饱和砂土三轴试验中反压设置与抗剪强度的研究

为增加试样饱和度而采用反压饱和是室内三轴试验中普遍采用的技术手段,但现行规范对试样中反压取值没有具体规定。通过对福建标准砂的一系列固结不排水和固结排水三轴试验,分析了不同反压、围压下饱和砂土的应力–应变关系、孔压发展规律,并分析了几种常用破坏取值标准下土体强度指标的差异。试验结果表明固结不排水三轴试验中,反压对砂土应力应变关系、孔压发展有明显影响,从而影响强度取值;而在固结排水试验中,施加不同的反压对于砂土抗剪强度则基本无影响。在不排水剪切中,建议反压设为300～500 kPa,且在同一组试样中采用统一的反压对试样进行饱和。在破坏标准上,建议采用最大有效主应力比(σ'₁/σ'₃)_max对应强度作为砂土的不排水抗剪强度;而在考虑土体残余强度时,建议采用超静孔压下降为零为破坏标准。     

非饱和土的非线性模型及其应用

提出了一个较完整的非饱和土的非线性模型。该模型涉及土的变形和水量变化两个方面, 共包含１３ 个参数。测定全部参数只需用两种三轴试验。应用所提模型预估三轴不排水试验中的吸力变化,理论计算与试验结果比较接近。     

粗颗粒土橡皮膜嵌入试验研究

对于粗颗粒土三轴固结排水剪试验,橡皮膜嵌入是影响试验体变测量的最重要因素。通过在中三轴试样中埋置不同直径铁棒的方法进行等向固结试验来推求橡皮膜嵌入量。试验表明,试样土体体积与排水量呈较好的线性关系,基此给出了各个围压下的膜嵌入量。指出随着围压的增大,膜嵌入量逐渐增大,约0.8 MPa后,嵌入量的增速变缓,嵌入量占实时总排水量的比例可达31.0%~40.7%。由于粗颗粒土的各向异性,目前所用最多的Newland和Allely所提出的方法总体略高估了膜嵌入的大小,随着围压的增大,各向异性减弱,围压为2 MPa时嵌入量差异仅有0.22%的体变。最后,对比4种解析解发现Molenkamp和Luger的解析解最为接近试验值。针对粗颗粒土,需要进行更多的试验来建立颗粒破碎率和相对密度等与系数η的关系来修正解析解。     

砂土的稳态强度:概念与试验

残余强度或稳态强度的稳定是砂土液化研究的重要课题,饱和砂土有３种典型的不排水剪切特征,稳态性状,准稳态性状,和加工硬化性状,在三轴不排水剪切中,大部分松砂表现出准稳态性状,新近的研究表明：“准稳态性状”不是砂土的固有性状,而是三轴试验中的边界条件所导致,本文通过试验研究发现,饱和砂土在三轴不排水剪切中通常表现出４个明显不同的阶段;初始阶段,坍塌阶段,临界状态应力阶段,和后破坏阶段,稳态强度只有在坍     

Steady state strength of sand:concepts and experiment

残余强度或稳态强度的确定是砂土液化研究中的重要课题。饱和砂土有３种典型的不排水剪切特征：稳态性状、准稳态性状、和加工硬化性状。在三轴不排水剪切中,大部分松砂表现出准稳态性状。新近的研究表明,“准稳态性状”不是砂土的固有性状,而是三轴试验中的边界条件所导致。本文通过试验研究发现,饱和砂土在三轴不排水剪切中通常表现出４个明显不同的阶段：初始阶段、坍塌阶段、临界状态应力阶段、和后破坏阶段。稳态强度只有在坍塌阶段中才会较好地表现出来。文中还对变形稳态的定义作了修正和补充,并根据修正的变形稳态定义给出了Ｕｎｉｍｉｎ砂的稳态强度及其它的一些试验性质。     

饱和度对土的三轴不固结不排水试验强度指标的影响研究

土的饱和度对强度的影响较大,在土的三轴抗剪强度试验中,大多数是将加工好的试件,进行抽气饱和,然后做试验,实际上,有些土样的原始状态并非是饱和的,因此,用饱和后的试件做试验,得出的结果就有一定的差距,特别是对不固结不排水试验,影响更大,文章对初始状态、自然浸水状态和抽气饱和后3种不同饱和程度的试件,分别做不固结不排水试验,从而找出不同饱和度对土的强度指标的影响规律,为准确测定土的强度指标做一些基础性的研究。     

