含水率对青海地区原状黄土力学性能的影响

为了研究青海地区原状黄土在不同含水率下的力学特性,利用英国GDS标准应力路径试验系统对原状黄土进行了不排水三轴试验,并且对偏应力-应变关系进行了归一化分析。建立了考虑含水率和围压影响的归一化偏应力-应变关系,通过计算结果和试验结果对比得出归一化的偏应力-应变关系,预测原状黄土的偏应力-应变关系。结果表明:试样偏应力-应变曲线呈应变硬化型。而且,在相同的围压下,试样最大偏应力随着含水率的增加而减小;弹性模量随着围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小;黏聚力随着含水率的增加降幅比较大,内摩擦角变化很小。通过拟合黏聚力与内摩擦角随含水率变化曲线得到以含水率为变量的库仑抗剪强度公式,对青海地区实际工程设计以及地基处理具有一定的参考意义。     

粉质砂土的土-水特征及一维应力变形试验研究

浅层非饱和土的力学特性与其土-水特征密切相关,研究自重应力作用下土体的土-水特征曲线及一维应力变形对于边坡、基坑等工程的稳定性分析具有重要意义。采用应力相关的压力板仪对西南某地区的粉质砂土进行了干燥试验及k₀固结试验。结果表明:在较低的竖向应力状态下,应力大小变化对粉质砂土的土-水特征曲线影响不大;在一定的净竖向应力状态下,粉质砂土的体积应变随吸力的增加呈线性增大;在一定的吸力状态下,粉质砂土的k₀固结变形是非线弹性的,净竖向应力越大,土体的体积应变越大,孔隙比越小。     

陕西子洲原状黄土平面应变试验研究

采用多功能三轴压缩仪对陕西子洲原状黄土进行常规平面应变试验及单侧限平面应变试验,分析含水率、围压及侧限条件对原状黄土强度的影响,结果表明:除土样在低含水率、小围压条件下产生脆性破坏外,原状黄土的应力应变关系曲线大多呈强硬化型;在围压一定的情况下,含水率越大,达到同一应变时的主应力差越小,含水率对黄土的结构强度起削弱作用;在含水率一定的情况下,围压越大,黄土的强度越大,达到同一应变时主应力差越大,围压对黄土的结构强度起增强作用;单侧限条件下,土样的应力应变曲线与双侧限呈现相同规律,且同荷载下单侧限土样变形大于双侧限条件下的变形;一定含水率范围内,随着含水率的增大,黏聚力减小,内摩擦角变化幅度不大。     

岩石力学特性的速率效应

本文通过三峡石英闪长岩为代表的致密岩石和葛洲坝砂岩为代表的疏松岩石,应变速率在10~(-6)～10~(-2)(1/秒)量级范围内测得的σ～ε曲线分析指出,速率效应对岩石力学特性影响随不同岩石而异。文中着重分析了高孔隙率砂岩,在静力试验范围内不同应变速率下试件的应力应变性状;得出了应变速率对破坏应力影响的指数关系式;并进一步指出不同应变速率对裂纹扩展应力影响比对破坏应力影响尤为明显。与此同时,还阐述了影响机制,指出速率效应实质上是粘性效应和断裂效应。对所研究的砂岩,通过松弛特性试验表明,主要表现为断裂效应。     

考虑体积变化的非饱和膨胀土土水特征

为探讨吸力作用下膨胀土体变特征对土水特征的影响规律,开展了一系列完整的脱湿阶段试验,获得了5种不同初始孔隙比的荆门压实膨胀土各级吸力下的重力含水率与体积变化。试验结果表明：不同初始孔隙比下的重力含水率一吸力曲线有交叉与聚拢现象;体积含水率一吸力曲线的交叉现象更为显著;而饱和度一吸力曲线未出现交叉,相同吸力下初始孔隙比大的土样具有更低的饱和度,体现出土水特征与体变特征的耦合效应。基于试验成果,从土的基本体积一质量关系出发,以初始孔隙比与吸力为变量,在一个统一的框架内,构建了吸力作用下的体变方程、分别用重力含水率与饱和度表征的土水特征曲线方程,该方程能够描述任意初始孔隙比条件下膨胀土干缩过程中重力含水率、孔隙比与饱和度随吸力的变化规律。     

