渗透吸力对饱和黏土变形－强度特性的影响

为了解孔隙溶液组分或浓度变化对土体强度特性产生的影响,进行了不同浓度ＮａＣｌ溶液饱和黏土的三轴固结排水剪切试验,结果表明：渗透吸力对黏土的变形－强度特性有明显影响,同一围压下,饱和黏土变形模量值和强度值随渗透吸力的增加并不是单调降低的,而是先降后升。盐溶液侵蚀可以改变黏土的孔隙状态和结构,从而影响剪切过程中变形和强度及破坏时间,认为土体强度除了与土颗粒自身强度有关外,还与土体结构有关。     

重塑高岭土渗透各向异性影响因素

为了研究软土渗透各向异性,以重塑高岭土为研究对象,利用三轴渗流仪对重塑高岭土展开一系列渗流试验,研究电解质类型、浓度及固结压力对软黏土渗透各向异性的影响,并从微观角度解释其作用机理。研究发现：1）高岭土颗粒为扁平状结构,在一维固结下颗粒趋向于垂直于主应力方向排列,重塑高岭土竖向剖面孔隙面积大于水平向剖面孔隙面积,这2个因素共同导致渗透各向异性比（水平渗透系数与垂直渗透系数之比）大于1;2）渗透各向异性比随固结压力增大而减小,主要是因为竖向剖面大孔隙较多,压力作用下竖向剖面孔隙面积减小幅度大于水平剖面孔隙面积减小幅度;3）马来西亚高岭土在高纯水下为絮凝状结构,在盐溶液下为散凝状结构,在高纯水下土体竖向剖面大孔隙较多,而在盐溶液下竖向剖面孔隙和水平向剖面孔隙较为接近,导致在高纯水下测得的渗透各向异性比在盐溶液下的测量结果大;4）在本试验条件下,电解质类型、浓度对马来西亚高岭土渗透各向异性比的影响均较小。     

含水率对残坡积土强度特性的影响

水对边坡土体的变形和强度有着重要的影响。通过对三峡库区某边坡残坡积土进行不同含水率下的直剪试验,研究含水率对其剪应力-位移以及强度的影响规律。结果表明:残坡积土在低含水率下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,在高含水率下呈应变硬化,且含水率较低时竖向压力对残坡积土的应力-应变曲线亦有影响,随着竖向压力增加,剪切软化现象逐渐减小;土体抗剪强度随着含水率的增大而呈非线性减小,减小的速率表现出先大后小的特征,土体塑限为其抗剪强度减小快慢的分界点;土体黏聚力随着含水率的增大呈二次多项式形式减小,土体内摩擦角整体上随含水率的增大而变小,但变化规律不明显。     

不同卸荷速率下天津滨海软土的力学特性研究

为了研究海积软土在不同剪切速率条件下的力学特性,采用WF应力路径试验仪进行了卸荷状态下不同加载速率的三轴固结不排水试验,探讨了卸荷状态下剪切速率对海积软土的变形特性、强度特性以及孔隙水压力变化规律的影响.试验结果表明:剪切速率对土体抗剪强度大小有明显影响,抗剪强度随着剪切速率的增大而增大.土体孔隙水压力的变化不仅与剪切速率有关,还与土体结构屈服有关.卸荷过程中黏聚力随剪切速率变化不明显,而内摩擦角随着剪切速率的增大而增大.     

生态袋与粘性土界面摩擦特性试验研究

生态袋与土接触面的作用特性对各类生态护坡工程的设计计算至关重要。通过利用TKA-DDS-20A型液晶微控中型土直剪仪,进行生态袋与粘性土界面摩擦特性试验,探讨土体压实度和含水率变化对生态袋与粘性土界面特性的影响。试验结果表明:生态袋与粘性土界面特性的应力-应变关系表现出典型的非线性特征,剪切强度随法向压力的增大而增大,界面特性服从摩尔-库伦强度理论;生态袋与粘性土之间界面特性因压实度和含水率的变化而异,其中受压实度影响变化的规律明显,随着土体的压实度增高,在生态袋与粘性土之间发生较小相对位移的情况下,界面剪应力增加显著。高含水率下,随着压实度增高粘性土与生态袋界面强度逐渐降低。     

