强风化岩路基湿化变形机理分析

在对强风化岩填料进行矿物成份、物理力学性质和水理性质实验数据分析的基础上,通过试验路堤修筑、现场浸水载荷试验研究强风化岩湿化、软化对强度和变形的影响;利用直径D=75cm的大尺寸平板载荷试验研究填石路基的回弹模量,为路面结构设计提供参数;结合试验数据分析了强风化岩的湿化变形机理,指出其可以作为路基填料使用;鉴于石料湿化变形以及膨胀变形这一特点,建议做好路基的放排水设计。     

重载铁路基床动力湿化特性试验研究

重载化是铁路扩能改造的重要途径,然而轴重增加会加剧重载铁路路基土湿化变形,引起路基的不均匀沉降,影响列车的安全运行。结合朔黄重载铁路路基病害段实际工况,采用GDS动三轴仪进行了室内动力湿化试验,研究了动应力幅值、压实度对土样湿化变形特性的影响。试验结果表明:1一定压实度下,土体动力湿化变形与动应力幅值可采用指数关系拟合;2土体压实度对动力湿化变形有明显影响,压实度大于95%时,动应力对湿化变形的影响显著降低;3存在一个临界的含水率(本试验为15%),土样饱和度低于临界含水率时,动应力对湿化变形影响不明显,而大于时土样湿化变形显著加大;4分级加载试验表明,土体累积变形随动应力增大而增大。     

砂土路用动态特性试验研究

为研究砂土在重复荷载作用下的路用动态特性,开展系列动三轴试验。根据累积塑性应变随加载次数的变化规律,获得不同含水量、压实度下砂土的临界动应力。研究结果表明,砂土动态回弹模量随围压、压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小。采用偏应力和体应力为变量的动态回弹模量本构模型对试验数据进行回归分析,结果表明所选模型具有较高的决定系数,证明所选模型具有较高的合理性与可靠性,可为基于动力学的路面结构设计提供参数。为运用上述动态特性评价公路路基填料,提出基于动力特性的公路路基设计思路。     

高速公路路基填筑的力学特性试验研究

基于对石灰变质软岩的力学特性的分析,研究不同击实试验方法与压实功对石灰变质软岩压实特性的影响规律,从而揭示出石灰变质软岩填筑路基的压实机理,提出石灰变质软岩填料的最大干密度值,为现场碾压施工提供指导。     

秦巴山区软弱变质岩路基填料浸水前后的变形特性

 为研究秦巴山区软弱变质岩路基填料浸水前后的变形特性,选用大型压缩仪对3种不同岩性的软弱变质岩路基填料进行浸水前后的常规压缩试验、循环荷载下的压缩试验与不同浸水荷载下的压缩试验。研究结果表明：水的浸入及循环荷载的施加加大软弱变质岩填料变形,但不同岩性的软弱变质岩填料由浸水及循环荷载引起的变形具有一定差异性;另外,随着浸水荷载的增大,软弱变质岩填料的湿化变形量增大,而总的压缩变形量却减小。通过常规压缩试验结果与循环荷载下的压缩试验结果对比分析可得：循环荷载加剧软弱变质岩路基填料的变形。因此,路基浸水与行车荷载是影响软弱变质岩路基变形不可忽视的2个重要因素。以上结论对采用软弱变质岩作为路基填料的秦巴山区公路建设具有一定的指导意义。     

板岩路堤填料湿化变形特性大型三轴试验研究

依托贵州省三黎高速公路项目,针对板溪群强—中风化板岩路基填料,开展了不同围压、不同应力水平下的大型三轴湿化变形试验研究。结合现场路基动应力测试成果,对板岩路堤的湿化变形特征进行了研究,研究表明:板岩路堤湿化变形主要由路堤上部附加动应力产生的湿化变形和路堤下部自重应力产生的湿化变形组成。另外,本文对板岩路堤填料湿化变形试验的应力条件和试验方法进行了探讨,并给出了估算板岩路堤湿化变形量的数学表达式。     

风化岩填料的压实变形特性试验研究

采用大型压缩仪对风化岩填料进行了系统试验,研究了三种不同结构状态填料的压实变形特性,分析了加载方式对压缩试验结果的影响,探讨了水—荷载耦合作用下填料的压实变形机理,解释了现场采用风化岩填料修筑的施工便道会在降雨后一段时间内产生较大沉降变形的原因。     

含崩解软岩红层材料路用工程特性试验研究

红层软岩成分复杂而且部分岩类具有崩解特性,导致其工程性质复杂和不稳定。对组成红层软岩的各种岩类进行的化学成分、物理性质、耐崩解性等试验表明:组成红层软岩的各种岩石化学成分、矿物含量、物理力学性质、水理性质等差异较大,因各种岩类混杂,工程中很难区别对待。通过对试验结果的深入分析,给出了崩解后红层软岩路用工程特性指标间的相互关系式,并指出完全崩解后的红层材料性质稳定,压实度达到95%的崩解后红层材料填筑体的物理力学指标可满足其作为路基填料的要求。某高速公路工程应用及现场试验和工后观测结果表明,经一定程序处理后的红层软岩可作为路基填料,若采取适当的施工工艺可大大缩短工期。     

