秸秆纤维加筋黄土三轴剪切特性试验

为了探明秸秆纤维加筋黄土的剪切力学特性,开展三轴剪切试验和电镜扫描试验,研究纤维掺量、纤维长度和土体含水率对秸秆纤维加筋黄土应力-应变特性和抗剪强度的影响,并分析加筋机理。结果表明：加入秸秆纤维主要通过增加土体黏聚力以有效提升黄土的抗剪强度,但不会改变黄土偏应力-应变曲线的类型及特征,仍表现为应变硬化型;秸秆纤维的最佳掺量和长度分别为0.3%和10 mm,当纤维掺量和长度超过最佳值时,土体中存在过多的软弱结构面会削弱加筋土体的整体性,筋土间黏结和摩擦作用降低,土体抗剪强度减小;加筋黄土的最佳含水率为素黄土的最优含水率,含水率超过最佳值后,筋土表面结合水膜增厚,筋土间润滑作用增强、摩擦力减弱,土体抗剪强度降低。     

非饱和原状黄土三轴试验方法研究

作者用组装的非饱和土三轴仪，以武功黄土为研究对象，探讨了非饱和原状黄土三轴压缩试验方法，并通过对５种饱和度、在５个围 压下的三轴压缩试验成果，初步分析了非饱和黄土破坏时水气演化规律。     

饱和黄土三轴渗透试验

对饱和黄土进行了三轴渗透试验,结果表明:①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小,原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数,原状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数;②饱和黄土的渗透系数随周围压力的增大而减小,在同一周围压力下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数;③初始干密度越小,重塑饱和黄土水平渗透系数越小。     

延安Q2黄土三轴蠕变特性试验研究

对延安地区Q₂黄土进行了三轴蠕变试验,通过试验得到了延安Q₂黄土不同含水率及不同围压条件下应变-时间曲线和应力应变等时曲线。经过曲线分析发现,应力水平、围压及含水率对延安Q₂黄土的蠕变特性具有较大影响,且当应力水平高于试样的屈服应力时,Q₂黄土表现出显著的非线性蠕变特性。根据蠕变试验结果及模型原理,利用类比法建立了三维应力状态下的黏弹塑性蠕变模型。在此基础上,建立了考虑瞬时损伤的黄土蠕变本构模型,并运用拟牛顿法对模型中的各项参数进行拟合,结果表明：该本构模型适用于延安地区Q₂黄土的蠕变研究,同时,期望该研究成果能为黄土高原其他地区岩土工程设计提供理论及实践意义。     

基于三轴试验的黄土结构演变探讨

为了研究结构性黄土在固结、剪切全过程中的结构演变,进行了三轴试验,定义了固结结构强度和结构强度固结比,研究了一直被忽略的固结对结构的影响问题,以及围压和含水率对不同初始结构黄土的影响,基于损伤理论建立了剪切过程中不同初始结构的黄土的损伤演化数学模型。结果表明,固结结构强度随含水率的增大而降低,低含水率下的降幅大于高含水率下的降幅,结构强度固结比在高围压下变化幅度较大。初始切线模量随含水率的升高迅速减小,低含水率下随围压升高其先减小后增大,高含水率下随围压升高其一直增大但增幅较小。黄土在低围压下的损伤速度要快于高围压下的。围压和初始结构共同决定了结构的演化规律,固结对初始结构的破坏程度将决定剪切过程的结构演化,偏应力起到破坏作用,围压具有压损和压硬两种作用,黄土结构演化过程并非是单纯的损伤过程,其程度和方向内部取决于初始结构条件,外部取决于荷载大小和荷载性质。     

三轴加载过程中土体剪切带的细观演化规律

为揭示土体在加载过程中剪切带的细观演化规律,以陕西宝鸡某原状黄土为对象,进行了天然含水率条件下的三轴剪切试验,并在试验过程中采用CT技术进行了实时监测扫描,得到不同应变条件下各断面的CT 切片。基于CT重建技术分析了试样在受荷条件下局部裂隙扩展逐渐贯穿形成完整剪切带的过程,推导了CT值与密度的定量关系,发现了等压固结条件下试样的端部约束效应较明显,揭示了不同应变条件下的CT 值的变化规律。试验结果表明:在峰值强度前试样逐渐压密,在峰值强度后裂隙开始形成,并在接近残余强度时充分发育;各级应变下典型横剖面的局部CT值与密度均呈正态分布,随应变增加波峰位置下降,波形逐渐变宽。研究成果为岩土材料在受力过程的细观演化定量分析中提供了参考与借鉴。     

杨凌地区黄土三轴渗透试验研究

通过杨凌地区重塑黄土不同干密度下的常规渗透试验和三轴渗透试验,对比分析了围压和干密度对渗透系数的影响,用指数函数对围压和渗透系数的关系曲线进行了拟合,并推导出了饱和黄土干密度与渗透系数的函数关系.结果表明:在同等条件下,随着围压和干密度的增大,渗透系数减小,但其对渗透系数的影响会越来越小;于密度与渗透系数呈指数函数关系.     

