三门峡地区黄土状粉土静力学特性试验研究

以三门峡地区黄土状粉土为研究对象,通过控制重塑土样的干密度及含水率制备不同状态的试样,在非饱和土三轴仪上采用不排水试验法,对试样的静力学特性进行试验研究.试验结果表明:试样的基质吸力、水分状态及密度对土的力学性质有着重要影响,相同围压下土体破坏偏应力随着基质吸力的增大而升高;试样的黏聚力随含水率的增加而减小,且减小幅度在不同含水率区间有不同的变化规律;内摩擦角随含水率的增加呈现出先增加后减小的变化规律,并且其变化曲线出现双峰值点;试样的黏聚力及内摩擦角均随干密度的增加而增大,但不同的是黏聚力与干密度的关系曲线可用双曲线模型拟合,而内摩擦角与干密度的关系曲线呈现出非线性的变化规律.     

活性MgO固化黄土抗剪强度特性研究

引入绿色低碳材料活性MgO,通过不固结不排水直接剪切试验,研究活性MgO掺量、养护龄期、含水率和压实度等因素对活性MgO固化黄土抗剪强度特性的影响.结果表明:活性MgO可显著提高黄土抗剪强度;随着活性MgO掺量和养护龄期增加,固化黄土抗剪强度、粘聚力和内摩擦角先增大后减小,在6%活性MgO掺量和14 d养护龄期处达到最大值;含水率增大使固化黄土抗剪强度和粘聚力呈现先上升后下降趋势,内摩擦角持续减小,在最优含水率附近固化黄土抗剪性能达到最优;增大压实度使固化黄土抗剪强度、粘聚力和内摩擦角持续增大,且最优含水率对应固化黄土强度增长最明显.考虑到活性MgO固化黄土在实际工程中的应用,建议选取如下参数:活性MgO掺量6%、养护龄期14 d、黄土最优含水率、压实度96%.     

冻融循环作用下砂质黄土强度劣化特性及影响因素研究

为揭示砂质黄土在冻融循环作用下的强度特性，以榆林子洲某地砂黄土为研究对象，对其进行不同初始条件的冻融循环试验，并测定土体冻融后的三轴剪切强度。结果表明：砂黄土冻融后表面出现明显的结构破坏现象；土体粘聚力随着冻融循环次数增加先减小然后有所回升，土体冻融后的粘聚力随初始含水率的增加而减小，冻结温度对不同含水率土体粘聚力的影响不同；土体内摩擦角在冻融循环作用下有所减小，总体下降量不大；土体强度下降主要受粘聚力劣化影响；高含水率极端低温冻结及低含水率较高温冻结均加速了冻融循环作用对土体强度的破坏。     

延安新区压实黄土抗剪强度试验研究

压实黄土的抗剪强度是影响黄土高填方边坡稳定性的重要因素。对延安新区压实Q_2、Q_3黄土开展了多组不同初始压实度和初始含水率条件下的直剪试验,研究了压实度、含水率对黏聚力、内摩擦角和抗剪强度的影响,初步探讨了现场回填压实黄土和室内制备压实黄土表现出不同抗剪强度特性的原因。结果表明:黏聚力和内摩擦角均随着压实度的增大而增大,土中粘粒含量对压实Q_2、Q_3黄土的黏聚力和内摩擦角指标有较大影响;黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均随含水率的增大而不断减小,压实Q_2黄土对含水率变化更为敏感;现场回填压实黄土比室内制备的压实黄土具有更高的抗剪强度。     

氯化钠溶液对膨胀土强度影响研究

以河南南阳某公路工程膨胀土为研究对象,对经过不同浓度的氯化钠溶液饱和后的试样进行击实试验和三轴试验.试验结果表明:氯化钠溶液浓度增加,土样主应力差呈先增加后减小趋势,峰值强度逐渐减小,素土样峰值强度最大;内摩擦角随着浓度的增加而增加,黏聚力随着浓度的增加而减小,相较黏聚力的变化,内摩擦角变化不是很明显,说明其浓度变化对土体内摩擦角影响较小;进一步通过拟合曲线发现,氯化钠溶液浓度与土的抗剪强度指标均线性相关,并得到内摩擦角、黏聚力与浓度相关的公式.     

