土工格栅加筋膨胀土的固结排水剪特性

以南水北调中线新乡渠段的膨胀性泥灰岩风化土为填料,聚酯(PET)双向土工格栅为筋材,对不同围压下未加筋及不同层数加筋的压实膨胀土进行了三轴固结排水剪试验.试验结果表明,其应力应变曲线均呈应变硬化型,加筋土的硬化程度提高,总体上符合Duncan-Chang非线弹性模型的双曲线关系;加筋土的初始屈服应力及峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高幅度增大;围压较大时,初始屈服的应力与应变较大,峰值强度较大;但随围压增大,加筋土峰值强度提高的幅度减小;加筋土的粘聚力有较大提高,但提高幅度与加筋层数的关系不显著;加筋土的内摩擦角也有不同程度提高,其提高幅度随加筋层数增多而增大.     

离石加筋黄土的力学特性及加筋效果研究

针对加筋土加筋机理不明确的问题,通过室内加筋土的固结不排水三轴试验,分析了不同筋材、不同围压和不同加筋方式下离石黄土的力学特性,揭示了加筋土在不同影响因素下的力学演化机理。通过试验研究得到如下结论:①筋材面积相同时,硬窗纱的拉力值最大,笼布的次之,软窗纱的最小;②硬窗纱、笼布和软窗纱加筋后,这3种加筋土的黏聚力分别提高了260.4%、229.6%和139.8%;③土体强度随筋材层数的增加而增大,土体加筋效果随围压的增大而减小。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过三轴试验方法,研究了土工格栅加筋土的强度及变形破坏特性;探讨了在不同加筋情况下,土工格栅加筋土强度影响因素及其变化规律;分析了素土和土工格栅加筋土的变形破坏形式及筋材在土体抗剪破坏过程中的变形机理.试验结果表明,加筋后土体的强度和抵抗变形能力明显增强,加筋土加筋效果在中围压下最合理、最有效;土工格栅加筋土应力-应变关系采用固结围压作为归一化因子具有很好的归一化特性,可以用归一化方程来表示.     

加筋地基承载特性与参数优化研究

地基加筋可显著增强土体的抗拉和抗剪强度,提高土体整体稳定性.基于离散元法软件PFC2D,建立土工格栅加筋地基颗粒流数值模型.对比分析了基础荷载作用下无筋和加筋2种工况下地基基础沉降和地基土位移的变化规律,并系统分析了加筋长度、加筋深度和加筋层数等加筋地基中重要设计计算参数对地基承载特性的影响.研究结果表明:筋材可有效减小基础沉降,增加地基承载力,限制土体竖向和水平位移;地基最佳加筋长度、加筋深度和加筋层数分别为3B、0.25B和2层.     

非柔性加筋材料加筋土的强度特性分析

通常的加筋土所用的筋材一般为柔性材料，仅考虑筋的抗拉强度，加筋后土体强度的提高表现为粘聚力有很大的提高，而内摩擦角几乎不变；而特殊的一些加筋工程，所用的筋为非柔性材料，其特点是具有抗拉、抗剪和抗弯强度，根据非柔性材料的以上特点，通过建立复合体单元受力破坏模式，将加筋土体的破坏分为摩擦型破坏和拉断型破坏，分析了轴对称三轴试验条件下非柔性加筋材料加筋土的强度特性，通过静力平衡条件，得出大小主应力之间关系，该式表明，非柔性材料加筋后土体的粘聚力和内摩擦角均增大许多．结果对有关加筋土工程的合理设计计算有参考价值。     

黄麻纤维加筋土的强度特性及增强机理研究

采用黄麻纤维对合肥地铁工程沿线广泛分布地典型弱潜势膨胀土加筋改良处理,通过改变黄麻纤维掺量和长度对包含素膨胀土和纤维加筋土的土样进行了一系列室内直剪试验和无侧限抗压强度试验,探讨了纤维长度和纤维含量对加筋土强度特性的影响,并简要分析了纤维增强机理。研究结果表明:黄麻纤维加筋可显著提高土体抗剪强度和膨胀土的无侧限抗压强度,改善了膨胀土的剪切破坏形式,减小了破坏时裂隙的宽度和长度。     