三轴压缩条件下灰岩力学特性试验及力学模型研究

以重庆武隆地区二叠系灰岩作为研究对象,通过三轴试验对该地区的灰岩屈服强度、峰值强度、残余强度与围压的关系进行了探讨。根据塑性力学的相关理论,将灰岩0～15MPa围压下的应力-应变曲线划分了孔隙压密、弹性、屈服、软化以及流塑5个变形阶段,提出了灰岩各阶段的力学模型。并且特别讨论了灰岩力学模型屈服和软化2个代表性阶段。在屈服阶段,利用主应变作为重要参数,结合Mises和Mohr-Coulomb屈服准则,建立了屈服阶段的非线性本构方程;在软化阶段,根据Mohr-Coulomb屈服准则和塑性软化理论,推导出了软化阶段的本构方程。结果表明,所建立的本构方程和试验结果相吻合,具有较高的准确性和实用性,可为类似的边坡稳定性研究提供重要的参考价值。     

原状膨胀土损伤演化的三轴CT试验研究

本文利用和计算机断面成像CT机配套使用的非饱和土三轴仪，对非饱和原状膨胀土在三轴剪切试验过程内部结构的变化进行了动态、定量和无损地量测，得到了土样内部损伤结构演化的清晰的CT图像和相应的CT数据.试验结果表明：原状膨胀士内部存在裂纹、空洞、裂隙面和软弱面等结构缺陷，初始损伤程度较大；剪切引起的损伤演化明显，且土样所受的吸力和净围压均对损伤演化有影响；原状膨胀土在吸力和净围压较低时的剪胀和软化特性主要是由于结构损伤的演化引起.     

平面应变试验与常规三轴试验条件下含细粒土砂力学特性比较研究

为获得某堤坝地基下含细粒土砂的力学特性,进行了平面应变试验,并与常规三轴得到的结果进行了对比,结果显示:对于同样围压平面应变试验的偏差应力及广义剪应力大于常规三轴压缩试验,说明平面应变状态下含细粒土砂的强度较高;在相同的大主应变下,平面应变试验的广义剪应变最大值远大于常规三轴试验;同时,也可以看出平面应变试验下,小主应变反映的侧向膨胀更大,而体积应变远小于常规三轴试验。由此说明,应力状态对含细粒土砂的力学特性有重要的影响,应依据工程中实际的受力状态选择相应的试验方法来确定其力学特性。更多还原     

改性黄土的力学特性试验研究

为了研究固化剂对黄土力学特性性能的影响,通过对兰州新区黄土样中加入新型高分子固化剂HEC、水泥以及HEC与水泥组合进行土壤化学改良,对改良后的土样进行击实试验、无侧限抗压试验以及渗透试验,研究固化剂掺入比、养护龄期以及压实度对改良黄土物理力学指标的关系。试验结果表明:水泥、HEC以及水泥与HEC组合均能改善黄土的工程性质;随着固化剂掺入比的增大、养护龄期的延长以及压实度的提高,改良黄土的抗压强度得到明显提高,且抗渗能力增强;若继续增加固化剂掺入比,则会导致固化剂利用率降低以及经济成本增加,故建议水泥、HEC固化剂掺入比不超过10%,固化剂的组合最佳拌和掺量为8%水泥加8%HEC。研究成果可为黄土加固理论及黄土在工程上的应用提供有益的参考。     

基于原位测试的黄土物理力学参数演化分析

为研究外荷载、地下水等多因素长期联合作用下黄土地基土参数的演化规律,依据原位钻探、标准贯入试验和室内土工试验等手段,结合历史勘查资料,对近30 a来渭北某黄土地基土的含水率、干密度、饱和度、孔隙比、湿陷系数等物理力学参数的演化规律进行总结,同时,依据数理统计方法对黄土物理力学参数演化影响因素的敏感性进行了分析。结果表明:长期荷载作用下黄土的干密度随时间增加总体呈现增加的趋势;受附加荷载直接影响的浅层地基土体的孔隙比减少幅度较大,而深层土体的孔隙比影响较小;土体的饱和度随着深度的增加总体呈现增→减→增→减的周期性;相较于附加应力的长期作用,黄土的直立性和湿陷性工程性质对土的压缩特性影响更大。该研究为黄土地区地基土强度和变形参数的研究提供借鉴。     

