裂隙粘土现场抗剪强度的确定

<正> 裂隙粘土具有特殊的力学性质,很难用一般室内剪切试验方法确定其抗剪强度。裂隙粘土多受超固结作用,在其形成过程中,土体分布着各种不同的裂隙。这些裂隙的长短、宽窄、数量、方向以及填充物等不尽相同,不能用一种土样的强度代表整个裂隙土层的强度。裂隙粘土在开挖后,由于卸荷、裂隙张开、体积变化和应力重分布等原因产生渐进破坏,导致强度衰减。其衰减的程度也不能用室内剪切试验来确定。土体一旦滑坡,在滑坡区的土体就受到不同程度的扰动,土体结构也受到不同程度的破坏。即使土体裂隙分布的情况相同,但在滑坡区的部位不同,受到扰动的程度也不同,因此试样的强度自然也不相同。     

裂隙性粘土的力学特性

本文论述了成都、合肥、南京、襄樊和安康裂隙粘土的发育和分布特征，并通过大量的室内试验详细讨论了裂隙倾角、裂隙数量和隙壁粘土厚度对土体力学性质的控制作用。     

结构性损伤膨胀土三轴加载下的裂隙形态及力学表征

基于Kachanov连续损伤变量及Fredlund非饱和土有效应力理论,提出了结构性损伤膨胀土的强度表征方法。以南水北调中线工程南阳膨胀土为研究对象,利用改进型非饱和土三轴仪对不同损伤程度的三组15个重塑试样进行控制净围压分别为50,100,150 k Pa的三轴压缩试验,定量分析荷载作用下初始孔洞损伤基元及裂隙演化形式对膨胀土力学特性的影响。实验表明:考虑结构性及损伤的非饱和土力学表征能够很好地描述土体的力学行为;孔洞损伤对膨胀土强度没有一致的强化或弱化效果,而裂隙发育形态、演化形式对土体结构及强度起主导作用;围压能够一定程度上抑制裂隙的开展,通过裂隙面咬合产生强度。根据破坏机制将该力学关系表示为裂隙发育及残余强度两个阶段,线性硬化破坏、弹塑性破坏、脆塑性破坏、线性软化破坏四种破坏模式。研究可为揭示膨胀土边坡破坏的力学机制及预测提供新的参考。     

浅谈红粘土地基中复杂地质情况的处理

对红粘土进行了介绍，指出了红粘土地基是土木建筑工程中的良好地基，针对红粘土地基工程中经常出现的裂隙、土洞、石芽等复杂地质情况，提出了一些解决此类问题的措施，以供红粘土地基工程参考借鉴。     

典型红粘土与膨胀土的对比试验研究

通过室内试验对广西贵港红粘土、湖北荆门弱膨胀土与中膨胀土的物理力学性质指标、原状样脱湿过程中的强度变化、击实样泡水前后强度变化以及脱湿吸湿性能等方面进行了对比试验研究。结果表明：3种土原状样脱湿过程中的强度指标在土体裂隙性与基质吸力双重因素的作用下表现出完全不同的变化规律；由于红粘土与膨胀土膨胀性能上的差异，不同含水量的击实样泡水后的干密度峰值与加州承载比(CBR)峰值所对应的原击实样含水量比最优含水量有不同程度的增大；土体因矿物成分的差异而表现出明显不同的脱湿、吸湿速率。广西贵港红粘土与荆门膨胀土虽然在一些物理力学指标上具有相似之处，但其力学特性与水敏性特征具有明显的差异，在实际工程中应给予充分重视。     

武广客运专线红粘土地基固结变形特性研究

客运专线对地基变形要求非常严格,需要对红粘土地基的固结变形进行深入研究。选取一线路横断面并在不同深度埋设了3个单点沉降计,监测红粘土地基不同深度的沉降,在监测断面附近不同深度钻孔取样,进行室内固结及膨胀性实验,根据现场监测数据和室内试验结果,研究了红粘土地基的变形特性。研究表明:红粘土从表层到底层压缩性逐渐增大;中层土体的回弹性、粘滞性均比上下层大;红粘土的膨胀性对地基的变形规律影响较大,修建在红粘土地基上的客运专线路基必须有足够的换填高度,以抵制地基的膨胀压力;在修筑上部结构前应放置足够长的时间,使地基土体内部应力或变形能够充分调整完成,从而减少工后变形。     

不同应力路径下红粘土的力学特性

红粘土的力学特性与土体中应力变化过程、应力状态有关，常规的直剪试验、三轴试验并不能真实地反映天然土层的初始应力状态、应力-应变和强度规律。采用不同应力路径试验以模拟土体在实际受荷过程中的应力．应变过程，结合试验结果分析了红粘土的力学特性。研究结果说明，在工程实践中应根据实际的受力情况、应力状态来确定相应的应力路径，以正确、合理地测定红粘土的力学参数。     

