黏土的张拉-剪切耦合强度研究

为了合理描述平均主应力增大或减小时黏土的弹塑性变形,尤其对最小主应力小于零时加载路径下土的弹塑性变形问题,利用摩擦块模型揭示土的摩擦强度和黏聚强度机理,给出土的抗剪强度公式.结合土的黏聚强度特性,将子午面划分为φ硬化区和c硬化区.在φ硬化区,将超固结状态对塑性变形的影响考虑进应力路径本构模型中,从而得到塑性变形的计算方法;在c硬化区,利用双曲线关系来描述黏聚力与剪应变的关系,结合剪胀方程确定塑性体应变,建立考虑黏聚效应的黏土应力路径本构模型.该模型仅有6个材料参数,且各参数的物理意义明确.通过试验结果对模型的验证表明,建立的本构模型能合理描述复杂应力条件,尤其是拉伸荷载作用下土的应力应变关系.

     

昆明盆地剪切波速与地基特性相关分析研究

根据大量的钻孔P-S测井实测数据分析归纳了昆明盆地第四系粘性土及砂性土层的剪切波速值及其特征。利用相关分析方法给出了各土层剪切波速Vs与标贯击数N的回归方程。探讨了土层埋深等因子时剪切波速的影响,给出了剪切波速Vs与土层埋深的回归方程。     

黏土的高压三轴剪切特性研究

低应力作用下与高应力作用下土的力学特性存在较大差异．为了了解高应力下黏土的三轴剪切特性,指导深部地下工程建设,本文运用SKA～1型高压K0固结仪,对高应力下重塑黏土的K0固结不排水、各向等压固结不排水剪切特性进行研究,探讨了不同固结方式下诸如K0值、轴向应变、平均主应力、主应力差等变化规律,结果表明：高应力条件下各向等压固结三轴剪切试验破坏主应力差明显大于K0固结所得的相应值;两种应力路径下黏土的应力-应变关系曲线与低应力条件下三轴剪切试验具有相似的数学模型．     

悬挂式剪切波速测试仪测试结果影响因素分析

土层剪切波速测试对于划分地层和场地土的类别、判断土的液化、研究土的振动特性、计算场地地震动参数等具有重要的意义.分析了扩孔、塌孔、孔壁纵向均质性等因素对悬挂式剪切波速测试仪测试结果的影响:扩孔、塌孔时测得的剪切波速值比实际值偏小;孔壁纵向均质性差时比孔壁质量良好时的剪切波速的测试质量要差;泥浆中铁磁性物质含量高时,会降低电磁式激震器的激震能量,从而影响剪切波速测试的质量.最后提出了提高剪切波速测试质量的措施,如:提高孔壁质量、采取分段测试、人工干预计算等.     

基于分位数回归的剪切波速变化规律

本文收集了邯郸市区40个场地实测的剪切波速值,经过统计整理,采用分位数回归法对粉土、粉质粘土剪切波速随深度的变化规律进行分析,建立了分位数回归模型,并计算了回归参数,得出分位数回归曲线方程。结果表明,粉土的剪切波速值受埋深的影响为单向性;而埋深对粉质粘土剪切波速值的影响呈先增大后减小趋势。     

聚合物基复合材料界面剪切强度的测试

本文在亚太地区首次用声发射(AE)技术确定纤维断裂的位置,从而决定纤维断裂段的长度分布。这里采用了含有单纤维丝聚的聚合物基复合材料试件。应用细观力学的模型,根据纤维断裂段的长度,可确是纤维和基体之间的界面剪切强度。这种方法适用于不透明的复合材料基体,因而有可能用它来测定金属基和陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

黏土-水泥土接触面剪切特性试验研究

掌握黏土–水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键。本文基于系列直剪试验研究黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性,以探究黏土–水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性。结果表明：黏土–水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔–库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面粘聚力与黏土粘聚力大小相当;黏土–水泥土接触面的法向应变与剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大。归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于“被动阻力”的存在使得黏土–水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况。不同法向应力作用下,各接触面剪应力–剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和粘聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力–剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果。此外,随着剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方。研究结果对揭示黏土–水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义。     

黏土–水泥土接触面剪切特性试验研究

黏土–水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键。对黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性进行直剪试验研究,探讨黏土–水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性。结果表明:黏土–水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔–库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面黏聚力与黏土黏聚力大小相当;黏土–水泥土接触面的法向应变–剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大。归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于"被动阻力"的存在使得黏土–水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况。不同法向应力下,各接触面的剪应力–剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和黏聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力–剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果。此外,随剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方。研究结果对揭示黏土–水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义。     

