含水率对非饱和砂土抗剪强度影响试验研究

为深入研究含水率对非饱和砂土抗剪强度影响,运用DHJ50-2型叠环式剪切试验机,对相同干密度下的6种不同含水率的砂土进行直剪试验,结果表明:(1)砂土含水率变化造成土中基质吸力的变化,从而影响土的黏聚力;(2)砂土在低竖向荷载(100 kPa)作用下,适宜的含水率(8%)有助于提高土体的抗剪强度;砂土黏聚力最小时(37.10 kPa)试样产生最大的剪变形量(-2.32 mm);(3)砂土在高竖向荷载(400 kPa)作用下,含水率增加降低土的内摩擦角,含水率超过6%后对内摩擦角不再产生影响;内摩擦角最大时(39.68°),试样剪缩变形量最小(0.26 mm)。     

剑麻纤维/砂土复合材料三轴剪切强度特性

为改善砂土的抗剪强度特性,针对剑麻纤维加筋砂土复合材料,通过一系列不固结不排水三轴试验,对不同纤维掺量、纤维长度和砂土干密度条件下剑麻纤维/砂土复合材料的剪切强度特性进行深入研究,并对剑麻纤维加筋机制进行分析。试验结果表明：复合材料中纤维相对含量改变时,初始刚度变化不大;适量的纤维掺量和纤维长度可以在砂体内形成三维网状结构,对比未加筋试样黏聚力显著提高,表明纤维加筋可有效提高砂土的抗剪强度;由于密度增加使得剪切过程中纤维与砂颗粒间的咬合和滑动摩擦力增加使复合材料抗剪强度显著提高;围压增加纤维与砂土界面有效接触面积导致砂土抗剪强度与峰值偏应力明显增强。采用剑麻纤维加筋砂土可增强砂土间界面作用力,明显改善砂土抗剪强度特性。     

一种非传统高分子粘结剂改良黏土的强度试验研究

通过室内无侧限抗压强度试验和直接剪切试验研究了不同浓度粘结剂对黏土强度的影响。试验结果表明,粘结剂的加入可以提高黏土体的强度。改良后,黏土的无侧限抗压强度和黏聚力随养护时间的增加均有提高;当养护时间一定时,随着粘结剂含量的增加,黏土的黏聚力和无侧限抗压强度也随之增加,当浓度增加至3%时,黏土的无侧限抗压强度相比2%浓度添加量出现下降。     

聚氨酯型固化剂加固砂性土抗压试验及破坏模式

针对砂性土结构松散的问题,采用聚氨酯型固化剂对其进行改良,对不同固化剂含量及养护时间的改良砂性土进行了无侧限抗压试验,并对其加固程度及破坏模式进行分析。结果表明:聚氨酯型固化剂改良的砂性土无侧限抗压强度得到一定程度的提高;当养护时间一定时,改良砂性土的抗压强度和残余强度随着固化剂含量增加而增加,峰值应变反而减小;当固化剂含量一定时,改良砂性土的抗压强度。残余强度及峰值应变均随着养护时间增加而增加;抗压强度、残余强度及峰值强度在含量为30%,养护时间为48 h时,基本达到最佳加固效果;在无侧限压缩破坏后,养护初期的破坏形态为“X”形、“Y”形剪切带破坏,在养护中期为“花瓣状”破坏,养护后期为锥形缝合线状破坏。     

土工布加筋粗颗粒土变形与强度特性试验研究

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数（简称筋数n=0～3）对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明：筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形;不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5 378 kPa。加筋能够增大相变时的体积应变;在p-q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ₀、Δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示;n每增加1,内摩擦角φ''增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标-加筋疏密指数I_R,并给出三轴试验获得I_R的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力Δc（加筋土比素土黏聚力的提高量）与I_R均可用直线拟合;I_R每增加1 m^-1,c和Δc分别提高9.1和13.5 kPa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,I_R每增加1 m^-1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75 kPa。基于准黏聚力原理,建立c及Δc与I_R的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。     

不同固化剂含量改良砂土力学特性数值模拟

对不同固化剂含量条件下的改良砂土进行室内无侧限单轴压缩试验,利用颗粒流数值模拟软件建立对应数值模型并进行数值模拟试验。通过研究不同固化剂含量下试样在不同加载阶段的微观破坏机理,发现固化剂的含量显著影响试样的抗压强度、抵抗变形能力以及试样破坏的宏观模式。随着固化剂含量的增加,试样的峰值强度、弹性模量均增大,而峰值应变减少。根据微观裂隙、接触力链及颗粒位移场的发育演化过程可以看出,随着固化剂含量增多,试样容易出现应力集中现象,发生局部破坏,破坏面由整体贯穿逐渐变为局部压碎破坏,破裂后力链弯曲程度由大逐渐变小,颗粒位移方向由紊乱分散逐渐均匀有序,试样的破坏模式由拉剪复合型破坏为主过渡到剪切破坏为主。     