土体干缩裂隙的形成发育过程及机理

土体干缩开裂(龟裂)是一种常见的自然现象,龟裂的产生会破坏土体的完整性,极大地弱化土体的工程性质。基于室内试验结果,发现龟裂发育过程可分为3个典型阶段,具有很强的时序特征,且新生裂隙一般垂直已有裂隙生长。根据水土相互作用原理和基本土力学理论,建立了土体龟裂概念模型,对实验室和自然界中观测到的相关龟裂现象及其机理进行了分析,得到如下主要结论:(1)土体中存在收缩变形空间是龟裂发育的前提,主要与土质条件有关;(2)龟裂是土体发生张拉破坏的表现形式,孔隙水的表面张力及干燥过程中引起的基质吸力(毛细水作用力)会在土体中形成张拉应力场,这是导致龟裂的主要力学诱因;(3)当张拉应力场的大小超过土体的抗拉强度或土颗粒间的联接强度时,裂隙便会产生,导致局部区域积聚的应变能释放,应力场重新调整。从宏观上看,基质吸力和抗拉强度是控制龟裂发育的两个关键力学指标,但从微观上看,土体材料尤其是结构的非均质性对裂隙发育过程和裂隙网络的几何形态特征均有重要影响。通常情况下,大部分裂隙都是在饱和阶段产生,且裂隙产生时对应的临界含水率有可能高于液限;土体表面上的"杂点"易导致应力集中,裂隙往往率先在"杂点"处产生;(4)受表面和裂隙面张拉应力场的共同作用,表层土体边缘会发生向上卷曲变形,产生"煎饼效应"。此外,土体在收缩过程中还存在收缩核现象。     

含水率对粘性土体力学强度的影响

根据粘土含水率与抗压，抗剪强度关系的试验，得出了含水率对粘性土体力学强度的影响规律，并结合理论和实例，分析含水率的变化对建筑物地基和边坡稳定的影响。     

麦秸秆桩地基加固室内模型试验研究

麦秸秆石灰桩相对于地基土具有较高的刚度以及抗剪强度,当桩穿过地基固有的滑动圆弧时就能够阻止地基破坏弧面正常出现,阻断破坏面的形成,改变地基的破坏形式,推迟地基破坏,从而提高地基的承载力。成桩过程中由于桩锤的冲击会使桩孔膨胀,对周围的土体产生膨胀挤密作用,使周围土体更加密实,这有效的提高了软粘土地基的承载力,桩排数的增加又会使桩的整体性提高,进一步提高了地基的承载力     

红黏土在不同应力路径下的力学特性试验研究

采用应力-应变控制式三轴仪对贵阳市某基坑内的原状和重塑红黏土进行了等压固结和K₀固结条件下的增p剪切、减p剪切、等p剪切应力路径室内试验,以研究在不同应力路径下红黏土的力学特性。研究结果表明,不同应力路径下红黏土的力学特性有较大的差异,红黏土对应力路径的敏感性与其自身的结构性有很大关系,初始固结条件和应力路径对红黏土抗剪强度指标的影响主要表现在对粘聚力的影响上,而对内摩擦角的影响较小。应力路径是孔隙水压力变化特征的决定因素之一。排水条件对红黏土的变形影响较小,对其强度值影响明显。对等压固结和K₀固结剪切结果进行比较,认为其在两种固结条件下的变形和强度上均存在较大差异。     

三轴冲击荷载作用下红黏土的力学性状

 利用室内动三轴试验系统来研究冲击荷载作用下红黏土的变形和强度特性,包括重塑土样在不同冲击应力、不同围压、不同冲击次数下的试验。研究结果表明,经受过冲击荷载作用的土样的应力–应变关系曲线一般随冲击次数的增加而升高,即表现为强度的增大;随围压的增大,通过增加冲击次数而提高土样抗剪强度的效果更为明显,亦即在实际工程中,增加每个夯点的夯击次数对加固深层地基土的效果更为显著;在试验围压范围内,随冲击应力增大,土样的强度值相应增大。     

高速铁路软土路基红黏土改良试验研究

为研究纤维改良高速铁路软土路基红黏土的改良效果与路用性能,室内展开不同掺量、不同围压下的纤维改良红黏土三轴不固结不排水强度试验。试验结果表明:聚丙烯有机纤维的掺加显著提升了红黏土试样的力学性能,50kPa围压下,素红黏土的抗压强度为129.21kPa,1%、3%纤维掺量下相比提升21.85%、52.18%,5%掺量下强度达到原强度的2.02倍;纤维掺量对红黏土的提升主要体现在材料黏聚力的大幅提高,而对内摩擦角的影响无明显规律;3%的聚丙烯纤维掺量是大幅提升红黏土路用性能且降低经济成本的最佳方案。     

