利用CPTU对淤泥质黏土工程性质的评价

针对某场地河滩沉积淤泥质黏土,利用CPTU(孔压静力触探)对该场地不同深度的淤泥质黏土进行原位孔压消散试验,得出其固结系数。将该固结系数与室内试验所得的固结系数进行比较,得到现场测得的固结系数比室内试验测得的固结系数约大1～2个数量级的结论。介绍了CPTU估算不排水抗剪强度的方法,对比十字板剪切试验结果,对各种估算方法在该种土质中的适用性作出评价,确定了各种方法经验系数的取值范围。     

弱超固结黏土-混凝土接触面力学特性直剪试验研究

为探讨黏土的超固结比对黏土-混凝土接触面力学特性的影响,利用直剪仪对不同弱超固结黏土与混凝土的接触面进行直剪试验。试验成果分析表明：黏土的超固结比从1增加到2时,接触面的黏聚力增大40%,内摩擦角增大38%。弱超固结黏土与混凝土接触面尚未剪切破坏时,剪应力-剪切位移曲线符合双曲线模型;接触面剪应力达到抗剪强度后,接触面破坏,进入滑动摩擦不收敛状态。接触面的抗剪强度、初始切线劲度系数与破坏比随着超固结比的增大而逐渐增大;接触面的抗剪强度符合摩尔-库伦破坏准则。建立了黏聚力、内摩擦角、ΔL/τ-ΔL关系中的斜率和截距与超固结比的经验公式,结合摩尔-库伦破坏准则,又建立了简单的接触面本构模型。并用试验数据验证其合理性,可供相关工程参考。     

不排水升温条件下黏性土孔压试验研究

现今随着新技术的应用,地下结构周围土体必将承受着冷-热循环的温度作用,为保证工程安全,对黏性土的热力学响应进行进一步的研究。采用温控三轴试验系统对不同超固结比的饱和粉质黏土进行不排水升温试验。试验表明,粉质黏土在升温过程中,超孔压随着温度的增加而增加,但增长趋势随着循环次数的增加有所减小,且正常固结土在温度循环后存在残余的超孔压;对超固结土而言,在温度循环后出现负的超孔压,且幅值随着温度循环次数的增加而减小,随着超固结比的增大而增加。     

孔压静探试验技术应用探讨

文章主要探讨在高速公路工程中孔压静探测试(CPTU)超孔隙水压消散试验及由消散试验估算固结系数、不排水抗剪强度的应用成果。结果表明,由超孔隙水压消散试验对土层固结系数、不排水抗剪强度进行估算是可行的,该技术快速简捷,精度高,值得在水利工程勘察及设计中推广应用。     

基于CPTU的海相黏土固结状态和灵敏度估算方法

由于用传统的方法(室内试验和原位试验)确定海相黏土的固结状态及灵敏度有较大误差,基于CPTU孔压消散曲线的末端无限逼近原位初始孔压且末端实测孔压与时间的倒数近似呈线性关系的特点,采用时间倒数外推法计算原位初始孔压,通过比较原位初始孔压和静水压力的大小,对海相黏土的固结状态进行定量分析和评价。现场试验结果表明,采用时间倒数外推法可以快速判断海相黏土的固结状态。采用固结状态参数对该土的欠固结程度进行定量评价,固结状态参数越小,欠固结程度越高。利用CPTU的锥尖阻力和侧摩阻力(剔除由夹层产生的异常参数)对海相黏土的灵敏度进行估算,并与原位十字板剪切试验的结果进行对比。结果表明:原位十字板剪切试验易受夹层的影响,灵敏度偏低;CPTU试验确定的灵敏度能判断出夹层所在位置,计算结果更加灵敏,因此可用CPTU估算海相黏土的灵敏度。     

预钻式旁压试验在深厚砂土层中的应用研究

预钻式旁压试验作为能够同时提供变形和强度特性参数的原位测试方法,在岩土工程中得到广泛应用.本文依托某跨长江公路连接工程深厚砂层的预钻式旁压试验,在分析旁压试验基本理论的基础上,研究砂土内摩擦角、不排水抗剪切强度、变形模量的变化关系,结果表明:(1)砂土的初应力、应力、临塑压力和极限压力与其天然的埋藏位置有关,而与其颗粒组成无关,原位测试保证了在其天然状态下的测试,更能获取反映真实的力学数据;(2)无论是何种室内三轴试验方法,旁压试验内摩擦角均略大于三轴试验测试的内摩擦角,而在三种试验方法中,旁压试验获得的内摩擦角与三轴固结不排水试验(CU)测试的结果最为接近,旁压试验与室内三轴固结不排水剪切试验的计算结果十分接近.(4)剪切模量、旁压模量、变形模量随着上覆土压力的增加呈对数增加.     