水泥镁渣固化粉砂土的抗剪强度试验研究

为了改善粉砂土的液化破坏特性,以银川西夏区的粉砂土为试验研究对象,采用2%,4%掺量的水泥和3%,6%,9%掺量的镁渣对粉砂土进行固化,通过龄期7 d,28 d的三轴剪切试验,研究了固化土抗剪强度指标的变化规律。结果表明,不同龄期试样的内摩擦角大小取决于水泥掺量;7 d龄期试样的最大黏聚力增加了103.0%,28 d龄期试样的最大黏聚力增加了73.8%,水泥和镁渣复合掺入粉砂土可以有效提高其黏聚力。试件的极限应变分析表明,水泥和镁渣掺入粉砂土中使得土样变形由柔性变形向脆性变形发展。     

组合Clump颗粒加筋砂土三轴剪切试验离散元模拟分析

针对常规离散元数值模拟中采用的球形颗粒难以再现颗粒间嵌锁作用的问题,基于不同形状的Clump颗粒,利用离散元软件PFC~(3D)开展了多组三轴剪切数值模拟试验.通过改变球形度和加筋层数研究了颗粒形状和加筋层数对砂土剪切特性的影响,并初步探讨了筋土界面作用机理.结果表明:随着颗粒球形度的增加,试样峰值抗剪强度与残余强度逐渐减小;试样中部孔隙率增加,上部孔隙率减小,其剪胀现象更加明显;抗剪强度指标c、φ值与球形度n存在二次函数关系;黏聚力随着球形度的增加减小速度变缓;而内摩擦角的减小速度随着球形度的增加变快;三轴应力强度峰值随加筋层数增加而增加,但3层加筋的峰值较2层加筋的峰值较为接近,增幅为5.9%;采用组合Clump颗粒可以有效模拟不同形状砂土颗粒,对以后的数值模拟具有一定的借鉴意义.     

温度对水溶性有机材料改良砂土的力学特性试验研究

聚氨酯型固化剂与水反应生成的固化膜能有效提高砂土的强度,为了研究温度对固化剂改良砂土效果的影响,开展了无侧限抗压试验,分析了不同温度条件下砂土强度随密度和固化剂含量的变化规律,并就温度的影响机理进行了深入分析。试验结果表明:温度对固化剂的改良效果具有明显的影响,温度不变的情况下,无侧限抗压强度特性随密度和固化剂含量的增加而增大。在温度较高时(≥35℃),固化膜失水收缩,弹性增大、强度提高,能较大程度地提高砂土强度;在温度较低时(≤-10℃),固化膜被冻结而强度提高,进而提高砂土强度;两种极端温度条件下,固化剂改良效果都有提高,但高温条件效果更明显。     

聚氨酯型固化剂改良表层砂土抗渗透特性试验

针对聚氨酯型固化剂(简称“OH固化剂”)改良表层砂土抗渗透特性,采用TST-70型常水头渗透仪和自制多孔渗透仪,将OH固化剂喷洒在砂土表层,在不同含量OH固化剂和不同养护时间条件下,对相同厚度砂土层和不同厚度砂土层的出水时间、出水量和渗透性进行室内试验,并对其抗渗机理进行探讨。结果表明:喷洒不同含量OH固化剂后,在土体表层形成不同厚度的固化层,从而增强砂土抗渗透性能;在相同养护时间下,随着OH固化剂含量的增加,固化层厚度变大,出水时间变长,出水量减少;在相同OH固化剂含量下,随着养护时间变长,出水时间变长,出水量减少;在砂土表层加OH固化剂,不影响土体整体的渗透性,对植物的正常生长不产生影响;出水量随土层深度的降低而减少;含量为7%和9%的OH固化剂在养护6.0 h以后出现不出水现象,达到很好的防渗效果。     

微生物加固钙质砂强度演化过程的环剪试验研究

为获得钙质砂试样在微生物加固过程中的强度特性,对环剪仪的剪切盒进行改造,实现在环剪仪上直接完成钙质砂试样的微生物固化过程.通过环剪试验研究加固时间对固化效果的影响,考虑环剪试验过程中竖向应力的影响并与未加固钙质砂试样进行对比分析.结果表明:在改造后的环剪仪上直接完成固化可以获得加固时间较短、强度相对较低的试样.随着加固...     

