度与摩擦角随着剪切速率的增大也随之增大,应变软化现象更加明显,但相应的残余强度与摩擦角变化甚微;桩周软黏土历经剪切大变形重新固结后,桩土界面的强度性状呈现出峰值强度降低与残余强度增大的特征。     

土的塑性指数与抗剪强度指标回归方程的建立

文中对土的塑性指数与抗剪强度指标的关系运用回归理论建立了回归方程,土工试验中可运用该方程对三轴试验在固结不排水试验条件下的内摩擦角(ψ)通过土的塑性指数(IP)进行预测和控制.     

季冻区典型土类抗剪强度冻融修正系数研究

目前冻融循环下土抗剪强度变化规律尚无统一认识,工程上也缺少计算依据。选取季冻区3种代表性土类,黏土、粉质黏土和粉土质砂,采用新的制样标准,通过三轴试验,发现冻融循环下土抗剪强度指标变化模式和规律,定义了冻融循环修正系数,以未经冻融循环的抗剪强度指标为基准,并给出冻融循环下典型土类抗剪强度计算公式。结果表明:冻融循环试验中试样制备不能采用常规土样制备标准,否则试样密度离散性被放大,导致试验结果很容易出现离散而没有规律性;冻融循环下黏土、粉质黏土、粉土质砂黏聚力呈指数下降,而内摩擦角随着冻融循环次数的增加呈指数增加,但具体表现不同。冻融循环下粉土质砂黏聚力降低约20%,内摩擦角增加约10%,受冻融影响较少,冻融稳定性较好;粉质黏土黏聚力降低约55%,内摩擦角增加约20%,冻融稳定性次之;黏土黏聚力降低约70%,内摩擦角增加约40%,受冻融影响最大,冻融稳定性最差。     

高应力状态砂土界面抗剪强度的试验研究

通过在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上所进行的直接剪切试验研究表明高应力作用下砂-砂、混凝土-砂的抗剪峰值强度与正应力、残余强度与正应力之间的关系,符合库伦强度准则(高应力作用下混凝土-砂的剪切特性呈现出软化现象,混凝土-砂的剪切特性呈现出硬化现象.基底对砂土的抗剪峰值强度准则影响较小,但对抗剪残余强度准则影响较大,界面残余抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关,法向应力较低时剪切破坏发生在砂土中,法向应力较高时剪切破坏发生在界面上).     

高应力作用界面剪切性质的试验研究

通过在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上所进行的不同土质与不同基底的界面剪切特性试验研究表明：高应力作用下不同结构接触面的峰值强度、残余强度与正应力之间符合库伦强度准则：基底性质对标准砂的抗剪峰值强度准则影响较小，但对其抗剪残余强度准则影响较大：混凝土界面下残余抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关，法向应力较低时剪切破坏发生在砂土中，法向应力较高时剪切破坏发生在界面上，而对于其他基底的剪切破坏始终发生在界面上：标准砂在剪切过程中的体积应变-剪切位移关系，呈现出应变硬化现象整体符合双曲线模型，表现为剪缩性。试验数据的直观分析和方差分析表明：对于残余强度和初始剪切刚度，法向应力是第一影响因素，其次是土体的性质，第三是界面的基底性质，剪切速率的影响最小。     

不同饱和度的粉质黏土剪切率效应环剪试验研究

以三峡库区树坪滑坡不同饱和度的粉质黏土为研究对象,以重塑样为试验土样,以环剪试验为研究手段,分析了剪切速率、法向应力、饱和度对粉质黏土强度的影响,得出:不同饱和度的土样都表现为剪切速率负相关,但法向应力对率效应的影响不同;饱和粉质黏土的残余抗剪强度,低法向应力作用下,剪切率效应不显著,高法向应力作用下,剪切率效应较为显著,研究成果为粉质黏土剪切速率相关性强度参数取值提供参考。     

剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度影响的试验研究

通过自行研制的大型恒刚度桩土界面直剪仪,进行6种剪切速率的黏性土混凝土界面剪切试验,探讨剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度的影响规律。结果表明:在黏性土混凝土界面,超孔隙水压力随着剪切速率的提高而增大;法向应力和剪切速率通过影响超孔隙水压力大小,决定黏性土混凝土界面剪切峰值强度和剪切破坏位移的大小;剪应力剪切位移关系曲线由基本一致变化到一定范围内产生偏离,且法向应力和剪切速率越大偏离越显著,并出现明显的应变软化现象;剪切速率从0.4mm/min增加至5.0mm/min,黏性土混凝土界面抗剪强度减小幅度增大,摩擦系数减小0.1,有效黏着力的变化介于0.81～5.93kPa之间。     

北山花岗岩在三轴压缩条件下的强度参数演化

 采用MTS815岩石力学试验机对北山新场深部花岗岩进行三轴循环加、卸载试验,研究岩石强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb相关理论推导与分析,探讨岩石发生屈服后的强度变化规律。在分析不同围压条件下岩石全应力–应变曲线的基础上,以塑性剪切应变为塑性参数,建立北山花岗岩黏聚力、内摩擦角和剪胀角随塑性参数变化的数学模型。研究结果表明：(1) 在损伤应力点,岩石塑性剪切应变接近于0,损伤应力可作为北山花岗岩塑性参数的零点,其亦可作为岩石强度参数演化的起点。(2) 在损伤应力点后,岩石黏聚力随塑性参数的增加呈指数函数形式衰减并最终趋近于0;内摩擦角随塑性参数的增加以对数正态函数的形式表现出先增加后减小的趋势,且岩石残余内摩擦角值与起始内摩擦角值接近。(3) 损伤应力后的岩石剪胀行为与峰后剪胀行为相似,剪胀角随着塑性参数和围压的增加而不断减小,且对低围压条件更为敏感。(4) 将建立的模型嵌入到数值模拟工具中,通过模拟岩石三轴压缩试验,可证实模型的准确合理性。     