棕丝加筋红黏土的裂隙特性研究

在干旱气候环境中,红黏土具有显著的裂隙性,由此引发大量的工程地质灾害。为抑制红黏土裂隙的发展,通过在红黏土中添加棕丝改良并开展室内干缩开裂实验,研究棕丝长度及掺量对红黏土裂隙发展及特征指标的影响。结果表明,在干燥开裂过程中,红黏土的裂隙特征指标均经历了从快速增长到趋于稳定的阶段,但变化规律并不完全相同,当裂隙率趋于稳定时,裂隙长度逐渐增加而裂隙宽度却呈现减少趋势。土表中央裂隙产生早于边界裂隙,中央裂隙间交叉角度约90°,边界裂隙与边界大体平行。随着棕丝掺量的增大,改良土的裂隙率和裂隙宽度相应减小,裂隙长度先减小后增大;随着棕丝长度的增大,改良土的裂隙率、裂隙宽度均先减小后增大,裂隙长度先减小后增大最后减小。采用0.3%的棕丝掺量、10mm的棕丝长度,并在适当的含水率状态下可有效抑制红黏土裂隙的发展。     

固化红黏土路用复合材料试验研究

为解决贵州红黏土路基工程中由水稳性差、强度不足、变形较大以及胀缩性明显等引起的一系列公路病害问题,本文以贵州某公路路基原状红黏土作为试验原料,通过在天然红黏土中掺入不同含量的固化剂开展室内试验,研究了改性红黏土的水理性质与力学强度特性,并结合现场试验路段的施工和检测,对红黏土复合材料进行了评价.结果表明:随着固化剂的增...     

非共面双裂隙红砂岩宏细观力学行为颗粒流模拟

通过颗粒流程序(PFC)细观参数敏感性分析与完整红砂岩在常规三轴压缩下的试验结果,获得一组能够真实反映完整红砂岩宏观力学行为的细观参数。在此基础上,对断续双裂隙红砂岩在不同围压作用下进行颗粒流模拟,分析围压以及岩桥倾角对断续双裂隙红砂岩强度破坏特征的影响规律,揭示断续双裂隙红砂岩在不同围压作用下裂纹扩展的细观力学响应机制。研究结果表明：与完整红砂岩相比,断续双裂隙红砂岩峰值强度参数显著降低,且降幅与岩桥倾角?密切相关,黏聚力和内摩擦角均随着岩桥倾角?的增大呈非线性变化。当断续双裂隙红砂岩?= 0°和30°时,两者裂纹扩展模式相近,裂隙①和②之间无贯通;当?= 60°和90°时,两者裂纹扩展模式相近,裂隙①和②之间出现一处贯通;当?= 120°时,在低围压下裂隙①和②之间出现两处贯通,在高围压下只有一处贯通。当应力增大到一定程度之后,颗粒之间黏结断裂,微裂纹不断产生、汇集和贯通,最终形成宏观裂纹,使得试样发生失稳破坏。围压的增加在细观上提高了颗粒之间的接触力,在宏观上表现为强度增大。高围压的存在限制了微裂纹的扩展速率。     

改善高塑性有机质红黏土强度试验研究

桂林石灰岩地区其基岩面处的红黏土常处于高塑性状态,含有机质时其强度低。通过对高塑性有机质红黏土的加固试验,研究其在有无外加高效减水剂的情况下,水泥掺量、养护时间及水灰比对其无侧限强度的影响。试验表明:高塑性有机质红黏土在水泥加固条件下,其无侧限抗压强度会随着水泥掺量及养护时间的增加而增加,随着水灰比的提高而减小;高效减水剂能明显提高和改善高塑性有机质红黏土的强度力学性质。该试验研究可为红黏土地区的水泥土加固优化设计及施工提供科学依据,以满足实际工程的需要。     

全风化灰绿色及红色泥岩物理力学性质对比研究

 灰绿色、红色泥岩在干旱或半干旱气候条件下形成,富含黏土矿物,遇水后物理力学性质发生显著变化,对工程建设的安全有重要影响,对其物理力学特性开展研究在地质灾害防治和工程设计施工中都具有重要意义。不同泥岩具有不同的物理力学性质,为进一步研究其差异,对甘肃省天水秦州区西河乡灰绿色泥岩以及天水花南村滑坡(310国道K1428+200段)滑带处红色泥岩进行了基本土工试验、矿物成分分析、易溶盐成分分析以及高含水率下的直接剪切试验。研究发现灰绿色泥岩级配更好,且含有较多的黏土矿物,而红色泥岩则含有较多的石英及原生矿物,二者的黏土矿物都以伊利石为主,高岭石次之,蒙脱石含量较少。2种泥岩遇水后都溶解出较多的Na+,K+, 以及少量的Ca2+,使土体颗粒水膜增厚,带电分子间的引力减弱,黏结力降低,并使矿物更易遭受破坏,灰绿色泥岩溶于水后的易溶盐总量相对较多。在高含水率情况下,2种泥岩的抗剪强度参数都随含水率及干密度发生变化,灰绿色泥岩的抗剪性能明显优于红色泥岩。当含水率达到25%时,红色泥岩抗剪强度较绿色泥岩显著降低,含水率超过30%后,二者都基本丧失抗剪能力。