粉质黏土冻土三轴强度及本构模型研究

通过对南京典型粉质黏土10℃冻土在不同围压、固结方式、应力路径条件下的三轴试验,分析不同因素对三轴强度影响,结果表明：最大轴向偏应力随围压增大而线性增大,且重塑粉质黏土冻土的最大轴向偏应力随围压的增大速度大于原状粉质黏土冻土的增大速度;固结方式对内摩擦角影响较大,对黏聚力影响不大,先等压排水固结再冻结试样强度会大幅度提高;强度和弹性模量受应力路径影响,其中常规加载应力路径强度及弹性模量要大于卸载应力路径强度及弹性模量;基于Duncan-Chang模型建立考虑围压影响的冻结粉质黏土本构模型,参数a、b与围压呈负相关,获得原状粉质黏土以及先等压排水固结再冻结、先等压不排水固结再冻结和先冻结后固结重塑粉质黏土的破坏比均值分别为0.87、0.89、0.93和0.87。     

青岛第四纪冲洪积粉质黏土的动力特性研究

通过对青岛城区第四纪冲洪积粉质黏土原状土样进行大量动三轴试验,研究了在不同固结条件下此类粉质黏土的动弹性模量、动剪切模量及阻尼比等一系列的动力特性.试验结果表明:青岛第四纪冲洪积粉质黏土的应力-应变关系符合双曲线模型.土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压的增大而增大.土的动剪切模量随剪应变的增大而减小.每个模型土的初始动剪切模量G0和最大动剪应力τy与轴向固结应力间均有良好的幂函数关系,且对不同固结状态归一.阻尼比随剪应变的增大而逐渐减小,且当γd接近0.002时趋于稳定,围压和固结比对阻尼比的影响较小.     

橡胶-粉土轻质混合土击实及动变形特性研究

将废弃橡胶轮胎颗粒与粉土混合制成轻质混合土,并对其进行击实试验和动三轴试验,基于Davidenkov方程建立了混合土的动弹性模量比-应变本构方程,同时根据经验关系建立了混合土的阻尼比-应变本构方程.结果表明:掺入橡胶颗粒显著减小了橡胶-粉土轻质混合土的最大干密度和最优含水率;当围压相同时,橡胶颗粒掺量越高,混合土的最大动弹性模量越低,动弹性模量比衰减越快;掺入橡胶颗粒显著增大了粉土的阻尼比,当围压相同时,橡胶颗粒掺量越高,混合土的阻尼比越大.     

邯郸粉质粘土固结不排水试验归一化性状分析

为了得到土的强度和变形之间的有机统一关系,反映区域性土的本构关系实验参数,本文根据归一化幂因子理论,从围压和平均固结压力两个方面论述了土的归一化理论,通过对邯郸粉质粘土的固结不排水三轴试验,得到了土的应力应变关系曲线,在此基础上用两种归一化方法分析了邯郸粉质粘土的性状,得到了归一化参数,为邯郸粉质粘土的本构关系研究提出了基本参数,可用于岩土工程理论与应用分析。     

苏州第四纪沉积土动剪切模量比和阻尼比试验研究

通过深入分析苏州第四纪土的海相、陆相沉积环境及土层分布特征, 对苏州第四纪土 311 个原状土样进行了土的动剪切模量比和阻尼比试验研究 ,结果发现：海侵作用和土层深度对苏州第四纪各类土的动剪切模量比、阻尼比与剪应变幅值关系曲线的影响有明显差异,深度 0 ～ 30 m 的海相黏土动剪切模量比和阻尼比曲线分别低于和高于陆相黏土的曲线,深度 30 ～ 100 m 的海相黏土动剪切模量比和阻尼比曲线分别高于和低于陆相黏土的曲线;土 层深度对海相黏土、粉质黏土和海、陆相粉细砂的动剪切模量比曲线 以及对海相黏土、粉质黏土和陆相粉细砂的阻尼比曲线的影响较为明显;对黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂按土层深度 0 ～ 30 m 和 30 ～ 100 m 以及淤泥质土、中粗砂不区分土层深度,给出了苏州第四纪各类土的动剪切模量比和阻尼比曲线经验关系的拟合参数值及其平均关系曲线推荐值。     

交通荷载作用下结构性软土动应力–动应变关系试验研究

 通过对天津滨海新区典型结构性软土进行室内循环三轴试验,研究在交通荷载长期作用下,结构性淤泥质粉质黏土的动应变发展情况;考虑不同的振动波型、动应力频率、动应力比以及固结状态对动应力–动应变关系的影响,得到淤泥质粉质黏土的临界动应力比和动应力–动应变关系随加载频率、围压及固结状态而变化的规律。试验结果表明,结构性淤泥质粉质黏土存在一个临界动应力比和一个振动频率门槛值;同时,在半正弦波型条件下动弹性模量和动剪切模量随固结压力值的变化存在一个转折点。     

砂卵石土动本构关系的试验研究

通过砂卵石土室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的动本构关系动力特性进行了较为深入的研究,主要分析了围压、固结比和动荷载振动频率对砂卵石土的动本构关系影响的变化规律.试验结果表明,饱和砂卵石土的动本构关系可用双曲线表示,围压、固结比参数对其影响较大,随着围压或固结比的增大,动本构关系曲线逐渐偏向应力轴,而动荷载振动频率对砂卵石土的动弹模量影响很小.     

