花岗岩单节理剪切-渗流耦合特性试验研究

在介绍JAW-1000型岩石单节理剪切-渗流耦合试验系统的结构和各项功能的基础上,应用该系统对4组花岗岩节理试件进行了常法向荷载和常法向刚度2种条件下的剪切-渗流耦合试验,分析花岗岩节理剪切过程中的剪切应力、法向位移及水力开度的变化规律。结果表明,花岗岩节理的剪切应力、法向位移及水力开度均呈现2个阶段的变化规律;随着剪切次数的增加,节理面的峰值剪切应力及残余值降低,剪胀点延迟,节理面的初始水力开度显著提高,法向位移和水力开度变化曲线逐渐趋于平缓。     

泾阳南塬黄土环剪强度特性试验研究

研究大剪切位移条件下土的抗剪强度特性,对于边坡稳定性分析以及滑坡防治等具有重要意 义。利用环剪试验仪,研究了饱和状态下泾阳南塬黄土在不同法向应力和剪切速率下的抗剪强度特性。 试验结果表明:饱和黄土的抗剪强度随法向应力的增大而增大,呈明显的线性关系;随着剪切速率的增 大,饱和黄土的抗剪强度呈减小的趋势;在剪切速率较低时,饱和黄土的剪应力—位移曲线呈应变硬化 型,而剪切速率较高时,剪应力—位移曲线出现较明显的剪切峰值强度,表现为应变软化型,且剪应力达 到峰值强度时的剪切位移也随剪切速率的增大呈增大的趋势。     

重塑红棕色玄武岩残积土的残余强度试验研究

以重塑红棕色玄武岩残积土为研究对象,利用环剪仪对不同干密度、不同含水率的土体进行了不同加载方式下的多级环剪试验。探求了在大剪切位移下,土样干密度、含水率、加载方式及剪切速率对土体峰值强度和残余强度的影响。试验表明:试样的剪应力-剪切位移关系曲线呈应变硬化型,试样的状态对其峰值强度和残余强度均有影响,且该土样的峰值强度和残余强度差值较小。相同干密度的试样在同一加载方式下,各强度指标随含水率的变化趋势近似一致。峰值强度、残余强度、内摩擦角指标都随着剪切速率的增加而明显增大,但剪切速率对凝聚力指标的影响在不同的加载方式下并不一致。     

橡胶颗粒-黏土的剪切及固结试验研究

近年来废旧轮胎橡胶颗粒与素土混合成轻质土逐渐被用于土工构筑物、路基及挡土墙回填、草坪工程等领域。针对不同橡胶颗粒掺量下橡胶-黏土,采用Shear Trac-Ⅱ剪切仪探讨其在不同竖向压力、剪切速率及橡胶颗粒掺量下的抗剪强度、变形特性,并通过一维固结试验探讨橡胶颗粒-黏土的固结特性。结果表明:黏土的剪切强度随竖向压力、橡胶颗粒掺量增加而增大,但随剪切速率增大而减小,而且剪切速率越大、竖向压力越低越容易发生剪胀变形。随剪切次数增加,橡胶颗粒-黏土的剪切强度达到峰值后出现应变软化现象,最终降至稳定的残余强度,其峰值强度、残余强度较纯黏土分别提高20%和10%,残余内摩擦角较峰值内摩擦角约减小10%,残余黏聚力较峰值黏聚力约降低60%;但达到残余强度所需累计剪切位移随橡胶颗粒掺量增加逐渐增大;此外,相同竖向压力下橡胶颗粒-黏土较黏土的固结时间是黏土固体时间的1/4。试验结果可为改良后黏土用作回填材料、土工构筑物、草坪工程及基础回填等工程提供科学依据。     

直剪试验方法对轻量土抗剪强度的影响规律研究

【目的】为了快速、准确地获取轻量土抗剪强度相关指标,确定不同直剪试验方法对轻量土抗剪强度的差异,【方法】通过快剪、固结快剪以及慢剪试验,分析了轻量土剪应力-剪切位移曲线、黏聚力和内摩擦角在不同剪切方法及不同配比下的变化规律。【结果】结果显示：轻量土的抗剪强度及抗剪强度指标随着其配比不同表现出一定的差异,其中,随着EPS颗粒体积比的增大,剪应力-剪切位移曲线由应变软化型转变为应变硬化型,轻量土抗剪强度大幅降低。随着水泥掺量的增加,轻量土抗剪强度总体呈现增大的趋势,同时轻量土黏聚力随EPS颗粒体积比增大而大幅减小,随水泥掺量的增大略有增大;内摩擦角随EPS颗粒体积比的增大急剧减小,随水泥掺量增大略微减小。其中以快剪试验为例,当水泥掺量为15%、EPS颗粒体积比由20%增长至40%和60%时,轻量土黏聚力相对减少量为22.20%、44.73%。【结论】结果表明,不同EPS颗粒体积比下,慢剪方法对轻量土试样黏聚力的变化较为敏感,而快剪方法对轻量土试样内摩擦角的变化较为敏感。与素土相比,三种直剪方法下得到的不同配比轻量土剪应力-剪切位移曲线形态、抗剪强度值均比较相近,实际工程中可用直剪快剪方法获...     