基于数字图像测量系统的砂砾土试样膜嵌入问题研究

利用数字图形测量系统可以定量研究膜嵌入问题。数字图像测量系统可以经过非接触测量方式精确得到试样的体积变化及排水管的体积变化，排水管的体积变化包括试样的体积变化和膜嵌入引起的体积变化。通过对多种砂砾试验材料在不同围压下的等向固结试验，利用平面变形假定，用排水管的体积变化减去试验固结的体积变化之后得到的就是膜嵌入量。根据试验得出的结果，分析了在一定粒径范围内膜嵌入量与其主要影响因素б3，d50之间的关系，改进了膜嵌入量的计算公式；提出了对于含有细颗粒较多的级配砂用d50进行分析不太合理，还应考虑颗粒级配的不均匀系数的影响，或用其他特征粒径的建议。     

控制试样初始剪切模量的动三轴液化试验

研制了压电陶瓷弯曲元-动三轴试验系统 ,解决了三轴仪内饱和试样的剪切波速测量问题 ,并阐述了其原理。在此基础上 ,通过先期振动控制重塑试样的初始剪切模量 ,并通过不排水应变控制循环三轴试验研究了钱塘江饱和粉土和粉砂的液化性质。     

宽级配砾性土橡皮膜嵌入量计算新方法

橡皮膜嵌入影响分析是决定砾性土试验结果可靠性的关键问题,其影响因素、规律和计算方法存在很大争议,为目前影响砾性土力学性能理论研究发展和工程应用的瓶颈。通过双尺寸法,利用大型三轴仪,对11种级配的砾性土开展不同橡皮膜厚度的嵌入体积量测分析,获取单位面积橡皮膜嵌入体积与土骨架回弹体应变2个关键指标,分析主要因素影响规律,建立宽级配砾性土试样橡皮膜嵌入量新的计算模型和公式,并进行多方比较验证。研究及试验结果表明:双尺寸法在大尺寸三轴试验中对砾性土具有适用性和可靠性;单特征粒径如d_(50)或d_(20)都无法完整描述级配条件对橡皮膜嵌入体积的影响;橡皮膜厚度影响随土颗粒大小而变化,当d_(20)2.5倍膜厚时影响可忽略不计;均等固结状态下卸载回弹中砾性土并非一直呈现各向同性,基于各向同性假定的嵌入量计算模型对宽级配砾性土不适用;宽级配砾性土橡皮膜嵌入体积计算可用d_(10),d_(20)与d_(50)三因素新模型表示,新模型和计算公式形式简单,且较现有模型公式在精度和适用性上均明显占优。     

广州南沙地区饱和淤泥土三轴剪切性状的试验研究

对广州南沙地区饱和淤泥土进行三轴试验,研究固结不排水试验的应力-应变力学响应,通过对围压的归一化处理,进一步讨论试验中的应力-应变和体变-轴向应变特征,得出围压对泊松比和体变影响不同的结论。     

粗粒土三轴试验橡皮膜嵌入量测量方法研究

粗粒土试验的橡皮膜嵌入效应使得试样体积变形测量结果失真,从而影响其强度变形指标测量精度。为此,在同一试验仪器上开展了多组不同直径试样粗粒土的等向固结三轴试验,分析了橡皮膜的嵌入量的变化规律和影响因素,在此基础上提出了一个计算粗粒土橡皮膜嵌入量的经验公式。研究表明,橡皮膜的嵌入量随围压的增大而增大,与其围压大体呈幂函数关系。相同围压下,随着试样直径的增加,橡皮膜的嵌入量占总体变的比例减小;试样直径相同时,围压变化对橡皮膜嵌入量占总体变比例的影响明显小于试样直径变化的影响,且随着试样直径的增大,影响逐渐降低。因此,粗粒土的强度变形试验应尽可能采用较大直径的试样进行,以降低橡皮膜嵌入量对其试验结果的影响。由于粗粒土的母岩性质和级配变化较大,既有橡皮膜嵌入量计算公式将明显低估堆石料试样的橡皮膜嵌入量,建议采用本文提出的方法对粗粒土试样橡皮膜嵌入量进行估算。     

饱和粉土液化及液化后力学特性试验研究

对饱和粉土进行了一系列动三轴液化及液化后试验,即进行饱和粉土液化试验及在饱和粉土液化后孔隙水压力进行了不同程度消散后,再进行三轴剪切试验。探讨了饱和粉土的液化特性以及液化后孔压消散程度对液化后粉土力学特性的影响规律。试验结果表明:饱和粉土的抗液化强度随着所施加动应力幅值的增大而减小;液化后饱和粉土孔压消散程度越大(即再固结程度越大),则液化后粉土的不排水抗剪强度越大,其应力应变关系曲线表现为应变硬化型,土体的切线模量随着应变的增大而减小;液化后粉土的孔压进行了不同程度消散后,再进行的三轴剪切试验中应力应变关系呈对数曲线关系。     