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。     

缓坡率膨胀土加筋路堤局部稳定性分析

根据大气影响深度理论和调查结论,提出了加筋路堤的破坏模式,利用格栅变形和土体膨胀变形的相容关系,结合室内有荷试验结果,提出了允许变形的膨胀压力的计算方法,推导了膨胀土加筋路堤的局部稳定性计算公式并对南宁至友谊关公路的加筋路堤稳定性进行了计算。膨胀压力不同于室内试验的膨胀力,是土体允许变形以后的压力,其值小于或等于室内试验得到的膨胀力;下滑力由裂缝中土体吸水后产生的膨胀压力提供,抗滑力由滑动面上土体与筋材的摩擦力和筋材的锚固力共同提供,适当提高填筑含水量可以降低下滑力;文中提出的局部稳定性计算公式可用以验证膨胀土路堤加筋设计的合理性。     

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.     

加筋与土体间界面反应特性的大型拉拔试验研究

用于加筋土计算的主要方法有极限平衡法和有限单元法两种，在利用这两种方法对加筋土体进行稳定性计算时，都需要利用土体与加筋界面反应特性参数。根据大型拉拔试验测定的筋——土接触面特性的数据，绘制出剪应力与拉拔位移之间的关系曲线，它符合非线性的双曲线规律，并求出5个接触面特性参数，可供加筋有限元计算分析之用。     

循环荷载作用下小间距加筋土动力响应特性试验研究

基于山西省太行一号风景道K43+175处加筋土桥台工程，开展不同加筋间距工况条件下加筋砂土的动三轴试验，分析循环荷载作用下加筋间距对加筋砂土动强度、动剪切模量、阻尼比、累积塑性应变等动力响应特性的影响，探讨加筋砂土动力响应特性的演化规律，从而为加筋土柔性桥台复合结构（Geosynthetic Reinforced Soil Integrated Bridge System，GRS-IBS）工程设计中的变形预测和稳定状态评估提供依据。结果表明：随加筋层数的增加，加筋砂土动应力-动应变曲线逐渐由双曲线型过渡为直线型，试样动强度和动模量也随之增大，且加筋越密，增幅越明显；增大围压和增加加筋层数均能减小动剪应变，提升动剪切模量，减小阻尼比；增加加筋层数能有效抑制轴向累积塑性应变随循环荷载作用增长的趋势，因此，在GRS-IBS结构中应控制加筋间距，以提高加筋土的临界循环应力比，保证其处于长期动力稳定状态。     

应变速率对天津海积软土力学性能的影响

采用WF应力路径三轴仪,对天津滨海海积软土进行了不同围压、不同应变速率的三轴固结不排水剪切试验（CU）,分析了不同应变速率对海积软土试样的应力一应变关系、有效应力及试样破坏形态的影响．结果表明：CU试验应力一应变关系呈硬化特征,剪应力峰值随着应变速率的增大而增大,而孔压变化值则随着应变速率的增大而逐渐减小;不同应变速率的有效应力路径在相同固结压力下基本一致,因而正常固结黏土的有效应力路径具有唯一性;同时,应变速率对总应力强度有所影响,总应力的内摩擦角随着应变速率的增大而增大．     

干密度对稻草加筋盐渍土和稻草加筋石灰土的抗剪强度影响

土的抗剪强度受土的类型、含水率和干密度等多种因素的影响.为研究干密度对稻草加筋土的抗剪强度影响,制备了三种干密度的加筋盐渍土和加筋石灰土的试样,其三轴压缩试验结果为:两种加筋土的黏聚力随干密度的增大而增大,但内摩擦角变化不大;相同干密度时,加筋石灰土的主应力差远大于加筋盐渍土;不同干密度的加筋土,当轴向应变较大时,干密度对加筋土主应力差的影响消失,此时加筋土的主应力差主要取决于围压.总体而言,干密度的变化对加筋石灰土的抗剪强度影响较大;干密度为1.76,g/cm3的加筋石灰土,其抗剪强度较优.     

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。     

应变控制下水泥土动静力特性试验

为了研究循环荷载下水泥土的动静力特性,通过GDS振动三轴仪进行应变控制下的静力和逐级循环加载试验.静力试验表明:应变速率越大,水泥土强度越大,应变速率为5%时的峰值应力相对于being0.05%时提高了47.57%;掺入比决定水泥土应力-应变关系曲线的软化或硬化型式.通过逐级循环加载试验,进一步分析水泥土的应力-应变关系和动模量的发展规律,通过对双曲线模型的修正,建立描述水泥土应力-应变关系的经验模型.该模型共有3个参数,论述了各个参数的物理意义和确定方法,结果表明,本文模型简单实用,能够较好地反映水泥土的应力-应变关系.     