酸碱溶液污染对黄土-混凝土界面剪切特性影响试验研究

为研究黄土工程中孔隙水被酸碱溶液污染对土-混凝土界面剪切行为的影响，对不同水化学溶液、浓度和法向应力下重塑黄土-混凝土界面进行系列剪切试验，探讨经历孔隙水酸碱污染下的土-混凝土界面剪切强度、摩擦特征指标等参数的变化规律.试验结果表明：孔隙水化学污染对界面剪切应力-水平位移曲线形态影响较小，均为应变硬化型，曲线形态符合双曲线模型，剪切模量随着水平位移的增大而呈指数型衰减的趋势；法向应力、溶液浓度和种类均对初始剪切模量有影响，随着浓度的增大，HCL溶液下的初始剪切模量减小，而NaOH溶液相反；HCL污染溶液随着浓度的增大，表观黏聚力增大，内摩擦角减小，NaOH溶液则相反，但总体剪切强度均呈现出碱液增强，酸液减弱的趋势.     

采动区扰动土-结构界面剪切特性的试验研究

基于采动区扰动土的变化规律,设计了不同初始孔隙比和初始饱和度的土样,模拟采动过程中土体物理性质的变化.采用DRS-1型高压直剪试验系统完成了扰动土与结构材料界面的直剪试验,分析了法向应力、初始孔隙比以及初始饱和度对界面剪切特性的影响.结果表明:界面剪切强度与法向应力、土样的初始孔隙比及初始饱和度密切相关.界面剪切强度与法向应力成线性关系,随法向应力的增大而增大;初始孔隙比对界面剪切强度的影响随着法向应力的增大趋于显著,界面剪切强度随着初始孔隙比的增加先增大后减小,存在峰值;初始饱和度对界面剪切强度的影响也随着法向应力的增大趋于显著,相同初始孔隙比的情况下,随着初始饱和度的增加,界面剪切强度逐渐降低.     

冻融循环下非饱和膨胀土一维土柱模型试验研究

通过一维土柱模型对非饱和膨胀土进行冻融循环试验,分析了冻融循环过程中不同深度处温湿度、土压力、孔隙水压力和竖向位移的变化规律.试验结果表明:(1)土体在冻结过程中温度可分为过冷、跳跃、恒定、递降和稳定5个不同的变化阶段,存在明显跳跃点和冻结点,而升温过程并无明显的过热或突变现象出现.(2)冻结过程中,未冻水含量随温度下降逐渐降低,土体冻结点之后未冻水含量降低速度变快,整个冻融过程始终有未冻水存在.整个冻融过程中不同深度处的土体的温度和未冻水含量的变化均存在滞后现象.(3)温度场和水分场的变化会导致土体应力状态的改变,从而导致土压力和孔隙水压力的变化.其中第一次冻融对土压力和孔隙水压力的影响最大,随着冻融循环次数的增加变化渐缓.(4)冻融过程土体的竖向位移会发生波浪形变化,其中水分相态的转变对位移的影响最大,土颗粒及矿物成分的热胀冷缩带来的影响最小.     

饱和黏性土的结构性本构模型

将Liu等提出的土的结构性本构模型与三剪强度准则相结合,提出了均质饱和黏性土的三剪结构性本构模型。该模型既保留了原结构模型的特点,又考虑了应力状态对土特性及土的拉压强度差异的影响。另外,利用该模型对均质饱和黏性土在常规三轴试验、K_0压缩试验、以及真三轴试验中土的变形特性、孔隙水压力特性、中间主应力效应特性进行了模拟。结果表明在常规三轴试验中,孔隙水压力随着中间主应力影响系数的增加而减小,解构指数对孔隙水压力影响不大;K_0压缩试验中,在偏应变一定时,中间主应力影响系数对体积应变的影响较小,而体积应变随着解构指数的增加而增加;真三轴试验中,中间主应力影响系数越大,偏应力越大,土体强度越大。该本构模型能够反映均质饱和黏性土的强度变形规律及结构性对土的变形规律的影响。     

自由场地液化响应特性的离心机振动台试验

利用ZJU-400土工离心机振动台,对相对密度为40%的福建中细砂自由场地模型,进行5次动态加载的液化试验.分析试验中土的动力特性和地震动特性,得到土体不同深度范围内加速度、超静孔隙水压力随时间的发展规律,以及土体加速度、沉降与超静孔隙水压力增长之间的关系,增强了对地震过程中土体加速度、沉降与孔隙水之间相互作用的理解.结果表明：场地放大作用受超静孔隙水压力增长和土体软化的共同作用,液化破坏了土颗粒的联结强度和结构稳定性,再次沉积形成的结构不稳定易再次液化|峰值过后切应力对超静孔隙水压力增长仍起到不可忽视的作用;土体超静孔隙水压力增长和土体沉降是外荷由土颗粒到孔隙水再到土颗粒传递的结果|液化后固结完成,场地土体自振频率增加;基于剪切波速确定CRR曲线的方法是合理的.     