黄土地区边坡冻融剥落病害机理及稳定性分析

通过现场调研、室内冻融试验及计算分析开展了黄土边坡冻融剥落病害机理及稳定性的研究.结果表明:冻融剥落病害分为表层冻融剥蚀、冻融层状剥落及微型冻融崩塌.随着冻融次数的增加,粘聚力呈指数衰减趋势;随着含水率的增加,粘聚力显著减小且在经历冻融后与含水率的变化曲线近似重合;而随着冻融次数的增加,内摩擦角并无明显变化,随含水率增加,内摩擦角呈线性衰减特征,但衰减幅度不大.安全系数随冻融次数增加亦呈指数衰减趋势,随剥落体含水率增加显著降低且冻融后安全系数与含水率的变化曲线近似重合,随冻融深度增加呈指数衰减趋势且含水率很高时其指数变化规律不明显.     

高液限土和红黏土的水敏感性研究

以分布在广梧高速公路沿线的高液限土和红黏土为试样,通过常规直接剪切试验,测定不同含水状态下高液限土和红黏土的抗剪强度,对比分析含水率对两者抗剪强度的影响.结果表明,高液限土和红黏土的抗剪强度均与初始含水率有明显的相关关系,初始含水率越大,抗剪强度越小;随着含水率的增大,高液限土黏聚力与含水率成指数函数关系形式减小,其内摩擦角则先小幅减小,后急剧减小;随着含水率的增大,红黏土粘聚力变化具有显著的分段性,在某一含水率区段内下降较明显,当含水率接近饱和含水率时,则趋于稳定;红黏土的内摩擦角随着含水率的增加先保持稳定,后急剧减小;土颗粒间胶结物质的不同是导致高液限土和红黏土水敏感性不同的主要原因.     

重塑非饱和粉质黏土抗剪强度特性试验研究

含水率对非饱和土的抗剪强度有很大影响,因此研究含水率与非饱和土抗剪强度之间的关系,具有重要的工程意义.以粉质黏土为研究对象,通过直剪和基质吸力试验,研究含水率对抗剪强度及内摩擦角和黏聚力的影响.结果表明:随着基质吸力的增大,非饱和土的抗剪强度不断增大,说明基质吸力对抗剪强度有较大贡献;随着含水率增大,土的内摩擦角减小;在含水率较小时,黏聚力增大,当含水率增加到一定值时,土的黏聚力急剧下降.     

红砂岩细粒土抗剪强度的试验研究

为了研究红砂岩原岩破碎后的细粒土的强度特性,对其展开了不同含水率及压实度下的快剪试验,探讨含水率及压实度对红砂岩细粒土抗剪强度的影响规律。试验结果表明：在一定压实度下,随着含水率的增大,黏聚力先增大后减小,呈二次抛物线变化规律,而内摩擦角则呈幂函数衰减变化趋势;在一定含水率下,饱和黏聚力及内摩擦角均随着压实度的提高而有不同幅度的增大。相比内摩擦角,黏聚力受含水率及压实度的影响更显著。试验结果可为有关红砂岩路基、堤坝填筑、边坡稳定性分析等工作提供参考。     

含水率增长条件下路基边坡的稳定性研究

针对河北省境内张家口、承德地区的山前冲洪积扇的粉质粘土路基在长期运营过程中由于裂缝而引起路基进水的现象,结合宣大公路养护大修工程,主要研究不同含水率条件下路基土强度及模量的变化情况,得出路基土粘聚力和内摩擦角及弹性模量随着含水量增加的变化趋势.结果表明:土的粘聚力和内摩擦角随着含水量的逐渐增加而逐渐变小并趋于稳定,剪切模量随着含水率的增加逐渐减低.同时,利用里正岩土软件,分析路基边坡稳定性在含水量增加的情况下的变化趋势,提出路基边坡在含水率增加的情况下的预防或处理办法,对指导张家口、承德地区路基的设计以及施工以及延长道路的使用寿命有重要的意义.     

