密实度及有荷干湿循环对土-水特征曲线的影响

鉴于土-水特征曲线在非饱和土的研究中具有重要意义,采用Tempe压力膜仪和多功能土-水特征曲线试验仪,研究了密实度及固结压力下干湿循环对非饱和重塑粘土的土-水特征曲线的影响,并利用Van Genuchten模型对试验结果进行曲线拟合。结果表明,土体密实度越大,所受固结压力越大,则土体的进气值越大,失水速率越小,残余含水率越大;在固结压力下的干湿循环过程中,脱湿曲线失水速率越小,进气值越大,随干湿循环次数的增多,因土体孔隙发生改变,脱湿曲线的进气值呈增大趋势,且回滞环逐渐减小。     

含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响

基于土体Mohr-Coulomb准则做了重塑土直剪试验,获得了不同含水率和干湿循环次数下粘性土抗剪强度参数及其变化规律,即随着含水率的增加,粘聚力先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,粘聚力先剧烈下降后趋于稳定,内摩擦角变化较小;含水率和干湿循环次数的增加,均使得土体抗剪强度降低。将试验结果应用于边坡稳定性计算中表明,含水率增加会导致边坡稳定性系数急剧下降,干湿循环次数增多也会导致边坡稳定性下降,但循环5次后,边坡稳定性基本保持不变。     

崩岗区残积土抗剪强度试验研究

以江西省赣州市崩岗侵蚀区的土样为试验样本,通过对不同含水率、干密度、石灰含量、养护时间、干湿效应影响下的崩岗区残积土进行直剪试验,研究崩岗区土的抗剪强度特性,并分析崩岗侵蚀的机理。结果表明,含水率增加、干密度降低及干湿循环次数增加均会使土样的抗剪强度降低;掺入石灰能提高土样的抗剪强度,且石灰含量和土样的养护时间与土样的抗剪强度成正相关。     

固化淤泥的持水特性研究

为满足固化淤泥作为土工材料用于施工时施工工艺的要求,研究非饱和固化淤泥的持水能力非常必要。结合离心机法与滤纸法的优势,采用联合测定法获得龄期为56d的固化淤泥的土水特征曲线,从孔隙水转化的角度分析了水泥掺量对固化淤泥持水特性的影响。试验结果表明,固化淤泥的持水特性随水泥掺量的增加而增加;随着水化产物的增多,土水特征曲线的空气进入值不断增大,脱水速率不断减少。     

掺砂粒径分布对泥质粉砂岩填料抗剪特性的影响

掺入不同粒径硬岩颗粒是软岩地层填方区改良软岩填料抗剪特性的重要方法。设定同粒径级配与单一粒径2类改良方式共32组试验,对比改良前后土料剪应力-剪切位移曲线,得到土料峰值剪切强度、破坏强度、粘聚力及内摩擦角等抗剪参数变化规律。试验结果表明,低应力条件下泥质粉砂岩土料受剪切作用而存在应变软化现象;掺入同级配砂粒后泥质粉砂岩土料内摩擦角随掺砂比例增加呈逐渐增大趋势,粘聚力先减小后缓慢增大;法向应力200、300kPa时,单一粒径替换后土料峰值剪切应力随掺砂中值粒径增加而缓慢增大并趋于稳定,内摩擦角随中值粒径值增大呈急剧上升后缓慢降低,在0.75 mm处取得极值;粘聚力呈先减小后逐渐增大趋势。可见采用粘聚力及内摩擦角等参数评估掺砂改良泥质粉砂岩土料抗剪特性时需注意粒径分布所引起的强度参数变化。     

SH固化黄土的土—水特征曲线试验

为提高黄土的强度和稳定性,采用新型高分子材料SH固化黄土,就固化黄土的击实、液塑限特性和土—水特征曲线进行试验研究。结果表明,固化黄土的最优含水率随SH掺量的增加而增大,而最大干密度则呈减小趋势;SH掺入后,黄土的液塑限、塑限指数均明显增大,但液限、塑性指数随SH掺量的增加先增后减;固化黄土的土—水特征曲线随着干密度的增大由陡变缓,干密度不变时,相同基质吸力下,SH掺量大的试样体积含水率大,固化黄土持水特性强,水稳定性高。     

近海含气黏土力学特性试验研究——以嘉兴1号海上风电场为例

海洋细粒沉积物中含有相对较大的生物气气泡,初始水深影响气泡存在状态,进而影响含气土强度,导致土体的强度可能增大也可能减小。对嘉兴1号海上风电场现场取土进行重塑,开展一系列不排水三轴剪切试验,旨在比较具有相同固结压力但初始孔隙水压力（与水深有关）不同条件下的含气土的剪切特性。研究发现改变初始孔隙压力,含气土表现出不同的不排水抗剪强度,含气土试样中由剪切引起的超孔隙压力大小取决于初始水深,其可低于具有相同固结压力下的饱和试样（由于在低初始孔隙压力下部分孔隙水进入到相对较大的气泡）,或高于饱和试样（与高初始孔隙压力下相对较小的气泡破裂有关）。因此,在相对较低的初始孔隙压力条件下,气泡的存在有利于增加土体的不排水抗剪强度,反之则会降低土体的不排水抗剪强度。但重塑含气土的临界应力比不受初始孔隙水压力的影响。     