超固结粉质黏土静止土压力系数原位试验研究

静止土压力系数K₀是岩土工程设计施工中的重要参数,其影响因素众多、变化特征复杂,合理地选取K₀测试分析方法是保证成果可靠性的关键。针对哈尔滨市超固结粉质黏土地层,开展了现场原位水平应力试验(KSB)、扁铲侧胀试验(DMT)与旁压试验(PMT)以及室内K₀固结试验,获得了超固结粉质黏土地层K₀分布特征,类比分析了KSB与其他测试方法的相关性、差异性和适用性。研究表明：KSB试验有效避免了常规“压入式”测试的经验性与扰动性问题,具有操作便捷、精度高等优点,测得场地超固结粉质黏土K₀值介于0.45~1.81之间,并沿深度方向逐渐降低;室内试验取样过程和PMT预钻成孔过程会引起原始水平应力释放,而再加载无法完全恢复其初始值,从而导致二者测试结果偏低;DMT的有效性取决于经验公式的选取,Marchetti公式高估了K₀值,而国内上海、苏州、杭州、西安等地区经验分析结果整体偏低,通过修正Marchetti公式,给出适宜于哈尔滨地区的超固结粉质黏土的K₀计算方法,可供勘察设计参考。     

交通荷载路径下超固结软黏土变形特性研究

长期交通荷载作用下软基道路往往产生过大沉降,超载预压地基处理是目前控制沉降的有效方法。经超载预压处理后,路基软土表现出明显的超固结特性。利用GDS空心圆柱扭剪系统模拟交通荷载应力路径,对不同超固结比软黏土进行不排水循环加载试验,研究超固结比对软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线发展规律、回弹模量发展规律的影响。试验结果表明:超固结作用可以限制循环荷载作用下软黏土累积应变的发展;当荷载一定时,土体的超固结比越大,循环荷载作用下的累积应变值就越小,孔压和累积应变达到稳定所需要的循环次数就越少;当荷载一定时,超固结比越大,应力-应变滞回曲线随循环次数的变化越不明显;土体的回弹模量越大,弹性特征越明显。     

黏性土的抗剪强度特性试验研究

利用环剪仪针对塑性指数不同的3种黏性土,在不同的固结状态下进行了较系统的试验研究,探讨了大变形黏土的抗剪强度变化规律,分析了残余强度的影响因素。试验结果表明：本试验所采用的环剪仪无论对于粉质黏土还是黏土均具有良好的稳定性,测试精度高,因此能够保证试验结果的准确性;对于塑性指数不大的粉质黏土,应力历史对其抗剪强度的影响并不显著;对于塑性指数较大的黏土,应力历史对残余强度没有影响,而峰值强度随着超固结比的增大而增大,最终接近粉质黏土的峰值强度;塑性指数是影响残余强度非常重要的因素,随着塑性指数的增大,残余强度显著降低;黏性土剪切沉降曲线的类型与塑性指数和超固结比有关。     

旁压试验在砂砾石地层中的应用

本文根据作者本人在新疆某水利工程中开展旁压试验中的实际经验及旁压试验在工程中应用基本原理,结合在该工程中开展旁压试验的所获得的成果,浅谈旁压试验在砂砾石地层中的应用。     

黏土的各向异性边界面模型

基于临界状态理论和边界面本构理论，通过引入各向异性张量建立各向异性的边界面和硬化法则，提出了一个可考虑初始各向异性和诱发各向异性对黏土应力应变行为影响的本构模型。黏土的初始各向异性由不等向的固结过程产生，因此假定各向异性张量的初始值可由初始应力状态确定，并且提出了一个由塑性体应变和塑性剪应变共同决定的各向异性张量的演化规律来描述在后续应力作用下土的各向异性的变化(诱发各向异性)。文中对具有不同初始固结应力状态的多组高岭土试样的三轴试验结果进行了模拟，吻合较好。     

一种修正的软土次固结计算公式

通过室内压缩试验研究了软土次固结系数与压力的关系,结果表明可以分别用幂函数和双曲线函数拟合超固结土和正常固结土的次固结系数-压力关系曲线。在试验研究的基础上,考虑压力大小影响和计算收敛特征,对常规次固结计算公式进行修正,提出了一种次固结计算修正公式。工程实例计算结果表明,修正公式能更好地反映软土的次固结特性,具有一定的工程应用价值。     

考虑软土流变特性和应力历史的一维固结与渗透试验

利用GDS先进固结试验系统对萧山软土进行了常规分级加载固结与渗透试验、分级加载流变固结与渗透试验、压缩－回弹－再压缩流变固结与渗透试验，绘制了沉降曲线、孔压消散曲线以及孔隙比和渗透系数的变化曲线，通过回归分析得到了萧山软土的压缩指数、回弹指数、渗透指数、次固结系数。试验结果表明：萧山软土具有明显的流变特性，对于正常固结萧山软土，土样底部超静孔压消散大约在加载后5个小时左右完成，而超固结土孔压消散速度比正常固结土快；应力历史和超固结比对次固结系数有显著的影响。     

