非饱和重塑黄土三轴蠕变试验研究

为研究陕西咸阳扶风地区黄土边坡的稳定性,利用SR-60型双联三轴蠕变仪针对非饱和重塑黄土进行了三轴固结排水蠕变试验。试验结果表明:试样含水率、固结围压和偏应力水平对蠕变变形具有明显的影响。表现为:当含水率较大、固结围压较小时,蠕变变形量大,蠕变现象明显;当其他条件一定时,在偏应力水平较大条件下,试样变形大,蠕变现象明显。在数据分析的基础上建立了经验模型,并与Singh-Mitchell和Mesri模型对比后发现,新模型具有精度高、参数少且参数容易获得等优点,能较好地模拟该地区黄土蠕变过程。     

三轴试验中基于外衬塑布裂缝的偏应力计算

在常规三轴固结排水剪（CD）试验中,按照规范整理得到了(σ1~σ3)~εa曲线和εv~εa曲线，但发现由这两条曲线确定的临界状态点不一致，不符合经典临界状态的定义。通过试验过程中试样外衬塑布的裂缝分布情况确定了试样的剪切破坏面，得出试样破坏面与试样中心轴的交点位置随围压的变化规律，对计算截面面积A_b的公式进行了推导，提出了偏应力计算取值的新方法。按照新方法计算了εv~εa和(σ′1－σ3)~εa 曲线，且由该曲线确定的临界状态点趋于一致， 符合土体达到临界状态时的宏观力学现象。     

砂质原状黄土强度各向异性试验研究

为研究各向异性条件下原状黄土的变形及强度特性,针对取自北京市郊某施工现场原状黄土试样,在保持土样天然含水率条件下,分别对水平方向和竖直方向原状土样开展了固结不排水和固结排水三轴剪切试验。试验结果表明:试验用原状黄土黏粒含量相对较低,砂粒含量则偏高;其抗剪强度在水平方向和竖直方向表现出明显的各向异性。对于固结不排水试验,竖直方向的内摩擦角和黏聚力均大于水平方向,当增大围压时,水平方向和竖直方向试样的最大偏应力以及破坏应变值都呈上升趋势;对于固结排水试验,竖直方向的内摩擦角大于水平方向,而黏聚力则是水平方向大于竖直方向,当增大围压时,水平方向和竖直方向试样的最大偏应力都呈上升趋势,水平方向试样的破坏应变值呈上升趋势,然而竖直方向的试样则呈现出先下降后上升的变化趋势。     

应力路径对正常固结饱和粘土 φCU 的影响

从有效应力强度指标的唯一性和Ｈｅｎｋｅｌ孔隙水压力公式出发，笔者推导了正常固结饱和粘土在不同应力路径的三轴固结不排水剪切试验条件下总应力强度指标表达式；比较了各种应力路径下的φＣＵ值并初步验证了理论公式的正确性；说明了工程实践中合理选取应力路径进行试验的重要性     

应力路径对正常固结饱和粘土φCU的影响

从有效应力强度指标的唯一性和Ｈｅｎｋｅｌ孔隙水压力公式出发，笔者推导了正常固结饱和粘土在不同应力路径的三轴固结不排水剪切试验条件下总应力强度指标表达式；比较了各种应力路径下的φＣＵ值并初步验证了理论公式的正确性；说明了工程实践中合理选取应力路径进行试验的重要性。     

三轴应力状态下砂砾料浸水变形特性试验研究

利用VJ非饱和三轴仪对砂砾石料进行了各向等压和剪切状态下浸水变形特性试验研究,并对不同应力状态下浸水变形过程中体应变和偏应变增量进行统计分析。假定体积应变增量在试样各向同性和等压固结条件下可分解成两部分,一部分是由于围压σ3引起的,另一部分是由于偏应力引起的;偏应变仅由偏应力引起的。在此假定的基础上建议了一个浸水体应变增量和偏应变增量与应力水平和围压之间的经验表达式以及相应的参数整理方法。     