干湿循环对土体级配分形特性影响分析

为分析粗粒土受水体干湿循环作用时颗粒级配演化规律,采用颗粒筛分试验统计干湿循环作用后土体颗粒粒径分布,引入颗粒质量-粒径分形模型计算粒径分形曲线(GFC)及分形维数(D),揭示了D随围压及干湿循环次数变化的规律,量化了干湿循环作用对粗粒土D的影响,并建立了计算方程。结果表明,等效替代缩尺法对GFC及D影响较小;制样及筛分过程导致D增大0.63%,室内试验方法引起粗粒土颗粒破碎效应不可忽略。低围压条件下(围压小于0.60MPa),D随围压增大及干湿循环次数增多而增大,剪切作用及水体干湿循环作用加剧了粗粒土颗粒破碎效应。所建粗粒土D计算模型为评价干湿循环对涉水工程填筑土体级配劣化效应提供了依据。     

膨胀土干湿循环作用下的动力特性试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的动力特性,对干湿循环条件下膨胀土进行动三轴试验,研究了围压、干湿循环次数、振动次数对于膨胀土动弹模量、阻尼比的影响规律。试验结果表明,土体在动荷载作用下的变形分为稳定型和破坏型,稳定型土体的动弹模量随振动次数增加而略有增加,阻尼比则有减小趋势,破坏型土体在较少的振动次数下很快达到破坏应变。建立了膨胀土的累积变形预测模型,可用于分析土体的累积变形随振动次数的变化规律。不同动应力条件下,土体的滞回圈形态从稀疏到密集,面积逐渐减小,较大应力作用下滞回圈的高度随振动次数的增加逐渐降低。首次干湿循环后对土体的影响最为显著,随后影响趋势逐渐减弱,随着干湿次数的增加,相同应力条件下土体需更多的振动次数才能保持稳定。     

考虑饱和度影响的红壤土抗剪强度模型及应用

鉴于降雨入渗过程中土体饱和度变化对库区边坡稳定性的影响,基于Bishop非饱和土抗剪强度理论和van Genuchten土水特征曲线模型,建立了直接考虑饱和度影响的多参数土体抗剪强度理论模型,并采用三峡库区红壤土设计了土水特征曲线试验和三轴剪切试验,获得了基质吸力和抗剪强度随饱和度变化的试验结果,进而验证了模型的合理性。结果表明,模型预测值与试验实测值的吻合度较好,建立的模型能较好地预测三峡库区红壤土的抗剪强度。进一步分析可知,红壤土抗剪强度指标——粘聚力和内摩擦角均随饱和度的增加呈非线性递减;在净总应力一定的情况下,红壤土抗剪强度随饱和度的增加呈对数关系递减。     

库水位往复升降引起的软岩干湿循环损伤特性试验研究

鉴于水敏性较强的软岩岸坡在库水长期浸泡及水位往复升降引发的干湿循环作用下更易发生失稳现象,以云南省某水利工程为例,采用室内压缩、SEM试验及理论分析方法探讨了干湿循环效应下的软岩强度及损伤机制。结果表明,多次干湿循环后岩体微观结构完整性遭到严重破坏,结构疏松;岩体力学强度与循环次数呈凹二次函数下降关系;干湿循环造成了岩体内部损伤的逐步积累,衰减趋势显示初次循环时岩体劣化最为显著,且粘聚力相比于内摩擦角受到的影响更为严重;循环多次后岩体损伤变量值逐渐趋近极限,随着围压的逐步增大,岩样结构遭到破坏。     

循环孔隙水压后的混凝土动态损伤特性研究

利用10MN大型多功能静动力三轴仪对经历不同循环孔隙水压(0、1、3、5、7 MPa)作用后的混凝土进行不同应变速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)s~(-1))下的压缩试验,分析其力学特性,并基于改进的能量法损伤表达式研究了不同应变速率对混凝土损伤发展的影响。结果表明,当应变速率较低时,混凝土的峰值应力、峰值应变随循环孔隙水压力值的增大呈减小趋势,损伤曲线比较分散,且增加循环孔隙水压力混凝土损伤将提前;当应变速率较高时,峰值应力、峰值应变呈现不同程度的上升,曲线较为集中,增加循环孔隙水压力使混凝土的损伤发生滞后。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

考虑变形效应的重塑黄土持水曲线及非饱和渗透系数函数

为研究考虑变形效应的重塑黄土持水特性与非饱和渗透特性,以兰州重塑黄土为试验土体,首先测试了不同孔隙比重塑黄土的持水曲线,并用考虑变形效应的持水曲线模型进行拟合;然后测试了浸水饱和试样的饱和体积含水率和饱和渗透系数,获得了孔隙比和饱和体积含水率的关系及孔隙比和饱和渗透系数的关系,进而应用间接法获得了考虑变形效应的非饱和渗...     