土与结构接触界面改进直剪试验研究

目的 研究土与结构接触界面力学行为随接触材料类型及含水率变化规律．方法 通过改进的直剪仪进行黏土自身、黏土与混凝土、黏土与石、黏土与砖4个含水率共64个试样的剪切试验．结果 得到了不同含水率不同正应力下土与不同结构接触界面的剪切应力应变曲线，当土体含水率增大时，黏土内部摩擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面的摩擦角急剧降低；土体内部的黏聚力逐渐减小。而土与结构接触界面的黏聚力均先增大后减小，各接触类型接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势．只在含水率为13％、法向应力为50kPa的黏土内部剪切时才出现剪胀现象．结论 土与结构接触界面的抗剪强度、摩擦角、黏聚力等力学参数与接触材料类型及土体含水率密切相关，研究结果为工程设计的计算参数取值提供了试验依据。     

粉煤灰改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

以宜昌市某公路沿线的膨胀土为原材料,采用宜昌热电厂产生的粉煤灰为外掺剂,在室内进行直接剪切试验,观察不同掺灰量对改良膨胀土的抗剪强度指标的影响规律.研究结果表明,掺粉煤灰改良膨胀土能提高膨胀土的抗剪强度,掺入粉煤灰之后,内摩擦角增大,黏聚力降低.掺粉煤灰改良膨胀土提高膨胀土的抗剪强度主要靠提高内摩擦角来实现.随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的内摩擦角先增大后减小,当掺灰量达14％时,内摩擦角达到最大值.随着掺人粉煤灰量的增加,改良膨胀土的黏聚力逐渐降低,降低的趋势先快后慢.随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的抗剪强度先增大后减小,当掺灰量达到14％时,抗剪强度达到最大值.结论为：掺灰量达14％时,改良效果最好.     

污水环境对水泥土力学性能的影响试验研究

由于多数地下水泥土工程直接与地下腐蚀性介质环境接触,必将导致水泥土材料的逐步劣化甚至失效破坏。以某市区工地附近明渠排放的污水作为侵蚀性介质,制作了不同水泥掺量的水泥土试件,通过对比试验,研究了污水环境和清水环境下不同水泥掺量、不同龄期的水泥土抗压强度和抗剪强度。结果表明,在污水或清水环境下,相同水泥掺量水泥土30 d龄期的抗压强度几乎相等,随着龄期的增加其抗压强度均逐步增大,但污水环境下其抗压强度增长的幅度明显小于清水环境,90 d后清水环境的水泥土抗压强度不再增长,而污水环境的抗压强度开始降低;污水环境和清水环境下的水泥土内摩擦角和黏聚力随龄期、水泥掺量的增加均逐步增大,污水环境下龄期90 d后的内摩擦角和黏聚力均开始降低。     

Dynamic response law about gravity retaining wall to seismic characteristics and earth fill properties

In order to find the dynamic response laws of retaining walls affected by certain earthquake loads, the influence of the seismic wave characteristics and sub-grade fill parameters (including the foundation surface slope) were focused on, and a series of tests were performed. The results show that the maximum stress of the retaining wall decreases as internal friction angle, foundation slope, filled soil cohesion and the biggest dynamic elastic modulus increase, while it increases with the seismic frequency and seismic input peak dropping. The addition value of dynamics earth pressure increases when seismic frequency and seismic input peak are reduced, while it decreases when the filled soil cohesion and internal friction angle rise. Meanwhile, dynamic elastic modulus and foundation slope have no obvious influences on addition value of dynamics earth pressure. The slope will be instable if the seismic input peak exceeds 0.5g and be disruptive if seismic frequency is larger than 2.5 Hz. The mid-lower parts of retaining walls are in most heavy and obvious response to these factors, which reveals the mechanism of “belly burst” in retaining wall that appears commonly in practical projects.     

含水率对于地下结构地震动力响应的影响研究

含水率对土体的弹性模量、黏聚力、内摩擦角以及土体密度都会产生影响.密实度一定的情况下,黏性土的多种力学参数会随着最佳含水率的出现而出现"峰值"效应.利用FLAC3D差分软件对不饱和土在地震作用下的动力响应进行了模拟和分析,探讨了土中含水率对于地下结构地震动力响应的影响规律.结果表明,在最佳含水率附近,土层的性质对于地下结构的作用来说是最良好的,此时结构的内力可取得最小值;顶板和底板的相对水平位移变化不大,并且位移的数值随着含水率的增加而逐渐减小;土体和结构的加速度峰值都随着含水率的增加而呈减小的趋势.     

