南阳膨胀土非饱和剪切特性试验研究

选取河南南阳膨胀土采用非饱和直剪仪进行控制吸力条件下的直剪试验。试验结果表明,在不同的基质吸力和竖向荷载下,重塑膨胀土试样由于结构性遭到彻底的破坏,应力应变关系表现为应变硬化特性。在400kPa吸力范围内,非饱和强度与吸力基本呈线性增长关系,南阳膨胀土的非饱和抗剪强度参数约b为16.4°,验证了非饱和土的双变量强度公式的适用性。     

典型结构面分布型式节理岩体室内直剪试验研究

针对节理岩体变形破坏及抗剪强度参数确定问题,开展了5种包含两条节理的典型节理分布型式的节理岩体试样的室内直剪试验研究。试验结果表明节理岩体的破坏主要表现为节理控制的节理与岩桥间渐进搭接破坏;对比分析了试验得到的25条应力应变全过程曲线,提出了应力应变曲线分类方法,包括滑动型、屈服型、剪断型、脆断型、剪断复合型五种类型,揭示了不同类型曲线间的转化规律;对基于Lajtai岩桥破坏理论的强度准则进行试验验证,验证结果表明基于Lajtai岩桥破坏理论的强度准则计算得到抗剪强度偏低与试验结果相对误差较小(小于9%),可用于节理岩体综合抗剪强度计算。     

季冻区草炭土直剪特性研究

选取吉林省敦化市江源镇的半纤维草炭土和高分解草炭土,通过室内快剪和固结快剪试验,分析了季冻区纤维草炭土直剪特性及其力学机理。结果表明：草炭土快剪试验的法向应力与峰值剪应力的关系曲线呈线性,符合摩尔-库伦定律。固结快剪试验的法向应力与峰值剪应力的关系曲线以法向应力200 kPa为分段转折点,呈两段直线形式;基于摩尔-库伦强度准则建立了相应分段函数,得到了符合草炭土固结快剪规律的表达式。所得直剪特性及强度参数可为季冻区草炭土路基稳定性评价参数取值提供参考。     

土工膜/GCL界面多级加荷剪切性能的试验研究

土工膜作为一种防渗材料已广泛应用于工程和环保领域,但在施工铺设过程中的损伤会降低其抗剪强度。利用大型直剪仪进行土工膜(GM)与膨润土防水毯(GCL)界面多级加荷剪切与直接剪切试验,探究加载对土工膜抗剪强度的影响。试验结果表明:多级加荷剪切峰值强度较小于直接剪切峰值强度,2种剪切方式界面均表现出明显的应变软化特性;正应力为7.1~52.1 k Pa时,多级加荷剪切峰值强度和残余强度分别与直接剪切峰值强度和残余强度均较为接近;大正应力下的重复剪切对土工膜损伤有较大影响,当正应力大于102.1 k Pa,多级加荷剪切峰值摩擦角降低了7.05°,残余摩擦角降低了3.09°。     

密实砂土剪切过程中的颗粒运动与微观力学特征

密实砂土在剪切过程中发生剪胀,土宏观上的剪胀行为与土内部的颗粒运动及颗粒间接触力的变化特征密切相关。针对密砂剪切过程中的颗粒运动与颗粒间接触力之间的相互联系,及其对剪胀的贡献这一问题,采用离散元数值方法,模拟密实砂土分别在50 kPa和100 kPa竖向压力下直剪试验,通过对颗粒运动以及颗粒间接触力的分析,探究密实砂土在剪切过程中颗粒运动、颗粒间接触力的变化规律及其相互影响,以及剪切带内外颗粒运动对宏观剪胀变形的贡献。结果表明:(1)颗粒间的转动控制剪胀,而颗粒间的滑动引起剪缩;剪切带内,颗粒间转动大于滑动,颗粒间运动以转动为主,宏观变形表现为剪胀;剪切带外,颗粒间运动以滑动为主,宏观变形表现为剪缩;随着竖向应力增加,颗粒间的转动减小,试样剪胀减少。(2)法向力中的强弱力链的主要取向和其各向异性发展规律与宏观的应力变化具有良好的一致性,强力链的主要取向与主应力方向基本一致,弱力链则与之正交,随着剪切增加,强力链各向异性减小,弱力链各向异性则不断增大,两者在峰值后接近稳定。(3)在剪切带内,颗粒间的滑动与转动在强力链和弱力链中均发生,没有选择性;随着剪切增加,剪切带内的颗粒运动使得强力链的比例不断升高,弱力链的比例不断降低,两者最终趋于一致;剪切带外的颗粒运动使得强力链比例略微下降,弱力链的比例略微升高,两者差异性略微增大。     