基于环剪试验的滑带土抗剪强度特性研究

以某水电站下游一大型滑坡千枚碎屑岩滑带土为研究对象,在室内模拟滑带土所受的天然状态条件,利用环剪仪研究了滑带土重塑样在不同法向应力与剪切速率下的抗剪强度特性。试验结果表明:滑带土的峰值强度和残余强度均随法向压力的增大而增大且有较强的线性关系,同时法向压力越大,试样达到残余强度所需要的剪切位移也会越小;剪切速率越大,滑带土的峰值强度也会越大,同时达到残余强度所需要的位移也会越大,但剪切速率大小对残余强度几乎没有影响,峰值强度参数与剪切速率之间可用对数关系拟合;剪切速率对滑带土的剪切面形态也有重要影响。     

玄武岩残积土环剪试验研究

为准确了解土体大剪切位移下的力学特性,利用环剪仪对不同剪切方式、剪切速率下玄武岩残积土的峰值强度与残余强度进行研究,找到适合玄武岩残积土的剪切方式和剪切速率,并在此基础上分析干密度与含水率对峰值强度和残余强度的影响。试验结果表明:已经形成剪切面的试样,能很快达到残余强度状态,预剪与多级剪所得试验结果偏大,应选用单级剪;剪切速率对峰值强度影响较大,而对残余强度影响相对较小,剪切速率大的试样出现“漏水”与“挤土”现象,容易对结果造成偏差;随着干密度的增大,峰值强度增大,残余强度先减小后不变;含水率越大,峰值强度和残余强度越小,玄武岩残积土存在明显的遇水软化现象。研究结果可为玄武岩残积土坡的稳定性分析与灾害防治提供参考。     

剪切速率对EPS颗粒混合轻量土抗剪强度的影响规律研究

为了确定剪切速率对EPS颗粒混合轻量土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了素土和不同配比轻量土在剪切速率为0.02,0.1,0.2,0.8,2.4 mm/min时的抗剪强度特性。试验结果表明：轻量土的剪应力-剪切位移关系曲线中存在硬化型和软化型两种形态,主要受EPS颗粒掺入比、水泥掺入比、法向应力的控制,素土的剪应力-剪切位移关系曲线形态为硬化型。剪切速率越大,试样达到破坏或稳定阶段历时越短。不同剪切速率下,轻量土的抗剪强度包线多为折线型,与传统结构性土体包线类似。作为一种结构性土体,配比对轻量土抗剪强度的影响是决定性的,抗剪强度、黏聚力和内摩擦角随水泥掺入比的增大、EPS颗粒掺入比的减小而增大。剪切速率对轻量土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角影响较小,对素土影响较大。随着剪切速率增大,轻量土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角变化幅度较小,无显著变化规律,素土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角逐渐减小。     

论软弱和裂隙岩体c、φ峰值直剪单点法的理论依据

本文揭示了裂隙结构和软弱结构岩体直剪破坏期间剪切面上平均剪应力集度、剪切位移速率随应力集中部位的转移而呈波状起伏变化,及平均剪应力集度的各波峰峰值均与岩体抗剪强度峰值相吻合的规律性;论述了规律形成的内在原因;提出了软弱和裂隙岩体c、峰值直剪单点法的理论依据,从理论上论证了单点法的可行性和可靠性。     

土工合成材料加筋土抗剪作用的试验研究

本文通过4种用合成材料加筋的土体直剪试验，研究了加筋层数、筋材拉伸模量、土体压实度以及竖向压力等对加筋土体抗剪强度和应力-应变特性的影响。试验结果表明：加筋改变了土体的应力-应变特性，峰值抗剪强度增高，峰值后的残余强度较峰值强度的降低幅度减小，且达到峰值强度的剪切位移增大，土体延性提高。筋材拉伸模量过低时，加筋对土体的强度和应力-应变特性影响不大，加筋体的性质与素土接近。随加筋层数和筋材拉伸模量的增大，加筋体强度提高；竖向压力较低时，加筋体残余强度较其峰值强度提高幅度更明显，而竖向压力较高时，加筋体残余强度和峰值强度的提高幅度都相对较小；低压实度的加筋土体，峰值强度提高幅度相对较大，而高压实度的加筋土体，残余强度提高的幅度则较大。     

土与结构接触面等应力增量比路径单剪试验力学特征分析

利用大型单剪仪(DHJ-30)进行含砾粗砂与结构物接触面的等应力增量比路径单剪试验,研究加载路径及初始法向应力对接触面物理力学性质的影响。研究结果表明,土与结构物接触面的破坏强度与加载路径无关,破坏与否与加载路径相关,只有加载路径与抗剪强度包线相交才会发生破坏;初始法向应力一定时,加载应力增量比越小则剪应力~切向位移关系曲线初始阶段的切向劲度系数越大,法向压缩量峰值越大,最终剪胀量越小;加载应力增量比一定时,初始法向应力越大则剪应力~切向位移关系曲线初始阶段的切向劲度系数越大,法向压缩量峰值越大,最终剪胀量越小。     

