关于模拟K0固结试验固结效果的探讨

仿照应力控制式三轴试验仪的原理,探讨模拟K0固结试验的固结效果。试验表明,土体结构性越弱,即K0接近1时,在三轴仪上用杠杆分别加载方式。多设压力分级点,模拟K0固结效果接近K0固结线。     

Ko固结三轴仪的研制与试验研究

本文报导了K0固结三轴仪加压装置的研制及试验成果。该装置用光纤维位移传感器控制双筒压力室内的水位,自动或手动对试样加压力,使试样在无侧向变形条件下发生固结,然后在保持侧压力不变或平均压力不变的情况下进行剪切试验。试验操作简便,适于配备在普通三轴仪上使用。对不同种类土样的试验表明,控制试样侧向不变形的灵敏度高,达到了K₀固结三轴剪切试验的要求。K₀固结三轴试验的有效应力强度指标与各向等压固结三轴试验的数值相同或前者比后者略大,排水剪的应力与应变关系曲线二者相差不大,但不排水剪试验相差很大。     

K_0固结黏土的渐近状态模拟

将正常固结土的渐近状态模型推广到K0固结土的渐近状态模型。推导出三轴压缩条件下耦合参量的求解公式,提出K0固结土的渐近状态模型中耦合参量关于应力Lode角的函数关系式,并用K0固结土的修正剑桥模型及K0固结土的渐近状态模型对多种黏土的三轴压缩、三轴伸长的试验结果进行预测对比。结果表明：K0固结土的渐近状态模型较K0固结...     

三轴固结不排水剪切实验研究

通过对三轴固结不排水试验中土样固结后试件的实测下沉高度与两个经验公式算出的结果进行比较，从而建立一个更准确的计算试件固结后面积的公式。     

长时高压 K0固结黏土的卸载力学特性试验研究

针对深厚表土井筒建设中深部土的特殊受力工况,开展深部重塑黏土的长时高压K0固结及"恒轴压、卸围压"试验,获得长时高压K0固结黏土在卸载应力路径下的偏应力–轴向应变曲线及三轴抗压强度,分析固结时间、固结应力对土样变形特性及强度的影响。研究表明:长时高压K0固结黏土的卸载偏应力–轴向应变曲线呈近似理想的刚塑性应力–应变曲线;固结时间和固结应力可显著影响土的三轴抗压强度;固结应力恒定,抗压强度随固结时间延长而增大,但增幅逐渐减小,二者近似成对数曲线关系;固结时间恒定,抗压强度随固结应力增加而增大,固结应力和三轴抗压强度显著相关。本研究有助于更深入地认识深部黏土的原位力学性状。     

软土抗剪强度随固结度变化的试验研究

通过三轴试验和直剪试验,研究了土体固结度与抗剪强度的关系,并以此来模拟基坑降水过程中 土体强度及各参数的变化规律。试验表明:抗剪强度随着固结度的增加而增加,但由于土质的不 同增加的规律不同;抗剪强度指标c、φ随着固结度增加并非单调增加。     

常规三轴试验固结阶段的理论研究及试验验证

常规三轴试验的固结阶段属于球应力作用下的三维压缩而渗流只发生在竖向的特殊过程,与Terzaghi一维固结过程既有区别又有一定的共同点,因此不能直接用Terzaghi一维固结理论解决该问题。基于有效应力原理、Darcy定律和线性材料假设,建立常规三轴试验固结阶段的水压力消散理论方程,并进一步给出其分离变量法的幂级数解和有限元解答。算例分析表明,幂级数解在固结初期收敛性较差,只有当固结度稍大时才表现出良好的稳定性。将理论方程的计算结果与双压力室WF有效应力路径三轴试验结果比对后发现,理论方程能够揭示三轴试验固结阶段的主要特点。理论分析表明,其差异性主要在于理想假设与真实土样性质不完全相同这一客观存在。     

K0固结结构性软黏土的旋转硬化规律研究

从Wheeler等S-CLAY1本构模型出发,在软黏土结构性和塑性各向异性性状前期研究成果的基础上,综合考虑软黏土的塑性各向异性、结构性及其演化规律,将传统本构模型发展为更适用于K0固结结构性软黏土的本构模型。在考虑土体结构性及其演化的基础上,进一步研究土体塑性各向异性及其演化规律,引入旋转极限曲线的概念,通过增加一个表征软黏土各向异性演化速率的参数b,分析旋转硬化对K0固结结构性软黏土受力变形性状的影响,各向异性的初始值则可由常规试验参数获得。选取典型的浙江温州软黏土和Bothkennar软黏土,对比K0固结三轴压缩和三轴拉伸的计算和试验结果,揭示结构性软黏土屈服面旋转硬化的规律,同时对旋转演化速率参数的取值方法和取值范围进行研究。     