EPS板减载的沟槽式高填黄土明洞受力特性研究

通过室内试验和ANSYS有限元模拟,研究了沟槽式高填黄土明洞结构受力特性,得到了明洞减载前后周围土压力、位移及外侧应力随填土高度的变化规律。在此基础上,探讨了EPS板密度、厚度、宽度、铺设位置及填土高度等参数对EPS板减载明洞结构内力的影响。结果表明:数值模拟与模型试验表现出一致的规律,即采取EPS板减载后,拱顶、拱底和拱肩土压力减小,拱腰和侧墙土压力增加;明洞侧墙向外变形、拱顶向内变形减小;明洞外侧应力均减小。10 kg/m~3密度的EPS板Mises应变已到硬化阶段,后期已无减载能力,而20 kg/m~3、30 kg/m~3的EPS板应变处于塑性阶段,后期仍有减载空间。EPS板厚度越大,内力减载量越大,减载效果越明显,但厚度大的EPS板Mises应变小,材料未能充分利用;随着EPS板宽度增加,明洞结构内力先增大后减小;当EPS板宽度为1～1.5倍洞宽时,明洞内力减载量达到最优状态;EPS板距明洞顶距离越小,EPS板Mises应变越大,使得明洞衬砌结构内力减载量越大。建议EPS板铺设在洞顶0～1 m范围内。随着填土高度的增加,明洞衬砌结构内力减载量逐渐增大,而其变化率逐渐减小。     

渭北黄土原灌区地下水的化学特征及其演变规律

利用现状水质监测及灌区31 a的地下水动态观测资料,在系统研究灌区水文地质及环境条件的基础上,选取3个典型井进行地下水水质评价、水位动态及水化学特征要素的多年变化规律的分析;用matlab灰色预测法和SPSS计算软件对3个代表井的埋深和水质的变化趋势进行预测。可为水资源的合理配置、地下水适宜埋深及合理的施肥与灌溉方式的确定提供依据。     

黄土地基增湿自重湿陷变形特性的离心模型试验

针对新疆伊犁地区某引水渠基工程,采用黄土湿陷变形计算的双线法,开展了黄土地基增湿自重湿陷变形特性的离心模拟研究。试验研究表明,黄土地基的增湿自重湿陷变形是地基饱和度及厚度的二元函数,增湿湿陷变形随着地基厚度和饱和度的增加呈增大趋势,在增湿湿陷变形-地基厚度-饱和度三维空间中形成一个双曲抛物面,称之为地基增湿自重湿陷变形面。通过将离心模型试验结果与现场浸水试验数据进行对比,验证了地基增湿自重湿陷变形面的合理性,同时也证明了基于双线法采用离心模型试验研究黄土地基湿陷变形特性的可行性。     

有机磷农药污染黄土的强度及微观特性研究

为研究农药污染土的力学特性,开展了有机磷农药(草甘膦、草铵膦)不同含量、压实度、含水率、养护龄期条件下黄土的无侧限抗压强度试验,并对试样进行了微观结构分析。结果表明：污染黄土无侧限抗压强度随农药含量的增加而减小,草甘膦与草铵膦两种农药影响效果相似。污染黄土无侧限抗压强度随压实度和养护龄期的增加而增大,随含水率的增加而减小且逐渐趋于平缓。通过微观结构分析发现,农药侵入土体并未改变土中的矿物成分,而是吸附于土中的黏粒矿物上,与矿物层间离子发生反应,从而降低了层间的支撑作用,使得土体颗粒更为破碎,土中大孔隙增多、颗粒排列更加分散导致了土体强度的降低。     

湿陷性黄土地区单桩竖向承载力静载荷浸水试验

以湿陷性黄土地区某风电场的风机基础为实例,介绍了试桩设计、布置以及桩基静载浸水试验过程。通过单桩静载荷浸水试验验证单桩承载力,同时该试验首次对浸水过程进行观测,试验结果为湿陷性黄土地区桩基设计中负摩阻长度的取值提供参考依据。