玻璃纤维加筋砂土剪切强度特性研究

纤维作为一种土体加筋材料,在土体中所表现出的力学特性有别于一般的土工合成材料.为了深入了解纤维加筋土的剪切强度特性,通过土工合成材料直剪仪,以砂土为研究对象、玻璃纤维为加筋材料,在控制含水量、纤维掺量和相对密实度条件下开展一系列的直剪试验.试验结果表明:纤维加筋砂土的内摩擦角随含水量的增大而减小,黏聚力没太大变化;玻璃纤维能有效提高砂土的剪切强度和破坏韧性,临界纤维掺量为0.4%;纤维加筋砂土的剪切强度和剪切强度参数(黏聚力和内摩擦角)随相对密实度的增加而增加.总体而言,低含水量、0.4%纤维掺量和高相对密实度能有效改善玻璃纤维加筋砂土的剪切强度特性.     

黄土大剪切位移下的强度特性研究

本文采用ZJ型4联应变控制直剪仪,对延安典型黄土滑坡带的土样进行不同压力下反复剪切试验,分析了天然和饱和状态下的黄土在不同压力下的剪切位移和强度特性,以确定其峰值和残余强度。试验结果表明:天然含水量条件下,峰值和残余值强度均较高,随着含水量的增加,土体的粘聚力显著减小,内摩擦角基本上变化不大;对同一种土体来说,残余强度值明显小于峰值强度值;残余强度是一个稳定值,是土体本身的性质,与土体的受力历史无关。     

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。     

考虑粗糙度影响的黏土-混凝土接触面峰值剪切强度模型研究

结构面粗糙度是影响土-结构接触面力学特性的重要因素。为深入研究结构面粗糙度对接触面强度特性的影响,采用大型直剪仪进行不同粗糙度条件下黏土-混凝土接触面剪切试验,分析粗糙度对接触面峰值剪切强度的影响规律,揭示粗糙度对接触面剪切强度的影响机理。研究结果表明：粗糙度的增大能明显提高接触面的峰值剪切强度,且粗糙度的影响存在临界值;接触面的剪切强度主要由土体与光滑接触部分的界面剪切强度以及粗糙接触部分土体自身剪切强度组成,随着粗糙度的增大,接触面逐渐由剪切滑移破坏向土体内部破坏发展;通过在Jewell界面强度模型中引入与粗糙度相关的粗糙效应系数,建立了考虑粗糙度的接触面峰值剪切强度模型;将不同粗糙度条件下的模型计算值与试验值进行对比分析,验证了本文模型的合理性。     

考虑粗糙度影响的黏土–混凝土接触面峰值剪切强度模型研究

结构物表面粗糙度是影响土体与结构接触面剪切力学特性的重要因素。为研究结构面粗糙度对接触面强度特性的影响,采用大型直剪仪进行不同粗糙条件下黏土–混凝土接触面剪切试验,分析粗糙度对接触面峰值剪切强度的影响规律,并揭示粗糙度对接触面剪切强度的影响机理。研究结果表明:不同粗糙度条件下黏土–混凝土接触面剪切应力位移曲线均表现为剪切软化型,且粗糙度越大,曲线的峰值点越明显。粗糙度的增大能显著提高接触面的峰值剪切强度,且粗糙度的影响存在临界值;不同粗糙接触面的剪切破坏面形态特征分析结果表明,剪切过程中光滑接触面主要发生界面剪切滑移破坏,随着粗糙度的增大,土体与结构面间的摩擦、咬合作用得到增强,导致接触面剪切破坏逐渐向土体内部剪切破坏发展。接触面的剪切强度主要由土体与光滑接触部分的界面剪切强度以及粗糙接触部分土体自身剪切强度组成,通过在Jewell界面强度模型中引入与粗糙度相关的粗糙效应系数,并提出了粗糙效应系数与粗糙度间的函数关系式,最终建立了考虑粗糙度的接触面峰值剪切强度模型;最后将不同粗糙度条件下的模型计算值与试验值进行对比分析,模型计算最大相对误差为11.01%,平均相对误差为4.74%,验证了本文模型的准确性与合理性。     

定向剪切应力路径下冻结黏土强度特性试验

为探索考虑主应力轴方向变化等复杂应力路径下的冻结黏土强度特性,采用冻土空心圆柱仪,在温度为-10℃条件下,对重塑冻结黏土开展一系列主应力轴方向固定不变的定向剪切试验,探讨大主应力轴方向角a、中主应力系数b和平均主应力p值变化对冻结黏土强度特性的影响.通过对广义剪应力-广义剪应变曲线的分析,发现a角和p值变化对冻土的强度及破坏应变都有较大影响,随着a角的增加,破坏时的广义剪应力qJ值先增加后减小,最小值出现在a=75°处,随着p值增加,qJ值先增加后减小;b值变化对强度的影响较小,而对破坏应变有较大影响;广义剪应力-广义剪应变曲线均为弹性塑性应变硬化曲线,且初始线性段的极限应变值在0.5%左右,不受应力路径变化的影响.分析应力与应变之间的关系,建立了定向剪切应力路径下冻结黏土的强度模型方程,进而求得广义剪切模量随应变发展的关系表达式,并发现初始广义剪切模量对冻结黏土应变的发展及破坏应变值有较大影响,且存在一临界值,对于冻结黏土,该临界值为6×105k Pa.a角、b值和p值的变化都会对冻结黏土的强度及变形产生较大影响.     