某小区岩质边坡含软弱夹层结构面抗剪强度试验研究

结合细粒土室内直剪试验,并在剪切试验下研究了不同的粗粒含量(0%、20%、40%、60%)、不同含水率(12%、18%、20%)以及不同厚度(2、5、8mm)的软弱夹层土抗剪强度参数特性。试验结果表明,室内常规直剪试验测得的软弱夹层土的粘聚力C偏高,内摩擦角φ偏低,常规小直剪测得的综合摩擦系数f值高于软弱夹层土在岩块中的表现。便携式直剪的剪切强度随含水率增加逐渐降低,小直剪的剪切强度随含水率的增加先增大后减小,中间界限含水率值为18%;两种试验方法对粘聚力的影响规律是不同的,含水率的增加使内摩擦角发生不同程度的降低。在相同的法向应力下,随着厚度的增加,剪切强度呈现不同程度的降低;并随着厚度的增加,摩擦系数f大体呈逐渐减小趋势,当厚度超过一定值(大概8mm)后,摩擦系数f趋于稳定随着粗粒含量的增加,剪应力大体都呈现逐渐下降的趋势,在较大法向应力下,剪应力值趋于稳定。     

软黏土地基土体抗剪强度若干问题

针对不少土力学教材和规范规程认为由 UU 试验得到的是饱和黏性土的抗剪强度指标,将黏性土不排水抗剪强度视为土的抗剪强度指标的错误概念,首先分析了土的抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别,然后通过分析三轴固结不排水剪切试验和土的抗剪强度指标的测定,三轴不固结不排水剪切试验和土的不排水抗剪强度的测定,讨论了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。通过软黏土地基中土体的抗剪强度及测定方法的讨论,再次说明了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。最后提出岩土工程稳定分析四者相匹配原则。通过讨论分析,澄清了一些模糊概念,有利于提高岩土工程分析水平。     

路基压实粉质黏土水平残余应力估算方法探讨EI北大核心CSCD

路基填土经压实后会产生残余应力,对路基结构的强度、变形和稳定性影响较大。采用自制的试验装置,开展压实粉质黏土在侧限条件下的水平残余应力测试,分析其随压实度的变化规律;根据反映土体抗剪能力的黏聚力和内摩擦角分量c(x),φ(x)与剪切位移x的非线性关系,基于Mohr-Coulomb准则,提出以黏聚力分量峰值cm及对应内摩擦角分量φf为关键参数的路基压实土水平残余应力分析模型及估算方法,并对估算结果的可靠性进行了误差分析。研究表明:路基压实土产生残余应力的力学实质是紧密接触的土颗粒间存在的摩阻锁固效应,其值随土体压实度提高呈折线型加速增大趋势;土体抗剪能力特征值cm,φf所代表的微剪切变形状态,能较好地反映路基土压实卸荷后微回弹变形条件下的残余应力状态特征;由水平残余应力分析模型获得的计算值与测试数据吻合较好,平均值误差约6.30%;研究成果可为深入分析路基填土压实状态的应力特征和工程性质提供参考。     

不同温度下饱和黏土抗剪强度试验研究

通过开展不同温度下土的三轴剪切试验,获得了不同围压、不同温度下饱和黏土的应力-应变特性曲线,分析了温度对饱和黏土强度特性的影响,讨论了三轴抗剪强度与温度、围压的关系。结果表明:不同温度和围压下试样的剪切曲线均呈现较为明显的温度硬化形态;随温度的升高,黏性土的c,φ值均有所减小,土的强度降低;软黏土抗剪强度的温度效应与试样所受的围压有一定的关系,围压越大其温度效应越明显。     

粉质黏土与混凝土结构接触面的力学特性研究

为了研究粉质黏土与混凝土接触面作用的力学特性规律,运用大型直剪仪进行了粉质黏土与混凝土接触面的直剪试验,得到了在不同法向应力(5 kPa、20 kPa、50 kPa、100 kPa、150 kPa)下,土体的不同含水率(12%、14%、16%)对力学特性的影响。结果表明:(1)在同一含水率条件下,桩土接触面的抗剪强度随着法向应力的增大而呈现同幅度增大。(2)在同一法向应力条件下,随着含水率的增加,抗剪强度及初始切线模量呈现下降的趋势。(3)粉质黏土与混凝土接触面抗剪强度满足摩尔-库伦强度准则。     

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。     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

基于大型直剪试验的高炉矿渣粉煤灰混合料力学特性研究

依托包钢新体系2 250 mm热轧车间的地基处理工程对混合料的力学特性进行研究;借助大型直剪仪对不同围压和含水率的混合料进行直剪试验,分析了混合料在不同条件下的抗剪强度、力学参数以及从混合料剪切“翻滚 跳跃”现象的角度对相应的剪应力 剪切位移关系曲线上下波动情况进行分析;通过线性回归分析得到含水率与粘结力和内摩擦角的关系曲线。结果表明:当含水率相同时,随着法向应力的增加,混合料的抗剪强度峰值逐渐增大;相同法向应力作用下,随着含水率的增加,混合料的抗剪强度逐渐降低;随着含水率的增加,粘结力和内摩擦角逐渐降低,并且含水率的变化对粘结力的影响程度较内摩擦角大;当剪切位移处于试样长度的1/60~1/10时,剪切“翻滚 跳跃”现象最为明显,相应的剪应力 剪切位移曲线所出现的上下波动幅度也最大。