上海地区软土HSS模型参数的试验研究

HSS模型可以考虑小应变范围内土体剪切模量随应变增大而衰减的特点,在基坑开挖数值分析中逐渐得到较多的运用。通过基于GDS系统的三轴仪、常规固结仪和共振柱仪完成系列的室内试验,获得了上海地区典型软土层(也即黏土层2、淤泥质粉质黏土层3、淤泥质黏土层4和粉质黏土层5)的硬化土小应变本构模型(HSS模型)参数c',φ',E_(oed)~(ref),E_(50)~(ref),R_f,G_0~(ref)和γ_(0.7),以及模型参数之间的比例关系,并将试验结果与已有文献的相关结果进行对比分析。通过工程实例的数值分析表明,围护墙体水平变形计算值和实测值大致相等,验证了HSS本构模型以及本文提出的参数确定方法在上海软土地区基坑开挖分析中的适用性,具有工程参考价值。     

冻融循环对重塑青藏粉质黏土阻尼比影响的试验研究

阻尼比是土的重要动力学参数之一。为研究动荷载作用下重塑青藏粉质黏土的阻尼比特性,在室内冻融循环试验的基础上开展动三轴试验,考虑冻融循环次数、含水率及动荷载频率等影响因素,得到重塑青藏粉质黏土的阻尼比–动剪应变(λ-γ_d)关系曲线及模型参数。结果表明:动荷载作用下重塑青藏粉质黏土的阻尼比受含水率的影响最为显著,受冻融循环作用的影响次之,受动荷载频率的影响较小。随冻融循环次数的增加,λ-γ_d关系曲线向上偏移,同一动剪应变对应的阻尼比增大,经历1次冻融循环后的λ-γ_d关系曲线变化最为显著,3次冻融循环后趋于稳定;随含水率的增加,λ-γ_d关系曲线不断向上抬升,曲线形态也由缓变陡,同一动剪应变对应的阻尼比普遍增大;随频率的增加,λ-γ_d关系曲线缓慢下移,同一动剪应变对应的阻尼比略有减小。研究成果可为寒区场地地震反应分析、路基动力响应分析中阻尼比参数的选取提供参考。     

土石坝黏土心墙的材料动力特性试验

以土石坝黏土心墙料为研究对象,结合工程实际情况,考虑不同固结围压对黏土心墙料动力特性的影响。通过循环振动三轴试验,对黏土心墙料在选定的5组固结围压状态下表现出来的动力特性进行研究,得出固结围压的变化对其产生的影响。在研究的固结围压范围内,固结围压对动弹性模量的影响较大,动弹性模量随固结围压的增大而提高;最大动弹性模量与平均主应力间具有良好的幂函数关系,随着平均主应力的增大呈指数增长;阻尼比曲线与动剪模量比曲线在不同的固结围压状态下表现出了良好地归一化特性。     

南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区河漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等6类新近沉积土的自振柱试验，详细地探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比λ的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G／Gmax-γ和λ-γ曲线变化范围的对比，结果表明，不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析，给出了南京及其邻近地区6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值，对实际工程具有一定的借鉴作用。     

青藏高原多年冻土区斜坡段路基粉质粘土的试验研究

多年冻土区斜坡段路基由于受到环境、冻土条件、地貌特点及工程条件的影响,其稳定性对线路的安全运营存在潜在的危害,本文通过现场实地调研,选取典型斜坡路基断面并进行现场取样,针对试验段典型土样,开展了室内静三轴及振动三轴压缩试验研究。试验结果表明,冻土强度随温度的降低而线性增大,随含水量的增大而降低,而围压变化（0.5～2M...     