无粘性粗粒土直接剪切试验的强度尺寸效应(研究生论坛）

为研究无粘性粗粒土直接剪切试验的强度尺寸效应,采用相同试样尺寸直剪仪对不同最大粒径无粘性粗粒土进行了直剪试验。试验土料最大粒径分别为40mm、20mm、10mm、5mm 和2mm ,各组土料具自相似质量分形结构以保证各土料孔隙特征相同,并采用预先植入竖直锡丝的方法测量剪切带宽度。试验结果表明：随最大粒径增大,剪切带宽度和强度增大,且当最大粒径大于试样高度的1/20时,产生明显的强度尺寸效应现象;咬合力c和内摩擦角φ随试样高度与最大粒径比值的增大而减小,且与其对数呈明显的线性关系;随最大粒径增大,强度尺寸效应逐渐明显的原因为剪切带内颗粒数减少,颗粒间接触力强力链容易形成。     

非饱和击实粉土强度特性的试验研究

为研究非饱和土样的强度特性及吸力对非饱和土强度的影响,采用GDS非饱和土三轴仪,对非饱和击实粉土样进行了控制吸力的三轴排水剪切试验.试验结果表明:对于同一土体,吸力对其有效黏聚力和有效内摩擦角影响较小,但对吸力内摩擦角有着显著影响;吸力对土体具有一定的强化作用,相同围压、相同应变土样的偏应力随吸力的增大而增加;吸力对土体应力-应变关系曲线的形式影响不大,曲线形式主要取决于土体自身的性质和其应力历史;吸力和吸附强度之间存在着良好的乘幂关系,据此可将Fredlund提出的抗剪强度公式改写成以吸力为直接变量的抗剪强度公式.     

植被根系固土抗剪强度试验研究

通过对培养的黑麦草加固黏土原状土样进行直剪试验,研究了根系含量和含水率对加固土体抗剪性能的影响,并结合研究结果对其作用机理进行分析。试验结果表明:随根系含量增加,加固土体的抗剪强度和黏聚力逐渐增强,内摩擦角变化较小。这是因为根系的存在加强了土颗粒之间的摩擦,同时在剪切过程中根系发生弹性形变,其内部产生的拉应力通过摩擦力转化为阻碍土体位移的力,增强土体强度。随着含水率的增加,加固土体的抗剪强度和黏聚力均减小,内摩擦角变化不大。这是由于一方面水的存在使根系的拉拔阻力和土颗粒之间的摩擦阻力减小,另一方面含水率的增加导致基质吸力减小,使土颗粒之间的液桥强度降低,从而降低了土体的抗剪强度。     

玻璃纤维加筋砂土剪切强度特性研究

纤维作为一种土体加筋材料,在土体中所表现出的力学特性有别于一般的土工合成材料.为了深入了解纤维加筋土的剪切强度特性,通过土工合成材料直剪仪,以砂土为研究对象、玻璃纤维为加筋材料,在控制含水量、纤维掺量和相对密实度条件下开展一系列的直剪试验.试验结果表明:纤维加筋砂土的内摩擦角随含水量的增大而减小,黏聚力没太大变化;玻璃纤维能有效提高砂土的剪切强度和破坏韧性,临界纤维掺量为0.4%;纤维加筋砂土的剪切强度和剪切强度参数(黏聚力和内摩擦角)随相对密实度的增加而增加.总体而言,低含水量、0.4%纤维掺量和高相对密实度能有效改善玻璃纤维加筋砂土的剪切强度特性.     