剪切速率对岩石节理强度特性的影响

不同剪切速率下岩体结构面的力学特性研究是进行岩质边坡动力反应分析的重要前提。基于Barton峰值抗剪强度理论和均方根一阶导数值法的节理粗糙度系数计算方法,对前人研究中关于定法向应力条件下不同剪切速率的岩石节理峰值抗剪强度的室内直剪试验结果进行整理与计算,探究剪切速率对岩石节理总摩擦角的影响规律,提出与速率相关的岩石节理峰值抗剪强度经验公式。结果表明:当剪切速率在0~0.8 mm·s^-1范围内时,岩石节理试样的总摩擦角随剪切速率的变化呈现负对数变化规律;对于均质性和各向同性较强的岩石节理随剪切速率的增大,总摩擦角呈现减小趋势,对于非均质性和各向异性较强的岩石节理随剪切速率的增大,总摩擦角呈现增大趋势,且后者总摩擦角增大幅度小于前者的减小幅度;岩石节理的物性和微观几何形态对总摩擦角随剪切速率的增加而变化的影响较大,节理面的物性主要影响总摩擦角随剪切速率增加呈现增大或减小的变化趋势,节理面的微观几何形态主要影响总摩擦角随剪切速率的变化幅值。     

纤维加筋红黏土强度特性影响因素的试验

通过对素红黏土和纤维加筋红黏土进行三轴试验,研究了影响纤维加筋红黏土强度特性的影响因素。分析了纤维加筋红黏土的力学特性及筋材参数与纤维加筋红黏土强度间的关系。试验结果的抗剪强度指标表明,红黏土合理的加筋纤维长度在10～13 mm;加筋红黏土的强度随加筋纤维配合比的提高而增强;聚丙烯纤维的加筋效果好于涤棉纤维;加筋红黏土试件最终均呈现出鼓状变形和相互错动,没有明显的破裂面,不存在拉力破坏或黏着破坏;引入强度增强效果系数(ησ)能对纤维加筋红黏土抗剪强度的各影响因素进行综合评价。     

岩土工程勘察中剪切波速的应用

为了较准确地确定地基基础方案,本文采用剪切波速方法。依据对江西省共青城南湖区新建大学城进行的岩土工程勘察,对当地进行场地土层刚度(剪切波速)的测试,进而确定建筑的场地类别。单桩竖向承载力特征值应以单桩垂直静载荷试验确定,采用群桩承台设计时应考虑群桩承台效应。合理的运用剪切波速的测试,可以较准确地确定地基方案。     

剪切效应下矿料接触面粘附及粘结强度测试

为了分析矿料接触面的细观强度特性,研究剪切效应下沥青与矿料表面粘附强度及沥青结合料自身粘结强度的定量测试技术．根据矿料接触面破坏方式及沥青与矿料表面剪切粘附强度、粘附失效区面积、沥青剪切粘结强度、粘结失效区面积与剪切破坏荷载的对应关系,确定沥青剪切粘结强度和沥青与矿料表面的剪切粘附强度,实现矿料接触面上粘附与粘结强度的定量测试．测试结果表明:沥青与矿料表面剪切粘附强度受试验温度及矿料接触面上油膜厚度影响较大,同时沥青品质也对其大小产生影响;沥青结合料剪切粘结强度与试验温度及沥青品质有较大相关性．     

运城市城区土层剪切波速与埋深关系分析

根据运城市城区地震小区化建设项目中72个土层的剪切波速测试资料,采用幂函数模型对粉土、粉砂、粉黏土、细砂的土层剪切波速与埋深进行加权回归分析,得到不同土类的模型参数及拟合优度指标。将土层剪切波速预测值与实测值进行对比,验证了回归关系式的合理性和适用性。土层剪切波速与埋深呈较好的幂函数关系,拟合优度均在0.9以上。     

南京城区岩土体剪切波速与土层深度的关系

对南京城区的岩土体剪切波速资料作了统计分析,给出了剪切波速与土层深度之间的经验关系,并作了参数误差分析。对两个工程场地进行剪切波速预测表明,经验关系是可靠的,可在工程中应用。