膨胀土干湿循环作用下的动力特性试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的动力特性,对干湿循环条件下膨胀土进行动三轴试验,研究了围压、干湿循环次数、振动次数对于膨胀土动弹模量、阻尼比的影响规律。试验结果表明,土体在动荷载作用下的变形分为稳定型和破坏型,稳定型土体的动弹模量随振动次数增加而略有增加,阻尼比则有减小趋势,破坏型土体在较少的振动次数下很快达到破坏应变。建立了膨胀土的累积变形预测模型,可用于分析土体的累积变形随振动次数的变化规律。不同动应力条件下,土体的滞回圈形态从稀疏到密集,面积逐渐减小,较大应力作用下滞回圈的高度随振动次数的增加逐渐降低。首次干湿循环后对土体的影响最为显著,随后影响趋势逐渐减弱,随着干湿次数的增加,相同应力条件下土体需更多的振动次数才能保持稳定。     

含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响

基于土体Mohr-Coulomb准则做了重塑土直剪试验,获得了不同含水率和干湿循环次数下粘性土抗剪强度参数及其变化规律,即随着含水率的增加,粘聚力先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,粘聚力先剧烈下降后趋于稳定,内摩擦角变化较小;含水率和干湿循环次数的增加,均使得土体抗剪强度降低。将试验结果应用于边坡稳定性计算中表明,含水率增加会导致边坡稳定性系数急剧下降,干湿循环次数增多也会导致边坡稳定性下降,但循环5次后,边坡稳定性基本保持不变。     

红石河水库枢纽区膨胀土饱和度对抗剪强度的影响

膨胀土遇水膨胀失水干缩,对工程构筑物危害巨大,以云南省瑞丽市畹町经济开发区红石河水库枢纽区膨胀土为试样土,通过一系列不同饱和度的原状土和重塑土直剪试验发现,随着饱和度的增大,膨胀土的剪切强度、内摩擦角和粘聚力均逐渐降低,但剪切强度和粘聚力的降低趋势较内摩擦角更加明显,且当饱和度逐渐增大时,内摩擦角的降低趋势逐渐减缓最终趋于稳定,同时原状土对外部因素的敏感性低于重塑土。土体的力学特性是土体内的矿物种类、矿物含量、水分及土体内部结构等综合作用的结果,并据此提出了一个考虑水分和土体自身性质的剪切强度计算模型,对比计算结果与试验结果,验证了该模型的有效性。研究成果可为类似工程提供参考依据。     

不同初始含水率对扰动膨胀土的影响研究

通过室内试验及回归分析对不同含水率的扰动膨胀土(湖相沉积型)的膨胀特性和强度特性进行了试验研究,建立了扰动膨胀土含水率与膨胀力、膨胀率和抗剪强度等的定量关系,可对研究膨胀土的力学特性及工程问题处理提供参考.     

干湿循环对土体级配分形特性影响分析

为分析粗粒土受水体干湿循环作用时颗粒级配演化规律,采用颗粒筛分试验统计干湿循环作用后土体颗粒粒径分布,引入颗粒质量-粒径分形模型计算粒径分形曲线(GFC)及分形维数(D),揭示了D随围压及干湿循环次数变化的规律,量化了干湿循环作用对粗粒土D的影响,并建立了计算方程。结果表明,等效替代缩尺法对GFC及D影响较小;制样及筛分过程导致D增大0.63%,室内试验方法引起粗粒土颗粒破碎效应不可忽略。低围压条件下(围压小于0.60MPa),D随围压增大及干湿循环次数增多而增大,剪切作用及水体干湿循环作用加剧了粗粒土颗粒破碎效应。所建粗粒土D计算模型为评价干湿循环对涉水工程填筑土体级配劣化效应提供了依据。     