考虑粗糙度影响的不同土与混凝土界面大型直剪试验研究

土与结构接触界面的力学特性对于土体与结构相互作用系统的研究具有重要意义,结构周围土体性质与结构表面粗糙度是影响接触面力学性质的重要因素。为研究结构表面粗糙度对不同土体与结构接触面的剪切力学特性的影响,采用大型直剪试验仪进行了3种土体（红黏土、砂土与碎石土）与混凝土接触面剪切试验。通过在混凝土表面预制不同数量的规则半圆型凹槽来改变表面粗糙度,并采用灌砂法对混凝土表面粗糙度进行定量评价,研究粗糙度对不同类型接触面的剪切应力与剪切位移曲线以及强度参数的影响。结果表明：土体类型对接触面的剪切应力与剪切位移曲线形态具有较大的影响,红黏土与混凝土接触面剪切曲线表现为剪切软化型,砂土与混凝土接触面剪切曲线表现出理想弹塑性特征,碎石土与混凝土接触面剪切曲线主要表现为应变硬化型。粗糙度对接触面的剪切强度有着显著的影响,不同土体与混凝土接触面的剪切强度随粗糙度的增大均有明显提高,但法向应力的增大会弱化粗糙度对接触面剪切强度的影响。不同粗糙度条件下接触面的剪切强度与法向应力之间均存在着良好的线性关系,表明接触面的剪切破坏符合摩尔-库伦准则。粗糙度的增大能显著提高接触面的表观黏聚力,但对接触面内摩擦角的影响较小。     

重金属污染土强度特性试验研究

通过将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,与无污染净土进行混合,制作不同重金属污染物含量的土样,进行物化分析、直接剪切试验与无侧限抗压强度等试验,研究了重金属污染物的不同含量对土体强度特性的影响。试验结果表明,重金属污染物对土体强度特性有较大影响,随着污染物浓度的增加,其粘聚力增大,则内摩擦角呈降低趋势。在同一含水量的情况下,随着重金属污染土含量的增加,其强度总体上有减小的趋势。强度随着重金属污染土掺入比的增加,其降低量也逐渐增加,降低量约为35％～60％。重金属污染物通过土颗粒间双电层与水膜厚度与表面性质,打破颗粒间的电离平衡,从而改变土体的强度性质。     

锚杆-土体界面剪切特性影响因素试验研究

采用自行设计的室内锚杆-土体界面剪切试验装置模拟锚杆抗拔过程,共开展了72组剪切试验,深入研究了有无预压、土体含水率和压实度3个因素对锚杆-土体界面剪切特性影响。试验结果表明:锚杆-土体界面剪应力随剪切位移的提高而提高,但是当剪切位移达到一定值后,锚杆-土体界面剪应力逐渐弱化或被破坏,并出现锚杆-土体界面剪切位移增加而剪应力降低的现象;土样含水率和压实度对极限剪应力的发挥有十分重要的影响,含水率等于或略大于最佳含水率的土体有利于界面极限剪应力的提高,土体压实度越大,极限剪应力也越高;对于有预压情况,剪切试验中当竖向压力低于预压力时,预压力对于锚杆-土体界面极限剪应力有明显的增强效应,但随着土体上覆压力增大,预压力的增幅效果逐渐减弱,甚至可能出现不利于极限剪应力发挥的现象。     

土与结构物的接触特性研究

土与结构的接触特性受土的类型、密实度、含水量等许多因素的影响,为研究株洲地区典型红土与混凝土结构物的接触特性,设计了9种不同含水量和密实度的土样,并对每种土样分别加上50 kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa 4级不同的法向应力,进行改进的直剪试验.试验数据表明:土与混凝土块接触面抗剪强度随土体密实度的增大而增大,随土体含水率的增大而减小;界面粘聚力随土体含水量的增大先增大后迅速减小,在塑性状态含水量附近时达到峰值.     

南宁市冲积相粘性土磁效应机理及初步分区

在分析粘性土磁效应机理的基础上,根据Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土的分布及其特性和孔隙水化学特性,尤其是孔隙水中的总铁含量以及铁离子的赋存形式,将南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地河流冲积相粘性土初步划分为磁效应强化区、磁效应较弱区两个磁效应区.随着城市附加磁场的增大,磁效应强化区粘性土的强度将大幅度增加;磁效应较弱区粘性土的强度也将有所增加,但其增加的幅度不高.     

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0.4 mm/min增加至5.0 mm/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0.81~5.93 kPa之间。