砂砾石与沥青混凝土接触面力学特性试验研究

 针对砂砾石过渡料与沥青混凝土所形成的接触面进行了力学特性试验研究。试验结果表明：接触面的抗剪强度与法向应力基本成线性关系；接触面的切向应力应变关系未出现明显的应变软化；接触面剪应力与相对剪切位移呈现出较好的双曲线关系，随着接触面上法向应力的增大，达到峰值强度所需的剪切位移也增大，所形成双曲线的初始段的斜率也增大。将试验所得参数值代入Clough-Duncan非线性弹塑性模型进行拟合，结果表明平均级配和上包线级配砂砾石的剪切应力与剪切位移的试验曲线与拟合曲线的形式整体趋势基本吻合，说明砂砾石过渡料与沥青混凝土所形成的接触面可以用该非线性模型进行模拟。       

内部侵蚀砂土的三轴试验研究

由管涌等水土内部侵蚀作用产生的贯通侵蚀孔道是土体结构破坏以及边坡、水坝、堤防等失稳的重要原因之一。利用溶解土样中预制水溶性化学添加物的方法在三轴试样中还原内部侵蚀效果,结合弯曲元测试系统,探讨初始密实度、围压对侵蚀后土体力学参数的影响。研究结果表明:随着侵蚀过程的加剧,砂土的剪切波速逐渐降低,且降低幅度随围压和密实度的增大而增加;相较于纯砂试样,侵蚀试样的峰值强度出现一定降低,但两者残余强度差别较小。土体的内部侵蚀发展过程较为复杂,利用葡萄糖粉末的溶解过程模拟细颗粒在渗流作用下被带出的管涌侵蚀作用,可以精确控制侵蚀产生和发展过程中孔隙通路的形成过程,为研究侵蚀后土体力学性质提供了新思路。     

基于离散元法研究颗粒球度对粗粒土抗剪强度的影响

粗粒土颗粒形状是决定其宏观力学性质的主要影响因素之一。为探究粗粒土颗粒形状对其抗剪强度特性的影响规律,以不同颗粒形状的3种粗颗粒土为研究对象,利用离散元数值分析手段,以球度指标为量化参数,研究了颗粒形状对粗粒土直剪试验过程中应力、位移变化及宏观抗剪强度的影响,并分析了抗剪强度参数的变化规律。同时通过室内直剪试验双向验证所揭示规律的可靠性。研究结果表明:法向荷载相同时,随着球度的减小剪应力越过峰值应力后的应变软化现象越明显,同时其峰值应力、位移及残余强度均逐渐增加;球度相同时,随着法向荷载的增大其峰值应力、位移和残余强度均呈规律性递增。黏聚力和内摩擦角随着球度的减小而增加,球形颗粒的黏聚力明显小于其它两种球度的颗粒。     

花岗岩残积土-土工格栅界面的后循环剪切行为研究

花岗岩残积土在华南、东南沿海、南岳、新疆等地区广泛分布,前人的研究多集中在结构性及微观特性上,后循环加载、位移演化、土壤密度等因素对筋-土界面的剪切特性及加筋作用效果的影响评估研究较少。从循环试验剪切刚度这一重要参数入手,以加载次数、加载频率值、位移振幅值、土壤重度值为自变量,应用控制变量法,通过设计循环直剪试验,得到加筋花岗岩残积土的剪切应力与剪切位移、垂直位移与剪切位移关系曲线进行观察对比,结果表明:花岗岩残积土土工格栅界面剪切刚度受位移半振幅、土壤干重度影响很大,受加载频率影响很小,循环加载并没有弱化后循环界面剪切强度,剪切位移与位移半振幅呈负相关关系。     

冰水沉积粉质黏土非饱和强度特征与细观机理研究

为弥补当前对非饱和粉质黏土细观结构研究的欠缺,基于Fredlund双应力变量理论、Fredlund-Xing土-水特征模型,通过室内试验从细观结构、矿物成分至非饱和力学特性方面展开对冰水沉积粉质黏土的系统研究,查明非饱和抗剪强度及参数变化特征,深入分析细观作用机理。研究表明:冰水沉积粉质黏土非饱和抗剪强度随基质吸力增大而提高,增长速率逐渐降低,内摩擦角φ′与含水率构成对数函数关系,内聚力c_total1具有峰值特征,峰值点含水率约为10.24%。土中的矿物组分遇水发生的水解、离子置换等作用对土体结构造成较大影响,在低基质吸力条件下造成宏观非饱和抗剪强度的损伤,根据其作用特征将非饱和抗剪强度随基质吸力的变化过程划分为3个阶段,建立了适用于冰水沉积粉质黏土的三维破坏包络面的概化模型。与此同时,分析发现材料参数φ^b在低基质吸力段并不为常数,以某一初始值逐渐减小,变化曲线呈反“S”形,最终无限趋近于0。