基于直剪试验的滑带土强度再生特征研究

边坡稳定性主要受控于滑动带或软弱面的强度,选择合适的滑带土强度参数对边坡稳定性分析及防护设计具有直接影响。以三峡库区巴东县某滑坡滑带土为研究对象,对其重塑土样进行了慢剪、渐进剪、反复剪以及固结反复剪等4种剪切试验,研究了在不同试验方案下试样的峰值强度、折减强度以及残余强度的变化。通过试验结果对比分析,发现渐进剪切试验中峰值强度略高于慢剪试验中的峰值强度,并且固结反复剪切试验中的折减强度和残余强度也均高于反复剪切试验中的相应的强度值,揭示了滑带土结构的强度再生现象。同时,基于试验结果的统计分析,探讨了轴向压应力对滑带土结构强度再生的影响,发现在轴向压应力为100k Pa时,滑带土试样强度再生现象最为明显。     

纤维-水溶性聚合物加固砂土抗剪强度特性试验研究

为了解纤维-水溶性聚合物的抗剪强度和砂土的破坏机理,通过一系列直剪试验和数值模拟,研究了不同水溶性聚合物含量和纤维含量条件下加固砂土的剪切强度特性,分析了加固砂土的抗剪强度特性及其参数变化和破坏特征。试验结果表明:加固砂土的抗剪强度特性随水溶性聚合物含量和纤维含量的增大而显著提高;水溶性聚合物和纤维的掺入提升了加固砂土的黏聚力,但对内摩擦角的影响较小;当纤维含量为0.8%时,水溶性聚合物含量从1%增大至4%,加固砂土的抗剪强度增强了55.58.kPa;当水溶性聚合物含量为4%时,纤维含量从0.2%增大至0.8%时,黏聚力增加了32.69.kPa。聚合物和纤维含量的增大促进了复合砂土各组分之间的联合,增强了加固砂土的整体性,提升了土体的稳定性。     

基于动三轴试验的现场液化判别剪切波速法

通过控制土体剪切波速的动三轴液化试验，得到了更能真实地反映土体的抗液化能力的临界剪应变参数。文中探讨了各因素对临界剪应变的影响，并结合动三轴试验结果和剪切波速判别方法，对取土地区自由场地进行液化评估，得到了满意的结论。     

三峡库区典型土石混合体与混凝土接触面大型剪切试验研究

利用大型直剪仪和单剪切仪,对三峡库区典型土石混合体—混凝土接触面力学特性开展了不同试验方法和不同法向应力的剪切试验,对比分析了直剪和单剪试验条件下土石混合体—混凝土接触面的抗剪强度和变形特性,试验表明,界面应力应变特性与试验方法、法向应力水平有关。低法向应力情况下,直剪和单剪试验界面应力应变曲线均表现为硬化型,高法向应力情况下,直剪为应变软化型,单剪为应变硬化型,通过单剪试验结果分析得到了剪切破坏带及其厚度,研究成果能为土石混合体地质体与混凝土结构共同作用分析提供参考。     

农作废弃秸秆加筋黄土的剪切特性

在中国黄土高原,黄土和秸秆等农作废弃物最为常见。黄土-秸秆混合料几十年来被广泛应用于冻融循环下使用的民用住宅建筑,但少有文献讨论这种混合料的剪切行为,关于其剪切行为的共识还没有达成。通过一系列大型直剪试验,研究了农作废弃秸秆加筋黄土混合料的抗剪性能,探讨了提高抗剪强度参数的机理。制备试样前,先用热水煮沸法软化秸秆,然后与黄土混合,分别以14%,18%,22%的含水率制备方形试件。大型直剪试验结果表明:①加入到试样中的秸秆阻碍了颗粒的重新排列,导致颗粒间的互锁效应,从而抑制剪切面附近剪切带的发展,增大了摩擦角;②考虑到试样的均匀性和试验的可靠性,秸秆的最优掺量介于0.55%~0.65%;③在剪切盒前后观察到的竖向位移可用于解释应变硬化曲线(持续发展)、应变硬化曲线(小位移斜率和大位移斜率阶段持续发展)逐渐增加的现象。