影响加筋土挡墙地震稳定性的参数分析

针对现有挡土墙抗震设计影响因素考虑不足等问题,运用拟静力法和水平条分法分析加筋土挡墙的地震稳定性,并研究土体内摩擦角、水平地震力加速度系数、填土粘聚力、挡土墙倾角和滑动体上部荷载等参数对地震稳定性的影响。结果表明:加筋土挡墙的地震稳定性与水平地震力加速度系数和滑动体上部荷载有显著关系,且变化趋势与之成正比;与土体内摩擦角和填土粘聚力的变化趋势成反比;当条件相同时,倾斜加筋土挡墙的地震稳定性比竖直挡墙的稳定性好。     

石墨烯改性粘土的剪切强度特性研究

为了研究石墨烯改性粘土的强度特性,将石墨烯均匀地掺入土中,在控制干密度条件下,进行直剪试验,并用扫描电镜(SEM)对样品的剪切面结构进行了观察。将石墨烯按干土质量百分比分别为0%、1%、2%、3%和4%的掺量分别掺入到含水率为14%、16%、18%的素土中进行试验,结果表明,石墨烯能有效提高粘土的破坏强度,且在本试验中未发现最佳掺量。粘聚力随着掺量的增加而增大,随含水率的增长而减小,但内摩擦角基本不变。借助SEM从微观上对石墨烯改性作用机理进行分析,石墨烯的掺入可以填充土中孔隙,提升土颗粒间的摩擦力,从而增强土体的抗剪强度。     

植被根系固土抗剪强度试验研究

通过对培养的黑麦草加固黏土原状土样进行直剪试验,研究了根系含量和含水率对加固土体抗剪性能的影响,并结合研究结果对其作用机理进行分析。试验结果表明:随根系含量增加,加固土体的抗剪强度和黏聚力逐渐增强,内摩擦角变化较小。这是因为根系的存在加强了土颗粒之间的摩擦,同时在剪切过程中根系发生弹性形变,其内部产生的拉应力通过摩擦力转化为阻碍土体位移的力,增强土体强度。随着含水率的增加,加固土体的抗剪强度和黏聚力均减小,内摩擦角变化不大。这是由于一方面水的存在使根系的拉拔阻力和土颗粒之间的摩擦阻力减小,另一方面含水率的增加导致基质吸力减小,使土颗粒之间的液桥强度降低,从而降低了土体的抗剪强度。     

等幅干湿循环条件下膨胀土的低应力抗剪强度特征

为研究膨胀土的真实强度特征,采用室内常规直剪试验,对等幅度干湿循环条件下的重塑膨胀土进行低应力抗剪强度测试。研究了重塑膨胀土低应力抗剪强度参数随循环次数、循环幅度的变化关系,并建立了包含初始含水率、循环幅度、干湿循环次数为变量的粘聚力的非线性特征函数。试验结果表明：在相同循环幅度和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环次数的增加而衰减;在相同循环次数和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环幅度的增加而衰减;内摩擦角与循环幅度和循环次数之间的关系无法用函数来表达;本文建立的非线性粘聚力衰减函数是利用室内简单试验得到的,可用来计算等幅度干湿循环条件下膨胀土的粘聚力。     

含水率对下蜀土抗剪强度的影响

为研究不同剪切方式中,含水率对下蜀土抗剪强度的影响,选取下蜀土为研究对象,进行多组原状土样的快剪、慢剪和反复直剪试验。试验结果表明:下蜀土试样含水率在19%~28.2%之间变化时,随着含水率的增加,土的抗剪强度总体呈下降趋势,但不同剪切方式中影响规律不同。快剪试验中,含水率对土体抗剪强度的影响较大,当含水率增加到23.5%附近时,黏聚力和内摩擦角均急剧下降;慢剪和反复直剪试验中含水率对土体的抗剪强度影响较小。快剪和反复直剪试验中,土的抗剪强度主要受黏聚力控制;慢剪试验中,土的抗剪强度主要受内摩擦角控制。快剪、慢剪和反复直剪分别模拟下蜀土滑坡中的快速滑动、缓慢滑动和古滑坡的再次滑动,试验结论可为不同类型下蜀土滑坡的防治工程提供参考。