孔压影响下坝基开挖岩体卸荷力学特性试验研究

坝基开挖及库水渗透作用严重影响重力坝的长期安全运行。以某重力坝坝基开挖卸荷岩体为对象,进行开挖卸荷作用及孔压渗透影响下的室内力学试验,开展了确定同组试样所能承受最大围压的预加载分析,得到了孔压渗透影响下不同卸荷速率条件的应力-应变曲线和分级卸荷应力-体积应变曲线。研究结果表明:卸荷阶段,应力-应变曲线斜率随着卸荷速率增加而逐渐升高;卸荷速率越快,试样发生破坏时的围压值越小,峰值强度提高,弹性模量劣化;相同孔压作用下,卸荷速率越快,孔压渗透量越大,试样侧向体积扩容现象越明显;破坏时产生的张拉裂纹越多,脆性破坏特征显著,孔压渗透降低了试样裂隙面上的有效应力,是加速试样发生破坏的主要因素。     

循环加载下塑性混凝土的应力-应变曲线分析

通过设置4组配合比浇筑圆柱体和棱柱体试件,进行了抗压强度和弹性模量试验。试验分析了应力-应变曲线、预压段和未预压段以及循环段的应力-应变曲线的特点,比较了预压段与未预压段的应力-应变曲线。通过对曲线斜率的分析,了解试件孔隙存在的微观性,明确预压时循环次数对应力-应变曲线的影响。试验结果表明:塑性混凝土应力-应变曲线的上升段较普通混凝土有明显的不同,预压段的应力-应变曲线的斜率先增加后减小,而未预压段的曲线斜率一直增加。同时,可以宏观地明白试件内部孔隙存在的微观性,得出预压次数对应力-应变曲线的影响并不大。所得出的结论对塑性混凝土今后的科学研究与工程应用具有一定的借鉴。     

黄河大堤中牟段填筑土性质研究

研究黄河堤防浅层填筑土体组成及力学性质,为堤防加固、治理提供基础性资料。通过对黄河大堤中牟段填筑土进行固结排水三轴剪切试验,主要研究不同压实度和围压条件下的应力~应变、体积应变关系特征及压实度对抗剪强度指标的影响规律。试验结果表明:无论压实度大小,浅层填土饱和试样在不同围压条件下应力~应变关系基本上均表现出应变硬化型,随围压增大,压实度对曲线影响减小;体积应变关系均呈现剪缩性,围压大小的不同使压实度对试样的剪缩性具有显著差异,低围压,压实度越大剪缩性越小,高围压时,压实度越大剪缩性反而越大;随压实度的变化,浅层填土黏聚力变化规律不明显,而其内摩擦角随压实度的增加而增大。     

平面应变条件下黄土各向异性试验研究

为弄清原状黄土在不同剪切方向角下的强度变形规律,利用平面应变仪,并考虑原状黄土各向异性,对取自陕西泾阳的原状黄土进行了不同剪切方向角、固结围压、含水率条件下的平面应变试验。试验结果表明:平面应变条件下,土体应力应变曲线为硬化型;随着围压增大及含水率减小,原状黄土强度显著升高;随着主应力角增加,应力应变曲线更低缓,呈现弱硬化型,而且土体初始剪切模量也有所降低;土体凝聚力与内摩擦角随主应力角的增大而显著减小,不同主应力角下,含水率对凝聚力的影响比对内摩擦角的影响要大;破坏主应力差随主应力角、含水率的增大而减小。     

水压循环作用下砂岩损伤本构模型研究

针对三峡库区水位反复升降作用下岩体质量劣化易致边坡及地基失稳的问题,以三峡库区典型砂岩为研究对象,利用岩石全自动多功能三轴流变仪开展了不同水压循环作用次数下砂岩力学特性试验研究。结果表明:水压循环次数越多对砂岩试样造成的损伤越大;根据水压循环过程中岩体的应力应变关系曲线特征,借助损伤理论及Weibull概率密度函数,建立了考虑砂岩损伤效应的损伤统计本构模型。对比分析表明:该模型与试验曲线符合较好,能够较好的反映水压循环作用对砂岩的损伤效应;随着水压循环作用次数的增加,Weibull分布参数F和m均逐渐减小; F与围压之间呈指数关系,而m与围压之间呈负指数关系,揭示了水压循环作用下岩样宏观强度逐渐降低的特性。研究成果对库区边坡及地基在水压循环作用下的稳定分析具有一定的参考价值。     