基于改进伏斯列夫线的超固结土本构模型

基于作者提出的超固结土的统一硬化模型,本文进一步提出了以抛物线近似代替Hvorslev线的方法,该抛物线将零拉应力线与Hvorslev线表达成一条统一的剪切强度包络线,其在超固结比很大时斜率趋近于3;而对于中度超固结土、弱超固结土,抛物线接近于Hvorslev线;当超固结度为1时,与临界状态线一致。由于对土的潜在强度直接采用抛物线来计算,在模型中没有引用Hvorslev线斜率,故改进后的超固结土模型参数与修正剑桥模型的参数相同。通过对不排水三轴试验和排水三轴试验数据的预测,表明基于改进的Hvorslev线超固结土模型合理可行。     

软土初始损伤门槛值的真三轴试验研究

对上海淤泥质软土进行真三轴试验，用损伤观点研究土在三维应力状态下的特性，认为软土的受力过程就是受损伤的过程。试验表明，中主应力及固结压力对上海软土的初始损伤点的出现有影响。初始损伤应力门槛值随中主应力比和固结压力的增大而增大，初始损伤应变门槛值随固结压力的增大而增大，但随中主应力比的增大而减小。最后，提出了确定土在三维应力状态下的初始损伤门槛值的经验方法。     

结构性软土非线弹性模型中泊松比的取值

本文从天然土体结构性的形成机理着手，建议采用正常固结土、力学意义超固结土以及具有后沉积结构的结构性土这种分类方法探讨原位土体的性状，分析认为，软土沉积后结构性的形成抑制了次固结的发展，土的侧压力系数可近似地采用KONC。在室内试验的基础上根据切线泊松比与切线侧压力系数之间的关系研究了切线泊松比的变化规律，构建了具有后沉积结构的天然黏土以结构屈服应力和转折应力为界的泊松比三阶段模式。根据软土结构性框架，将上述思路推广到三轴加载情况，得到结构性软土切线泊松比的计算式，从而初步解决在应用非线性弹性模型时的泊松比取值问题。该公式便于计算，且能更好地反映结构性土体的应力应变关系。     

砾质土钻孔灌砂工艺三轴试验效果研究

 对砾质土心墙料渗透性较差的试样,若按传统方法进行三轴试验,要保证试样饱和、固结、剪切过程中排水充分,试验周期将很长,无论是从大型三轴试验仪设备性能还是试验时间上都是难以接受的。为提高三轴试验效率,研制改进了三轴排水工艺,并进行了三轴 CD 试验的验证。试验成果表明：1 ％～3 ％置换率的“砂井”,对加速三轴试样的饱和、固结排水和孔压消散等过程起到了显著的效果,试验效率提高了2～3倍,但对应力应变基本无影响;从无孔样到有孔样,c值具有离散性,φ值依次增加,但变化幅度不大;试样周边、顶底粘贴滤纸条,再结合试样内部钻孔灌砂,是改善三轴试验排水路径的一种科学合理的、有效简便的好方法,能够获得准确、可靠的抗剪强度指标和E-B模型参数。     

一种新型结构性土三维本构模型

在NAKAI等基于应力张量t_(ij)和修正剑桥模型建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ和土体黏结效应的状态变量ω,提出了适用于描述结构性土强度和变形规律的新型结构性三维本构模型。这一模型具有以下特点:结构性土三维本构模型在正常固结土的三维本构模型的基础上仅增加一个材料参数的情况下能够较好地描述三维应力状态下试样排水与不排水剪切特性、固结特性、围压对应力路径和应力应变曲线的影响及平均应力、偏应力增大时出现的应力路径可逆性等特点。应用新型结构性土三维本构模型对粉质黏土的固结试验和三轴剪切试验进行模拟计算,验证了其在模拟结构性土特征方面的可行性。     

软土微结构特征的试验研究

土的结构性对土的力学性质具有较大影响，所以近年来，土的结构性研究已引起广泛的重视。其中微结构研究能有效地揭露土的受力变形本质，对研究土的力学行为机制起着至关重要的作用。本文在对杭州海积软土进行的单向压缩试验、直剪试验及三轴固结不排水剪切试验的基础上，测得软土在不同压力或变形条件下的微结构参数，分析了其变化规律。研究表明，在这3种不同试验方法下，软土中结构单元体和孔隙的微结构参数对压力或变形的敏感度是不一样的。因此建议针对不同的试验方法，采用不同的研究对象(结构单元体或孔隙)来进行软土微结构特征的描述，这样能更好的从微结构角度反映土的宏观力学特性，建立微结构参数与宏观力学参数间的关系。