有效自重压力下预固结的三轴不排水试验

在我国的一些有关基坑工程的规范中,对于饱和软黏土地基的抗剪强度,规定采用"有效自重压力下预固结后的三轴不排水试验"确定,原位地基土处于静止土压力状态(K0状态),而常规三轴试验是各向等压固结,这种各向等压固结压力与原位的K0状态固结压力如何对应,以使强度指标一致,是本文讨论的问题。文中根据剑桥模型的物态边界面的概念和模型的加卸载准则,得出了二者的平均主应力应当相等的结论,这对于在设计中正确确定和选用强度指标是十分重要的。     

K0固结软黏土的应变率效应研究

在已建立的K0固结软土弹黏塑性本构模型基础上,推导了一维先期固结压力和三轴不排水抗剪强度的计算式,并着重分析了应变率对两者的影响,分别用各自的应变率参数表征。强度应变率参数ρ仅取决于次固结系数与压缩指数的比值,与土体固结应力、固结历史及试验类型均无关;先期固结压力应变率参数ρn则与该比值及压缩参数Λ都有关,且一般有ρn>ρ。对于无机质软黏土,应变率增大10倍时,先期固结压力增长8%～21.2%,不排水强度增长7.2%～12.2%,与试验结果较吻合。考虑到室内试验与原位的应变率差异,建议先将试验所得先期固结压力及不排水抗剪强度按本文规律进行应变率修正,再应用于原位情况。OCR越大,不排水强度比随应变率增长越快。     

应力控制式三轴仪的改装及应用

本文根据实际工程及科研对应力控制式三轴仪的需求,结合室内常规试验仪器的优缺点,对K0固结仪、常规三轴仪进行了改装,获得了可以进行应力控制的三轴加卸荷压缩仪.该仪器可以自由控制应力条件和排水条件,进行应力-应变试验和加卸荷流变试验,具有荷载稳定、精确度高、操作方便等优点.通过南沙软土的具体试验验证了该装置的适用性和有效性...     

土体K_0固结-卸荷剪切试验研究

根据基坑开挖的特点,改进常规三轴试验仪器的控制程序。并以此为基础,利用三轴仪对基坑开挖过程中土体的K_0固结-侧向卸荷过程进行模拟,同时与常规三轴压缩试验结果进行对比分析,研究了侧向卸荷过程对土体抗剪强度指标产生的影响。试验结果表明,经过侧向卸荷过程的土样抗剪强度指标与常规三轴压缩试验结果明显不同,特别对于深层土,抗剪强度指标下降急剧,说明卸荷过程对土体抗剪强度指标有较大影响。     

用下负荷面剑桥模型对堆石体三轴实验的数值模拟

用下负荷面剑桥模型对大三轴试验数据进行模拟,通过调整实验得到的压缩系数,超固结比消散速度等参数,使得模拟效果达到最好。总结压缩系数和超固结比等参数的最佳调整范围,对本构模型数值计算时的参数的合理调整提出建议。     

K0固结软土不排水抗剪强度

从临界状态土力学出发,考虑K0固结引起的诱发各向异性,推导了K0固结条件下三轴压缩和三轴拉伸不排水强度的理论计算公式。搜集对比现有的试验结果,发现本文提出的理论公式与国内外试验及失稳软基堤坝反分析结果更为符合,在大量土性分析基础上提出平均不排水强度的简化计算公式,以兹工程推广与应用。     

压实黄土连续加载K0固结特性

基于静三轴仪,进行控制不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究连续加载条件下K0固结过程中土体的变形特性及加载速率的影响。试验结果表明：加载过程中没有产生超静水压力,加载阶段应力–应变关系可以分为两个阶段,前一个阶段呈幂函数关系,后一阶段呈直线关系;连续加载的加载速率对加载阶段应力–应变特性影响不明显;加载阶段完成时K0值随加载速率的增大而略有减小;稳压阶段应变–时间关系呈双曲线关系,且加载速率对稳压阶段变形特性有较大影响。提出连续加载条件下的K0固结过程应变–应力–时间关系模型,为研究K0固结过程中土体变形特性及路堤沉降提供参考。     