南京新近沉积土动剪切模量比与阻尼比的试验研究

通过对南京淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉砂和细砂等6类新近沉积土120个原状土样、历时4 a的试验研究,给出了南京6类新近沉积土的动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D随剪应变幅值γ变化的平均曲线的拟合曲线及其参数的推荐值。为便于一般工程借鉴,给出了该6类新近沉积土的G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的典型值。该成果有利于加深对南京新近沉积土动力特性的认识,并对该地区一般工程建设场地的地震安全性评价工作具有借鉴和参考价值。     

上海地区冻融后暗绿色粉质粘土动本构关系与微结构研究

以上海复兴东路越江隧道江底旁通道冻结施工中的原状和冻融作用后的暗绿色粉质粘土为研究对象,运用CKC循环三轴仪,采用不同的频率来摸拟行车荷载进行室内动三轴试验。通过室内试验得出了特定围压下不同动荷载频率作用下的暗绿色粉质粘土在冻融前后的动应力–动应变关系式,得到了土体的最大动弹性模量、最大动应力及最大动剪切模量随动频率的变化而变化的规律,并在此基础上结合该土体冻结前和冻融后的2000倍微结构电镜扫描图片,进一步对比分析了这种土体冻融后动力特性变化微观机理。试验结果显示该层土体经冻融作用后最大动应力有较大削弱,并且随着动荷载频率的加大冻融后的该土体最大动应力降低愈严重。     

季冻区典型土类动剪切模量阻尼比计算方法

采用专门设计的低温共振柱仪进行试验研究,研究典型土类动剪切模量阻尼比随负温的变化规律及计算方法。提出温度影响系数的概念,并以较为符合实际的固结压力和冻结过程,完成了黏土、粉土与砂土在常温及不同负温下的动力试验,给出了这3种典型土类不同负温下初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比的计算公式。结果表明:无论何种土类,负温对其初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比都有重要影响,相应的温度修正系数按Boltzmann与指数函数变化,均在0℃到-6.0℃快速变化之后趋于平缓,但变化程度和修正公式中的参数均与土类有关;随温度降低,3种土类初始剪切模量增长十分显著,完全冻结黏土、粉土和砂土分别为常温土初始模量的50倍、25倍和13倍;随温度降低,3种土类参考剪应变降低十分显著,但完全冻结后3种土的动剪切模量降低程度接近;随温度下降,3种土类最大阻尼比均显著减小,完全冻结后的黏土最大阻尼比降幅最大,砂土降幅最小,粉土居中。3种典型土类负温下动剪切模量阻尼比修正公式,其反映的现象和规律与国际上近期成果定性相符。     

粉粒含量对尾矿力学特性的影响

 尾矿的力学特性与粉粒含量有关,但目前对粉粒含量的影响机制研究较少。为了研究粉粒含量对尾矿力学性质的影响及其细观机制,通过显微观测、三轴试验和离散元模拟,研究砂粒和粉粒的显微特征,分析尾矿的临界粉粒含量,并讨论粉粒含量效应的细观力学机制。结果表明：砂粒和粉粒在粒径分布、棱角性和表面形貌方面存在差异,粒径小于30 µm的颗粒具有独特的显微特征;随着粉粒含量的增加,混合尾矿逐渐由砂性尾矿过渡到粉性尾矿,临界粉粒含量在30%～50%范围;理论推导证明,粉粒的粒径和弹性模量越小,相同力作用下的土体形变越大;从介观上看,粉粒含量的增加弱化了原有的强力链,是导致粉粒含量效应的重要原因。研究结果揭示了混合尾矿的细观力学行为机制,为宏细观关联性研究提供了参考。     

超声波法测定冻土动弹性力学参数试验研究

运用UVM -2型声速测定仪 ,测定了不同含水率的冻结砂土、冻结黄土和冻结黏土在不同温度下的超声波波速 (纵波波速和横波波速 ) ;根据弹性理论 ,利用所测得的超声波波速 ,计算了被测冻土试样的动弹性力学参数 (动弹性模量E、动剪切模量G和泊松比 μ)。计算结果表明 :冻土的动弹性模量和动剪切模量随着温度的降低而增加 ,它们之间的规律可用一个统一的方程来描述 ;冻土的动泊松比随着温度的降低而减小 ;在低含水率范围内的冻结黄土 ,其动弹性模量和动剪切模量随含水率的增加而增加 ,在高含水率范围内的冻结黏土 ,它们则随含水率的增加而减少 ;冻土的动泊松比随含水率的增加而增加。     

基于成都黏土蠕变试验的非定常蠕变本构模型研究

针对黏土的蠕变特性对工程造成不利影响的问题,开展了成都黏土的常规三轴固结不排水试验和三轴固结不排水蠕变试验,分析其蠕变特性、应力-应变关系、弹性模量和黏滞系数的非定常性;同时,基于分数阶导数理论,利用软体元件替换常规黏性元件,并且考虑黏土弹性模量和黏滞系数的非定常性,构建了成都黏土的非定常蠕变本构模型,对本构模型进行了拟合和辨识分析,得到了成都黏土的长期强度值。结果表明:弹性模量和黏滞系数的非定常性包括时效特性和加载特性两方面,蠕变模型元件包括瞬时弹性元件、黏弹性元件和黏塑性元件;拟合的各项参数变化规律与室内试验规律一致,尤其是对加速蠕变阶段的拟合度极高,所构建的模型具有充分的合理性和可靠性。