基于应力路径的吸力对非饱和土性能参数的影响

以非饱和重塑粉土为研究对象,应用GDS非饱和土三轴仪进行三种应力路径试验,基于平均有效应力和平均净应力研究了吸力对试样性能参数的影响规律。研究结果表明:三轴等向压缩试验中基于平均有效应力得到的非饱和试样的先期固结压力随吸力增大而增大,而基于平均净应力得到的先期固结压力的变化规律则不明显。三轴不排水剪切试验中基于平均有效应力得到的临界状态线与吸力无关且唯一,基于平均净应力得到的临界状态线与饱和试样临界状态线平行,且随吸力增大临界状态线逐渐远离饱和试样的临界状态线。     

砾质土心墙料蠕变对坝体应力变形的影响

针对砾质土蠕变特性的研究成果较少,原因在于砾质土含有大量渗透性较低的细粒,大试样固结排水效果差,难以获得较好的蠕变试验成果。采用在砾质土大型三轴试样中钻孔灌砂以加速试样的排水固结的方法,进行了某高土质心墙堆石坝砾质土心墙料的蠕变试验,获得了砾质土心墙料的蠕变模型及参数,建立了高心墙坝的三维有限元模型,采用非线性有限元研究了砾质土心墙料蠕变特性对坝体应力变形的影响。研究成果表明:九参数幂级数蠕变模型能较好地描述砾质土的蠕变特性;上、下游坝壳的蠕变对心墙自身变形的影响较小,需要在坝体应力变形计算中考虑心墙料蠕变的影响;当心墙料的蠕变速率快于周围堆石体时,蠕变效应会进一步增加心墙拱效应,反之,蠕变效应会减小心墙拱效应。     

Ｑ2重塑黄土强度与变形特性的试验研究

为了研究Ｑ2重塑黄土的强度特性及变形特性,采用改进的非饱和土三轴仪进行三轴固结排水剪切试验,试验过程中控制吸力、净围压均为常数。试验结果表明:相同吸力下,随着净围压增大,试样的偏应力越来越大,相同净围压下,随着吸力的增大,试样的偏应力也逐渐增大;不同应力状态下,剪切初期试样的偏应力随轴向应变的增加变化较大,而后应力随应变的变化逐渐减小;试样刚开始剪切时,如果吸力较大会出现轻微的剪胀现象,但并不明显,吸力较小的试样在剪切过程中基本都处于剪缩状态;吸力越大,土体的表观黏聚力ｃ及参数ｋ也就越大,但吸力的变化对有效内摩擦角φ′及参数ｎ影响不大。     

论常用三轴抗剪强度中的三个问题

本文讨论了常用三轴压缩试验中应力应变条件对抗剪强度的影响,又讨论了常用三轴压缩试验中破坏标准的选择。在常用三轴排水压缩试验中应力差和应力比两种基本破坏标准是一致的,即应力差最大值与应力比最大值在同一应变时达到。在固结不排水压缩试验中应力差最大值出现在应力比最大值之前、之后或在同一应变处。故在固结不排水或不排水试验中,两种破坏标准应同时采用,取其低值,用于实际工程计算,关于设计指标的选用,应考虑强度的发挥度或工作应力,裂隙岩石的设计指标选择,应考虑二维连通比。     

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。     

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。     

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。     

考虑缩尺效应对颗粒破碎影响的堆石料临界状态研究

堆石料缩尺后的替代料与原级配料的强度变形特性存在差异,揭示这种差异对堆石料工程运用具有重要的科学价值.采用相似级配法和混合法对弱风化灰岩料进行缩尺,缩尺后堆石料最大粒径分别为60、40、20、10 mm,通过三轴固结排水剪切试验进行缩尺后替代料的应力变形特性研究,分析了缩尺方法和试样最大粒径对堆石料临界状态及临界状态方...     

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。     

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。