降雨对类土质滑坡微观结构及稳定性的影响分析

以福建省永泰滑坡为例,利用电镜试验分析了类土质滑坡土体的微观结构,掌握了降雨对类土质土体微观结构的影响,并基于数值模拟方法从宏观上研究了不同降雨模型对类土质滑坡稳定性的影响。结果表明,含水率及干湿循环对土体微观结构的影响较为显著,表现为土体含水率越高,干湿循环的次数越多,土颗粒之间的连接减弱、定向性变差及排列趋于无序,进而造成其微观结构的破坏;另外,在总降雨量保持不变的情况下,不同降雨模型对滑坡稳定性的影响也较为显著,表现为高强度降雨工况对滑坡稳定性的影响低于低强度降雨工况对滑坡的影响,前期降雨对滑坡稳定性影响最大,后期次之,中期对滑坡稳定性影响最小。     

不同改良方法对膨胀土力学性质影响及物理机制对比分析

为解决北疆供水工程由于膨胀土湿胀干缩引起的滑动破坏问题,采用石灰、水泥和砂石料作为主要的固化材料,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、压缩试验和SEM试验,宏微观相结合探究不同改良方法下试验掺量对改良膨胀土力学特性的影响和微观结构强度形成机理。结果表明,随石灰、砂石料掺量的不断增加,土体强度稳步提升,而水泥改良土在掺量为7%左右时出现峰值,石灰、砂石料在掺量分别约为6%、30%时,改良土整体结构可压缩性较低,粘聚力较大,抗剪抗压强度较高,可满足工程应用要求;对最佳配合比的石灰与水泥固化土进行SEM分析发现,均有大量卷曲薄片状水化凝胶物质生成,相比原膨胀土孔隙减少明显,团粒胶结紧密,从宏观力学性能上表现为固化土体力学性能和稳定性能得到大幅提高。     

密实度及有荷干湿循环对土-水特征曲线的影响

鉴于土-水特征曲线在非饱和土的研究中具有重要意义,采用Tempe压力膜仪和多功能土-水特征曲线试验仪,研究了密实度及固结压力下干湿循环对非饱和重塑粘土的土-水特征曲线的影响,并利用Van Genuchten模型对试验结果进行曲线拟合。结果表明,土体密实度越大,所受固结压力越大,则土体的进气值越大,失水速率越小,残余含水率越大;在固结压力下的干湿循环过程中,脱湿曲线失水速率越小,进气值越大,随干湿循环次数的增多,因土体孔隙发生改变,脱湿曲线的进气值呈增大趋势,且回滞环逐渐减小。     

干湿循环条件下重塑黄土强度与持水特性的试验研究

库水位升降使得库岸边坡经受反复干湿循环的影响,土的强度与持水特性会随之产生不可逆转的变化。为此,通过对重塑黄土进行反复干湿循环下的直剪、离心和核磁试验,综合分析了土样强度特性、持水特性及孔隙特性的相互影响规律。结果表明,经过3次循环土样抗剪强度具有稳定趋势,粘聚力幂函数趋势减小,内摩擦角线性减小。干湿循环会增大持水曲线的初始饱和含水率与失水速率。第1次循环时基质吸力增大明显,2次循环后持水曲线相对稳定。核磁试验测得土中孔隙含量先快后慢增长,且第2次干湿循环峰谱达到最高。最后对比分析了孔隙—水力—强度的相互影响机制,指出孔隙变化是持水特性和强度参数劣化的内在原因。     

不同温度下膨胀土裂隙演化规律研究

为研究温度因素对膨胀土裂隙发展的影响,以宜昌某地膨胀土为例,利用称重拍照系统和Matlab编写图像处理程序,进行了100、75、50℃三种环境下的湿干循环试验。结果表明,除试样的水分蒸发量之外,蒸发速度和含水率梯度也是影响裂隙发展的关键因素;试样表层蒸发速度比里层蒸发速度快,温度越高,裂隙发展的就越快,试样被裂隙切割的越破碎;在不同的温度环境下,裂隙率的差异会随着循环次数的增加而增加。研究结果为膨胀土边坡稳定性研究提供了依据。