围压和密度对粗粒料临界状态力学特性的影响

粗粒料的力学特性不仅取决于有效围压,还与密实程度密切相关。通过4组不同初始干密度粗粒料的大型三轴固结排水剪切试验,研究了围压和密度对粗粒料临界状态力学特性的影响。试验结果表明:软化型应力应变曲线破坏状态偏应力大于相变状态偏应力,而相变状态偏应力与临界状态偏应力较为接近;不同围压、不同密度的试验,随着剪切的进行,偏应力与平均正应力的应力比逐渐趋向于临界应力比,软化型试验应力比曲线呈单驼峰型形态,硬化型试验应力比曲线呈爬升型形态;临界孔隙比随临界平均正应力的增大而减小,随初始孔隙比的增大基本呈线性增大。研究成果可为特征状态参数研究和临界状态本构模型的建立提供依据。     

干湿循环条件下干燥应力历史对粉质黏土饱和力学特性的影响

以大连地区典型粉质黏土为研究对象,对经历不同干燥应力历史的粉质黏土试样在饱和条件下进行了固结不排水三轴剪切试验。通过对各组试样固结不排水剪切试验的应力-应变关系、孔隙水压力和有效应力路径等试验结果的对比分析,探讨了干燥应力历史对粉质黏土饱和力学特性的影响。固结不排水三轴剪切试验结果表明:干湿循环过程中粉质黏土在饱和条件下的力学特性变化与历史干燥应力有关,历史干燥应力越大,土体在饱和条件下的力学特性变化越明显。相同围压条件下,干湿循环试样的初始剪切刚度比未经历干湿循环的原始试样要高,历史干燥应力越大,初始剪切刚度增长越明显。随着历史干燥应力的增加,干湿循环试样的应力-应变曲线逐渐由应变硬化转变为应变软化,孔隙水压力的发展由先增加后减小转变为孔压持续增长,有效应力路径逐渐由"S"型转变为向左下方发展。干湿循环过程引起了土体的不可逆体积压缩和微裂隙的发展,进而影响土体的饱和力学特性。     

考虑体积变化的非饱和膨胀土土水特征

为探讨吸力作用下膨胀土体变特征对土水特征的影响规律，开展了一系列完整的脱湿阶段试验，获得了5种不同初始孔隙比的荆门压实膨胀土各级吸力下的重力含水率与体积变化。试验结果表明：不同初始孔隙比下的重力含水率－吸力曲线有交叉与聚拢现象；体积含水率－吸力曲线的交叉现象更为显著；而饱和度－吸力曲线未出现交叉，相同吸力下初始孔隙比大的土样具有更低的饱和度，体现出土水特征与体变特征的耦合效应。基于试验成果，从土的基本体积－质量关系出发，以初始孔隙比与吸力为变量，在一个统一的框架内，构建了吸力作用下的体变方程、分别用重力含水率与饱和度表征的SWCC方程，方程能够描述任意初始孔隙比条件下膨胀土干缩过程中重力含水率、孔隙比与饱和度随吸力的变化规律。     

动荷载下深圳前海软土变形及微结构特征研究

为探讨轨道交通动荷载作用下软土变形特征,对深圳前海地区软土进行动三轴试验,并对土样进行电镜扫描,借助多种结构参数从微观角度解释动三轴试验中土样的变形机理。结果表明：围压为100~150 kPa、频率为0.5~1.0 Hz时,临界动应力比为0.2~0.3,但围压为100 kPa、振动频率为0.5 Hz时,临界动应力比为0.15~0.20。低于临界循环应力比的情况下,轴向应变的发展速率随动应力比增加而呈指数增加,围压越小、振动频率越小,轴向应变发展速率越大。通过对微观结构参数进行分析,发现围压的增加使得颗粒更加紧凑,颗粒更多地是被压密;动应力比和频率的增加则会使得土体颗粒更易发生破碎,孔隙更容易被较小的颗粒充填。     

含水率对加筋土强度影响的真三轴试验研究

在真三轴试验的基础上,比较分析了不同含水率对加筋土强度的影响,结果表明:加筋黄土的应力应变曲线均为强硬化型,中主应力比越大,土体抗剪能力越大;在中主应力比一定的情况下,含水率越低,达到相同变形所需要的偏差应力越大,含水率越高,偏差应力越小;黏聚力随中主应力比的变化比内摩擦角随中主应力比的变化更加明显.     