高铁路基粗颗粒土非饱和水力学及微观特性研究

高铁路基粗颗粒土的水力学特性对路基内部水分运移及路基的长期累积变形有重要影响。采用了一种新型TDR与大直径渗透柱装置研究了不同压实度下高铁路基粗颗粒土的水力学特性,推导了考虑双层孔隙结构的不同干密度下的土水特征曲线模型。同时,由于土体的水力学特性与其微观结构密切相关,将水力学测试结果与扫描电镜实验以及压汞试验结果进行了对比分析。实验结果表明,随着压实度的增加,低吸力下,细粒含量为15%的路基填料的体积含水率降低,在高吸力下,体积含水率趋于一致。土体的微观特性结果显示,细粒含量为15%的路基填料中表现出双层孔隙结构,随着压实度的增加,大孔隙结构逐渐被压缩,而小孔隙结构则难以被压缩。微观测试结果与水力学测试结果一致,解释了不同压实度下路基填料的水分运移规律。     

软岩的应变速率效应研究

对硅藻质软岩试样进行了不同围压和不同加载速率的应变和应力控制式固结不排水三轴试验,试验结果表明,硅藻质软岩具有明显的应变速率效应,加载速率对软岩的强度变形特性有较大的影响。在试验研究的基础上,应用三维弹粘塑性模型,考虑硅藻质软岩的应力–应变关系的时间依存性,模拟了软岩的应变速率效应。数值分析中所采用的参数均由试验确定,对不同应变速率下固结不排水试验的应力–应变关系和有效应力路径的数值计算结果,反映出不同应变速率下软岩的峰值强度和残留强度均随着应变速率的增大而不断提高,与试验结果相吻合;计算结果还反映出与试验结果一致的孔隙水压力变化和应变软化趋势。通过对比分析表明,三维弹粘塑性模型可以较好地描述软岩的应变速率效应。     

Mechanical behavior of sandy facies of Opalinus Clay under different loadconditions

The mechanical behavior of sandy facies of Opalinus Clay at the Mont Terri underground rock laboratory(URL)in Switzerland was investigated with drained and undrained triaxial compression and extension,cyclic compression,and creep tests.Samples were taken from boreholes drilled parallel to bedding.Most of the samples were reconditioned to minimize sampling effects of desaturation and micro-cracking.The compression was accomplished by increasing axial stress at constant radial stress.The extension was carried out by increasing radial stress at constant axial stress.Moreover,extension was also achieved by simultaneously increasing radial stress and decreasing axial stress under constant mean stress.The test results showed elastoplastic stress-strain behavior with volumetric compaction until onset of dilatancy at high deviatoric stresses above 80%-90%of the peak failure strength.The strength is dependent upon load path and mean stress.The strength under triaxial compression is higher than that under extension.The respective strength increases with increasing mean stress.Desaturation enhances the stiffness and strength of the claystone.The deformation and strength of the elaystone are time-dependent.Under constant deviatoric stress,the claystone crept continuously with time,which can be characterized by a transient phase and a following stationary phase,and even a tertiary phase at high deviatoric stresses to rupture.     

英国标准BS 1377与中国标准在铁路路基压实试验中的异同

对比了中国铁路标准和英国标准在铁路路基压实度、CBR(加州承载比)试验的异同点,分析了EVD(动态变形模量)试验与压实度和CBR试验之间的相关性。铁路标准根据填料粒径及测试层厚度选择压实度仪器,英国标准仅考虑层厚;铁路标准提供的CBR指标是一种等价于最优含水率的理想状态,英国标准则依据现场压实度进行选择;英国标准未涉及EVD试验,铁路标准在特殊路段有相关要求,但不同压实度下EVD和CBR值存在近似的线性关系。     

不同加载路径饱和岩石力学特征的试验研究

不同加载路径对岩石强度特征、变形特征和破坏特征存在影响。据此，探讨饱和岩石在排水、非排水、比例加载、侧向卸载、在不同偏应力状态下注水和非排水（但在不同偏应力状态下水压力卸载）等加载情况下以及在常规三轴试验和拥有循环加载的三轴试验等试验方式下，岩体的强度特征、各向异性变形特征和破坏特征。试验结果表明：循环加载、饱和岩石在不同偏应力状态下注水、非排水但在不同应力状态下水压力卸载、比例加载和侧向卸载等具有降低岩石强度、增加岩体变形以及水压力对岩石具有劈裂破坏作用等特征，这些力学特征对岩土工程具有现实意义。     