冻融对AS型固化剂改良土工程特性的影响

通过室内动静三轴试验,研究了Aught-Set（AS）型土壤固化剂改良土的抗冻融耐久性,分析了AS型固化剂改良土的应力应变关系、静强度、动模量和临界动应力与龄期、冻融次数以及冷却温度等影响因素的相互关系。结果表明,试样的7d无侧限抗压强度达到28d的75%;AS型固化剂改良土的应力应变关系为应变软化型曲线,呈脆性破坏形式;其静强度、临界动应力以及动回弹模量均随冻融次数增加呈指数形式衰减,且经历6次冻融后均趋于稳定;同一动应力水平下,冻融作用使得试样的累积塑性变形由变形稳定状态向变形破坏过渡;试样在经历多次冻融循环以后,负温越低对试样的力学特性影响越小。     

分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

分离式复合土工膜广泛应用于平原水库全库盘水平防渗工程中。为研究鼓胀变形及破坏时其中土工膜和土工布的作用规律，基于环向约束球形鼓胀变形模型，利用室内鼓胀变形试验和层状复合材料理论方法，分析了分离式复合土工膜（两布一膜250/0.4/250）的鼓胀变形及破坏特征、鼓胀压力和应力的膜布复合规律，并探讨了该规律的初步应用。结果表明：由于土工布的透水透气性，分离式复合土工膜发生鼓胀变形时，与压力介质接触的最下层土工布为鼓胀变形无效层，其上方的土工膜和土工布为鼓胀变形有效层；有效层中最上层土工布首先发生裂口型破坏，土工布破坏后土工膜也会瞬间破坏；分离式复合土工膜的鼓胀压力（含胀破压力）等于有效层土工膜和土工布的鼓胀压力之和，应力（含胀破应力）等于有效层土工膜和土工布的应力与其相应厚度百分比的乘积之和，胀破高度和胀破应变与单层土工布的近似相等；有效层土工膜/布材料本身的应力越大，所组成的复合材料应力也越大；有效层中某一材料厚度百分比越大，复合材料应力越接近该材料的应力值，且接近的快慢程度与有效层材料之间的应力差值大小成正比。对于不同规格、类型基础材料组合成的不同种分离式复合土工膜，研究结果有助于确定其鼓胀变形力学特性，并能为实际应用中的材料选型提供参考。     

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。     

不同瓣型荞麦壳加筋黄土的强度特性

为了探索植物壳生态加筋土的强度特性,进行了荞麦壳加筋黄土的剪切试验研究。首先,进行了荞麦壳和黄土的基本性质试验,然后,将荞麦壳分瓣,按一定的干土质量比将分瓣好的荞麦壳添加到配好的湿土中,击实成样,进行直剪试验。试验结果表明:荞麦壳加筋黄土的剪应力剪切位移曲线的变化规律与素土相似;荞麦壳加筋后土的强度有明显提高,最大提高23%;加筋后土的内摩擦角有很大提高,最大提高了6.13°,而黏聚力则有不同程度降低,其降低值不超过8 kPa;只有当荞麦壳的加筋率大于某百分比时,荞麦壳加筋土的强度才大于素土,该百分比与荞麦壳的分瓣情况有关。对于荞麦壳加筋材料,存在一个界限加筋率,当加筋率小于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移基本上随垂直压力而增大,当加筋率大于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移随垂直压力的增大而减小,该界限值也与荞麦壳的分瓣情况有关。比较而言,天然荞麦壳和两瓣型荞麦壳作为加筋材料更合适。     

玻璃纤维布包裹加固钢筋混凝土柱的试验研究

进行了玻璃纤维布包裹加固轴心受压钢凝筋混土柱系列试验研究．结果表明：纤维布包裹加固钢筋混凝土柱的轴心抗压承载能力和极限应变明显提高，其轴心抗压承载力随纤维布加固层数、加固间距及截面形式的改变而变化，对于一种确定的加固方式，存在一个既使构件承载力提高较大又造价相对较低的合理方案．