湿陷性黄土与膨胀土的分级增湿变形特性试验研究

对陕西张桥的湿陷性黄土和安康的膨胀土分别进行了分级增湿变形试验。根据试验结果分析了这两种土的应力应变关系曲线、增湿变形过程中基质吸力变化特点及增湿变形类型。分析表明，其两者的增湿变形应力应变曲线形态完全不同，湿陷性黄土的应力应变曲线明显分为压缩、湿陷变形和固结压密3段，并且在湿陷变形转变为固结压密时有一个明显的转点。膨胀土的应力则随变形增加呈衰减趋势，并且在增湿变形中以体积变形为主，剪切变形较少。湿陷性黄土和膨胀土在增湿过程中基质吸力变化亦表现出明显的差异，前者随含水率明显变化，随应力变化较小，而后者随含水率和应力的增加均有较大变化。最后提出湿陷性黄土的湿陷起始应力和膨胀土的膨胀应力两个概念，进一步合理分析了两者的特征力。     

冻融劣化混凝土的单轴动态力学特性研究

为研究不同冻融循环次数、不同加载速率下的混凝土的力学性能,对混凝土进行不同冻融循环次数(0次、10次、25次、35次、50次)不同加载速率(10~(-5)s、5×10~(-5)s、10~(-4)s、5×10~(-4)s、10~(-3)s)下的循环加卸载压缩试验。研究结果表明:(1)混凝土的质量随着冻融循环次数的增加而先增大后减小,呈二次曲线关系;(2)混凝土的峰值应力与应变速率的对数呈线性增长的关系,峰值应力及其对应变速率的敏感性随着冻融循环次数的增加而减小;(3)峰值应变随着加载速率的增加而增大,随着冻融循环次数的增加,峰值应变明显增大;(4)选用峰前服从Weibull统计分布函数,峰后服从Lognormal统计分布函数的混凝土动态损伤本构模型。     

红土镍矿尾渣三轴抗剪强度试验研究

抗剪强度指标的准确测定对尾渣堆场的设计和稳定性评价具有非常重要的意义。采用ＴＳＺ－２全自动三轴仪,开展了三种不同含水率条件下的红土镍矿尾渣试样固结不排水强度试验,确定了红土镍矿尾渣的应力－应变、孔隙水压力及抗剪强度指标的变化规律。试验结果表明:红土镍矿尾渣的应力－应变关系呈应变硬化型;尾渣含水率接近最优含水率时,孔压－应变关系表现出剪胀倾向,含水率为３１％时,孔压－应变关系表现出剪缩倾向;随着含水率的增加,尾渣的有效黏聚力逐渐减小,有效内摩擦角逐渐增大;尾渣的黏聚力受含水率影响较大。     

孔隙水压循环次数对混凝土损伤影响

历经不同孔隙水压循环次数（0,10,50和200次）后,进行了中低应变速率(10-4/s)下混凝土常三轴受压损伤特性试验研究,分析其峰值应力、应变和弹性模量等基本力学参数随孔隙水循环次数变化的关系。同时依据受压切线模量的退化定义了损伤变量,得到应力水平比 损伤曲线,对混凝土损伤特性进行了研究。结果表明:①历经不同孔隙水循环后,混凝土常三轴受压峰值应力和应变随循环次数的增加呈指函数增加的趋势;弹性模量随循环次数的增加呈幂函数减小趋势并逐渐趋于平缓。②历经不同孔隙水循环次数后,混凝土的损伤发展速度整体上均大于0次循环,且随着循环次数的增加损伤速度逐渐降低。③通过应力水平比 损伤曲线,将混凝土损伤演化过程分为3阶段:损伤起始阶段、损伤发展阶段和损伤失稳阶段,同时依据所求损伤变量数据,拟合构建了损伤随应力水平比的演化方程。④依据损伤3个发展阶段定义了损伤界点,分析了损伤界点和损伤3阶段的应力水平区间长度随不同循环孔隙水压次数的变化。分析表明,随孔隙水压循环次数的增加,损伤界点对应的应力水平先增后减。     

不同水压作用下的混凝土率效应试验研究

利用大型电液伺服多功能动静力三轴仪分析了准150 mm×300 mm的混凝土圆柱体试件在不同水压(0、2、5 MPa和10 MPa)、不同加载速率(10-5、10-4、10-3/s和10-2/s)作用下的力学与变形特性。试验结果表明,混凝土的峰值应力对应变速率的敏感性随围压的增大而增大,峰值应变随围压和应变速率的增大都呈增加的趋势;弹性模量随加载速率的增加总体呈增大趋势,随围压增大变化并不明显;吸能能力随应变速率的增大而增大,而随围压的增大呈先增强后减弱的趋势。