重塑软黏土固结排水三轴试验和本构模型研究

通过室内固结排水三轴剪切试验,分析了重塑饱和软黏土在固结排水条件下三轴剪切过程中的力学特性和变形特征。基于硬化参量与应力路径无关的基本假定,根据曲线积分中的格林公式,构建了新的屈服方程,并建立了一个适合于重塑饱和软黏土的本构模型。采用MATLAB软件编写计算程序,利用新建的重塑软黏土本构模型,对所采用的重塑软黏土和文献报道的Fujinomori黏土的固结排水三轴剪切试验进行理论计算。将试验结果和理论计算结果进行对比,可得出结论:新建的本构模型理论计算结果与重塑饱和软黏土的固结排水三轴试验结果较为吻合,可以较好地描述重塑软黏土在排水条件下的强度与变形特征。     

K_0固结条件下花岗岩残积土三轴CU剪切试验研究

基于K0固结试验原理,将花岗岩残积土试样恢复到天然的K0应力状态,然后进行不排水剪切试验,同时进行三向等压固结状态下的不排水剪切平行试验。经试验结果分析,可知：花岗岩残积土静止侧压力系数K0试验值分布于0.38～0.40,与K0固结土样的K0计算值相近,K0固结试验测得的K0值比传统方式测得的数据稳定;花岗岩残积土CU...     

压实黄土连续加载K0固结特性

 基于静三轴仪,进行控制不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究连续加载条件下K0固结过程中土体的变形特性及加载速率的影响。试验结果表明：加载过程中没有产生超静水压力,加载阶段应力–应变关系可以分为两个阶段,前一个阶段呈幂函数关系,后一阶段呈直线关系;连续加载的加载速率对加载阶段应力–应变特性影响不明显;加载阶段完成时K0值随加载速率的增大而略有减小;稳压阶段应变–时间关系呈双曲线关系,且加载速率对稳压阶段变形特性有较大影响。提出连续加载条件下的K0固结过程应变–应力–时间关系模型,为研究K0固结过程中土体变形特性及路堤沉降提供参考。     

超固结度对超固结饱和黏土不排水蠕变特性的影响研究

以具有不同超固结度的重塑黏土试样为研究对象,在加载应力比等同于临界状态线斜率的应力条件下开展了一系列不排水蠕变试验,研究了超固结饱和黏土的蠕变特性。试验结果表明,对强超固结度黏土试样,随着蠕变时间的增加,孔压一直降低,并从正孔压降到负孔压。强超固结度试样的初始应力路径虽然都到达了正常固结土试验获得的临界状态线,但强超固结度的试样在蠕变阶段并不破坏。在蠕变初始阶段,对于不同强超固结度轴应变速率与对数蠕变时间的关系线是相互平行的直线。整个蠕变过程中,强超固结度试样都处于剪胀状态中,且超固结度越大,到达最大剪胀状态的蠕变时间越长。在相同的应力比下,超固结度是影响超固结试样不排水蠕变破坏与否的重要因素。     

交通荷载应力路径下K_0固结软黏土变形特性试验研究

交通荷载作用下,软黏土路基土单元体上所受主应力的大小和方向是同时变化的,即在剪应力幅值改变的同时主应力轴连续旋转。针对该问题,利用GDS空心圆柱系统对K_0固结天然温州软黏土进行不排水大数目(10000次)循环扭剪试验,分析了K_0固结软黏土在考虑主应力轴旋转时不同动应力水平下的应变特性。试验结果表明:主应力轴旋转的存在将使土体内产生更高的孔压,并在轴向上产生额外变形,且随着扭剪应力的等幅增加,竖向应变和孔压的增加量将越来越大。考虑主应力轴旋转时不同动应力水平下K_0固结软黏土的变形发展模式有所不同,可由安定理论进行解释。确定了考虑主应力轴旋转下K_0固结温州软黏土的临界动应力水平——即门槛循环应力比、容许循环应力比和临界循环应力比的范围。提出可将容许循环应力比作为道路工程沉降控制的准则。与三轴试验结果相比,考虑主应力轴旋转时,道路设计中对动应力的控制应更为严格。