不同饱水强度灰岩应变及微观孔隙分布特征研究

为揭示饱水强度对灰岩应变和微观孔隙分布特征的影响,对四组灰岩进行了强制饱水试验、单轴压缩试验、压汞试验,测得了应力—应变和压汞曲线。结果表明,与低饱水试样相比,高饱水灰岩的压密阶段相对延长而弹性阶段相对缩短;饱水强度显著降低了灰岩脆性而未对破坏类型造成较大影响,以剪切破坏为主;随饱水强度增加,平均峰值强度和平均弹性模量分别呈指数和对数衰减,闭合应力呈指数增加;进汞量—孔径曲线呈三次函数变化,小孔隙区域、中孔隙区域和大孔隙区域的孔径分界点为2 000、30 000nm,中型孔径孔隙决定孔隙度和损伤程度;单位质量进汞体积累计量随饱水强度呈一阶指数增加。     

重塑黄土强度试验研究

为探讨重塑黄土强度特性,通过直剪固结快剪试验分析了重塑正常固结土样在不同含水率和干密度下的强度特性,并通过卸载、直剪快剪试验探讨了含水率与超固结比对超固结土强度的影响.结果表明,含水率与超固结比为影响重塑超固结黄土抗剪强度的重要因素,严格控制黄土相关指标是确保工程稳定的基础.     

不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验研究

库水位升降会使不同高度、不同水位线下岸坡岩石的水赋存环境不同,受到的水-岩作用类型亦不同,为此开展了不同水-岩作用下岸坡岩石力学特性劣化试验。结果表明,岩样的抗压、抗拉强度均随试验周期的增加而减小,呈先快后慢的劣化趋势;随着水-岩作用周期的推进,岩样在抗压和抗拉试验中,剪切破坏特征愈发明显;岩样微观结构由致密逐渐向疏松多孔、多裂纹的结构过渡;不同水-岩作用下,岩样的力学特性和微细观结构劣化程度表现为热湿循环作用>干湿循环作用>长期浸泡作用。结果对基于水-岩作用分区的岸坡长期稳定性分析提供了新思路。     

某水电站坝址河床覆盖层大型原位直剪试验

坝基覆盖层具有很强的原位结构特性,易被扰动,取原状土样进行室内试验很难实现,重塑土样又难以反映其原位结构,故室内试验很难全面反映覆盖层的原位工程力学特性。采用新型直剪试验法在大渡河干流某水电站坝址进行了表层覆盖层原位直剪试验,该方法用链条张拉剪切框使试样受剪,克服了剪切框内壁摩擦对剪切面正应力的影响,从而能精确地测定出试验抗剪强度。试验测得的覆盖层抗剪强度处在地质报告建议值范围内,且略小于室内试验测得的强度。结果表明,新型直剪试验法能够较好地适用于覆盖层原位强度指标的测定,可为工程设计提供客观、合理的依据。     

砂卵砾石料变形与强度特性三轴试验研究

对不同密度的某砂卵砾石料试样进行了三轴固结排水剪切试验,研究了密度对砂卵砾石料强度、应力应变性质的影响。结果表明,随密度的增大,试样的强度指标呈增大趋势;不同围压下,随密度的增大,破坏时的轴向应变具有减小的趋势,且在低围压下这种趋势较明显;密度越大,试样的剪胀性越强,发生相变时的轴向变形和体积变形越小;试样发生相变时的应力水平一般大于0.5,因此在对高土石坝进行应力变形分析时应合理考虑粗粒土的剪胀性。     

三种粗粒土强度非线性描述方法的对比研究

为比较三种粗粒土强度非线性描述方法的优缺点及适用性,通过三轴试验研究了初始孔隙比和围压对粗粒土峰值强度的影响,并对三种常用的强度非线性描述方法进行了对比分析。结果表明,粗粒土的峰值强度随着初始孔隙比、围压的增大而减小,表现出显著的非线性;邓肯—张模型中的内摩擦角非线性公式和基于临界状态应力比的峰值应力比公式只能描述围压对峰值强度的影响,扩展后的公式能够同时反映初始孔隙比和围压对峰值强度的影响,且描述效果较好、稳定性较高;基于状态参量的峰值应力比的描述方法,理论清晰,效果较好,但对于粗粒土临界状态的描述还需进一步深入。研究成果可为公式选用提供参考。