干湿循环对云南饱和重塑红土固结不排水剪切特性的影响

以云南红土为研究对象,以反复的低温脱湿、浸泡增湿为干湿循环控制条件,考虑干湿循环次数、干密度和围压等影响因素,利用TSZ-2型全自动三轴仪,开展干湿循环作用下饱和重塑红土的固结不排水剪切试验,研究不同影响因素对干湿循环饱和重塑红土三轴剪切特性的影响。试验结果表明:固结不排水条件下,饱和重塑红土的应力-应变关系表现出应变软化的特征,孔压曲线呈S形变化。随着干湿循环次数的增多,饱和重塑红土的峰值应力、峰值应变、峰值孔压均出现减小,固结排水量、残余应力变化量、残余应变变化量均出现增大;随着干密度的增大,峰值应力、残余应力增大,饱和重塑红土的固结排水量、峰值应变、残余应变、峰值孔压减小;随围压的增大,饱和重塑红土的固结排水量、峰值应力、峰值应变、残余应力、残余应变、峰值孔压均出现增大。饱和重塑红土的总应力强度指标和有效应力强度指标随干湿循环次数的增多呈波动减小的变化趋势。反复的干湿循环对饱和重塑红土的微结构产生了损伤,影响了固结过程中的排水情况和试样的密实状态,相应地改变了剪切过程中的受力特性。     

城市生活垃圾焚烧炉渣的三轴试验研究

采用常规三轴试验,测试了饱和炉渣的剪切强度,分析了饱和炉渣的破坏模式和强度随龄期的变化规律,结果表明:围压小的试验中,饱和试样破坏模式为脆性破坏;围压大的试验中,饱和试样破坏模式为塑性破坏;饱和试样的内摩擦角基本不随龄期变化,粘聚力随龄期增加而增加。     

饱和砂土的物态变化特性

通过饱和砂土的往返加卸载三轴试验 ,揭示了饱和砂土的初剪缩、剪胀、次剪缩、反向剪缩等物态变化特性 ,论证了它们与不排水条件下饱和砂土孔压的变化和排水条件下剪缩剪胀体应变的变化具有内在的联系 ,从而验证了往返加卸载复杂应力条件下饱和砂土不同物态的客观存在性 ,为进一步揭示动荷条件下饱和砂土的复杂变形特性提供了研究基础。     

饱和黄土的液化特性与稳态强度

通过应力控制固结不排水三轴试验，研究了饱和黄土的稳态强度特性及超同结对其不排水性状的影响。对比分析了黄土与砂土静力液化特性之间的异同。提出了饱和黄土流滑破坏的产生条件和利用稳态强度判断饱和黄土能否产生液化流滑的方法。     

软土地基孔隙水压力性状理论的研究

为了研究软土地基正常固结饱和粘性土孔隙水压力性状,利用重塑饱和粘性土探讨了固结不排水三轴试验中孔隙水压力表达式,由有效路径唯一性提出了一个适于不同总应力路径的孔隙水压力方程,反映了土的非线性应力应变特性。     

常含水率下非饱和高庙子膨润土加砂混合物的水力-力学性质

对非饱和高庙子膨润土与砂混合物击实样进行常含水率下的不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验,研究非饱和高庙子膨润土与砂混合物的水力-力学特性,拟模拟深层地质处置工程中缓冲/回填材料在不排水状态下受力时的性状。试验研究表明:在不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验中,固结应力和剪应力的增大引起非饱和土试样孔隙比减小,饱和度增大,吸力减小;在不排水剪切试验中,应力-应变曲线呈外凸的形状,试样发生体积收缩和侧向膨胀变形,净围压对试样的初始刚度、不排水剪切强度和变形有较大的影响。     

饱和软粘土的循环蠕变特性

本文介绍对上海淤泥质饱和粘土在长期循环荷载作用下的变形特性的试验研究结果。考虑到土的各向异性性质,在三轴试验中,在K0固结条件下把土试样恢复到天然的K0应力状态,然后进行排水及不排水单向循环加载蠕变试验。从试验结果可以观察到一些重要的现象:(1)当循环轴向应力小于初始固结压力的50%时,饱和粘土的循环蠕变可分成三个阶段;(2)循环应变可分成不可逆的累积应变与可逆应变两部分,可逆应变的大小与循环应力幅值近似成线性关系;(3)孔压增长较为滞后,不排水试样孔压增长稳定时其值约为应力幅值50%,而排水试样的残余孔压约为应力幅值的20%。     

软土地基孔隙水压力性状理论的研究

为了研究软土地基正常固结饱和粘性土孔隙水压力性状，利用重塑饱和粘性土探讨了固结不排水三轴试验中孔隙水压力表达式，由有效路径唯一性提出了一个适于不同总应力路径的孔隙水压力方程，反映了土的非线性应力应变特性。