砂砾石混合物抗剪强度特性试验研究

为分析砾石含量及砾石形状对砂砾石混合物抗剪强度的影响,对砂砾石混合物进行了不同应力（σ=50、100、150、200kPa）条件下的大型直剪试验。试验中砂砾石混合物为相同砂与圆砾石及角砾石2种不同形状砾石的混合物,砾石含量分别为20％、40％、60％及80％。结果表明砂砾石混合物的剪胀量和抗剪强度随砾石含量以及砾石形状不规则程度的增加而增加,砾石含量对砂砾石混合物抗剪强度的影响大于砾石形状的影响。砂砾石混合物的最小孔隙比可以作为衡量砾石含量和砾石形状与其抗剪强度关系的特征参数。     

固化疏浚淤泥作路基材料工程特性试验研究

为了探讨粉煤灰和工业矿粉固化疏浚淤泥作路基材料的可行性,通过一系列室内实验研究了不同固化剂配比对固化淤泥击实特性、水稳定性、承载力和抗剪强度的影响。实验结果表明,不同固化剂配比下固化淤泥的最大干密度均超过1.50 g/cm³,最优含水率约为20~21%;淤泥固化处理后浸水4 d的膨胀率均不超过1.1%,水稳性大幅提升;矿粉含量越高,粉煤灰含量越低,CBR（California Bearing Ratio）值越高,土样的承载力越高,抗剪强度也越高。不同工况浸水4 d的CBR值均达到了较高的水平,工况SD10FA20MP（淤泥：粉煤灰：矿粉=7：1：2）CBR值最高,达到了34.8%,是规范中高速、一级公路路基填料要求最低CBR值的4.35倍,作路基填料使用可行。     

不同颗粒级配钙质砂剪切特性研究

为研究钙质砂剪切特性,对某岛钙质砂进行4组固结排水三轴试验,其围压分别是50、100、200、400 kPa。应力应变曲线表明钙质砂体变先剪缩后剪胀,在剪胀发展的过程中伴随应变软化现象。为进一步探究钙质砂应变软化的原因,筛除粒径小于0.5 mm,重复试验。研究结果表明大颗粒的钙质砂并没有出现应变软化现象。给出如下结论:(1)应变软化出现的位置比较偏后,且随着围压的增长,峰值强度会逐渐后移;(2)在低围压条件下钙质砂颗粒破碎诱发的应变软化可能性低;(3)细小颗粒诱发扁平状钙质砂出现定向滑移是试样表现应变软化的关键因素;(4)围压越高细小颗粒诱发应变软化的难度越大,峰值强度逐渐后移,并伴随着剪切带的出现。     

高分子聚合物-剑麻纤维复合加固砂土抗压特性试验研究

针对砂土容易引发工程地质灾害问题,选用聚氨酯高分子聚合物和剑麻纤维复合加固砂土,对不同固化剂含量和纤维含量复合加固砂土的无侧限单轴抗压特性进行了评价,并运用电子显微镜（SEM）分析了复合加固砂土的微观力学机理。随着固化剂含量和纤维含量的增加,砂土的弹性模量、抗压强度和韧性均显著提高,试样破坏形态随纤维含量的增加由"花瓣状"向缝合线状过渡。聚氨酯通过提高土-土/纤维互锁力、土-纤维黏结力和土-纤维摩擦力,增强了纤维的加筋效果。     

黄原胶改良黏土无侧限抗压强度及其加固机理研究

采用天然黄原胶对黏土进行加固,通过一系列无侧限抗压强度试验,对不同养护时间和黄原胶掺量条件下改良黏土的无侧限抗压强度特性进行试验研究,并对其加固机理进行较为深入的分析。试验结果表明：黄原胶作为添加剂可以在很大程度上提高黏土的无侧限抗压强度;随着黄原胶掺量和养护时间的增加,改良黏土试样的抗压强度也随之增加,并最终趋于稳定;黄原胶改良黏土的最适宜掺量是1.5%,最佳养护时间是14 d,当养护时间为14 d时,黄原胶掺量0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的改良黏土样抗压强度相对素土样分别增加13.43%、20.85%、29.87%和34.70%。黄原胶基质通过增强黏土颗粒相互间的粘聚作用,增强了土样的整体性,从而达到增强黏土样抗压强度的目的。     

微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度、胶结液浓度配比等因素对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明：随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,后者主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度,适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比,均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。