三向高应力状态下深埋大理岩变形特性试验研究

为获得深部岩体的变形模量,在真三轴试验机上,对中等尺寸大理岩试样进行不同侧压下的变形试验,重点对同一试样进行多个等侧压和不等侧压的对比试验。试验表明：(1) 大理岩的变形模量与侧压之间具有显著的非线性关系,且当侧压增大至30 MPa后,变形模量不再随着侧压的增大而显著增大,该侧压值反映了大理岩脱离母岩后的弱化程度;(2) 建立大理岩的变形模量与三向应力之间的关系,用试样所对应部位地应力值计算出深埋大理岩的变形模量为66.7～68.2 GPa;(3) 变形模量计算值与采用其他间接方法获得的变形模量相当,并显著高于常规室内和现场变形试验值。由此说明,深部岩体在释放应力后容易使其力学性质弱化,弱化程度与所处的地应力大小有关。该方法对研究极高～高地应力环境下深部岩体及偏应力较大的边坡的变形特征具有重大意义。     

韧性岩石常规三轴压缩试验及变形与损伤演化规律研究

 利用岩石全自动三轴伺服仪,对向家坝水电站坝基挤压带强风化砂岩进行不同围压下的常规三轴压缩试验,并对岩石变形和破坏机制进行研究。试验结果表明：该强风化砂岩表现出显著的非线性变形和延性破坏特征,属于韧性岩石。在偏压作用下,岩石轴向和侧向应变分别为5%和4%,体积膨胀量为4%以上。岩石变形力学参数随荷载的变化而变化,随偏应力的增大,岩石弹性模量减小,泊松比增大。围压可提高岩石抵抗变形和破坏的能力,围压越大,岩石发生扩容的起始偏应力越大。基于密度方法研究岩石损伤演化规律。加载初期,岩石被压密,处于无损阶段;当偏应力超过一定水平时,岩石出现损伤,且损伤量与等效应变呈线性关系,密度损伤阈值低于0.12。试验结果对向家坝水电站坝基稳定性分析有重要参考价值。     

南宁高液限土路基石灰改良试验研究

以南宁市友爱路高液限土为研究对象,针对我国南方多雨地区的实际情况研究了此类高液限加固土的长期水稳定性。通过改变击实含水量,分别在不浸泡、浸泡4d和浸泡45d的情况下进行CBR试验,然后与未加固土进行对比,研究分析加固土在不同浸泡时间、不同击实含水量条件下的长期水稳定性规律。研究发现:加固土的强度相对于未加固有了很大的提高;在击实含水量高于最优含水量的4%时,长期浸泡条件下强度最大,水稳定性最好。土体破坏时表现出一定的脆性,击实含水量越低土体的脆性越大,在含水量为24%时脆性最小,在选择击实含水量时应考虑土体脆性的影响。一定时间内随时间的增加CBR值会增大,石灰加固高液限土长期水稳定性是能得到保证的。这些结论对南方多雨地区高液限土路基工程建设具有一定的参考价值。     

松散岩块压实变形模量的试验研究

通过对松散岩块压实试验研究，得到了变形模量与轴向应力、轴向应变的相关性规律。试验结果表明：松散岩块的切线模量与轴向应力间呈指数关系，并随其颗粒粒径和岩性不同而变化；而其割线模量与轴向应力则呈线性关系；松散岩块的切线模量和割线模量均与轴向应地指数相关性。研究结果对松散岩块压实变形机理分析具有重要价值。     

沥青混凝土心墙土石坝的应力应变分析

本文主要分析土石坝在初次蓄水时,湿化变形对坝体应力应变的影响。文中介绍了湿化试验方法和试验资料的整理方法,试验指出:仅对于态和饱和态土料试验的应力-应变曲线进行比较是不能反映湿化变形的,必须采用应力控制的试验方法,模拟土料浸水饱和情况,从而量测湿化引起的附加变形。文中还讨论了考虑湿化影响的有限元计算方法,并进行了土石坝沥青混凝土心墙的徐变分析。计算所得的应力和变形规律较符合国内外的实测资料。     

Hypoplastic constitutive modeling of wetting deformation of weathered rockfill materials

The wetting deformation of weathered rockfill materials has been attracting growing attention from both engineers and scientists. The importance of realistic predictions of wetting deformations for high earth and rockfill dams is a strong motivation to establish a suitable constitutive model. Recently, the hypoplastic constitutive model by Gudehus and Bauer was extended by introducing solid hardness depending on the state of weathering. The extended model takes into account the influence of the current density, the effective stress state, the rate of deformation, and the time dependent process of degradation of the solid hardness. In the present paper, the performance of this model is evaluated by comparing numerical simulations with experiments obtained from a water sensitive rockfill material. In particular, triaxial compression paths and creep deformation under deviatoric stress states are considered. Finally, the constitutive model proposed is used to study the influence of a degradation of the solid hardness on the long term behavior of a hypothetical fill dam.