纤维纱加筋黄土动力变形动强度及震陷特性试验研究

将人工合成类纺织废弃涤纶布料进行开松、分梳、切断形成涤纶纤维纱,将具有良好抗酸碱腐蚀性能的涤纶纤维纱按照一定掺加比例与素黄土拌合制成纤维纱加筋黄土。利用新型伺服液压缸驱动动单剪仪对素黄土及纤维纱加筋黄土进行动力特性试验研究。分析其动应力-应变关系、阻尼比特性、动强度特性及震陷等变化规律。试验结果表明:同一动剪应变条件下,纤维纱加筋黄土的动剪应力大于素黄土;同一破坏振次条件下,随着纤维纱掺加比例的增加,动剪应力呈现先增大后减小的变化趋势,当纤维纱掺加比例为0.20%时,动剪应力最大;随着法向固结应力的增大,素黄土及纤维纱加筋黄土的动剪应力随之增大;同一法向固结应力条件下,阻尼比随着纤维纱掺加比例的增大而增大;不同纤维纱掺加比例的加筋黄土动剪应力比?d/(2?v)与破坏振次Nf的关系可近似归一化处理;一定振次条件下素黄土及纤维纱加筋黄土的残余应变均随着循环动剪应力的增大而增大;同一循环动剪应力条件下纤维纱加筋黄土的残余应变小于素黄土的残余应变;同一循环动剪应力条件下随着纤维纱掺加比例的提高,加筋黄土的残余应变减小;随着振次的增加,残余应变呈逐渐增大的变化趋势;震陷临界动剪应力随纤维纱掺加比例的增加呈先缓慢增大,再急剧上升,最后趋于稳定的变化趋势;根据试验曲线及相关数据确定出提高黄土抗震陷性能的最佳纤维纱掺加比例为0.20%。     

高温重载条件下沥青混合料的蠕变试验研究

在4种应力水平、3种温度水平和2种空隙率水平下进行了沥青混合料的重复加载动态蠕变试验,得出了其永久变形与荷载作用次数关系曲线及竖向和横向流动数、竖向塑性应变、竖向塑性弹性应变比等永久变形参数.研究表明,重载车辆对沥青路面产生的高接触应力加剧了其横向流动失稳变形的发展,加速了车辙的产生;车辆轴载增大对沥青路面产生车辙的影响要大于温度变化的影响.     

分级加卸载条件下Q3黄土三轴蠕变特性研究

采用分级增量循环加卸载方式,利用SR-6型三联式三轴蠕变仪对陕西省泾阳县某边坡原状黄土进行了三组室内三轴固结排水蠕变试验,着重研究了黄土黏弹塑性的基本规律,以此建立了黏弹塑性九元件蠕变模型。结果表明:该地区原状黄土具有明显的流变特性,总体呈线性衰减蠕变;卸载后,土样产生衰减黏弹性回弹变形,回弹量随着卸荷量的减小,围压的增大,含水率的增大而减小;加卸载应力历史对黄土蠕变变形具有累积效应;该地区原状黄土的回弹变形不明显,黏弹性变形在蠕应变中所占比重较小;所建立的元件蠕变模型可以较好地描述该地区黄土的三轴线性蠕变特性,物理意义明确,且模型参数易得。     

基于侧限压缩下非饱和黄土结构特性试验研究

为研究原状黄土结构性随竖向荷载、含水率、吸力的变化规律,进行了非饱和黄土的侧限压缩试验,定量分析了原状黄土联结结构性参数M1与摩擦结构性参数M2,以及黄土的结构性参数Mp的变化规律。试验结果表明:黄土结构性参数Mp与竖向荷载p的关系曲线分为3个阶段;在同一吸力作用下结构性参数Mp与含水率w呈S型曲线;结构性参数Mp与吸力s的变化规律与竖向荷载p有关,当p小于400kPa时呈指数函数分布,当p大于400kPa时呈线性函数分布;天然原状黄土在自重应力作用下Mp-s曲线呈指数函数分布。     

重塑黄土一维与三维蠕变特性研究

为研究山西地区黄土蠕变特性,采用一维压缩仪器与Geocomp全自动三轴仪对山西省太原市某地重塑黄土进行了一系列为期72d的一维压缩蠕变试验、室内三轴固结排水蠕变试验,研究了重塑黄土在循环加卸载条件下的一维蠕变特性与不同围压下的三轴蠕变特性。结果表明重塑黄土试样在循环加卸载过程中,试样主要变形以瞬时变形为主,在施加荷载100~200min后,试样的变形趋于稳定,并呈现衰减蠕变的特征。在三轴蠕变条件下,其固结蠕变曲线呈现与一维条件下较为相似的结果。在剪切蠕变阶段,其应力应变曲线呈现明显的硬化特征。孔隙水压力先增加后减小,在长期试验中,其超孔压消散较为完全均超过60%。     

水平静–动荷载作用下加筋土挡墙变形破坏机制研究

实际工程中加筋土挡墙除承受竖向荷载作用,还承受着水平向的静荷载和冲击荷载作用。鉴于此,对水平静–动荷载作用下的加筋土挡墙进行室内模型试验,分别对挡墙变形、水平土压力、筋材应变及潜在破裂面进行归纳和总结,探究其变形破坏机制。结果表明:减小加筋间距、增大筋材长度可增强加筋土挡墙的稳定性,并有利于控制变形,对于抵抗冲击荷载作用,增加筋材长度更为有效;加筋土挡墙在水平静荷载作用下变形和土压力均呈渐进式发展,但在各级冲击荷载作用下,其变形和土压力均发生明显的"阶梯式"突变;静、动荷载作用下筋材应变均呈现单峰值状态,总体上部大、下部小,与挡墙变形一致;与竖向荷载破坏模式不同,当筋长为0.75H(H为墙高)时,静、动荷载作用下加筋土挡墙均表现为加筋区末端破坏,但筋长增加至1.5H时,静、动荷载下挡墙破坏模式不同。研究成果不但为水平荷载作用下加筋土挡墙的设计研究提供依据和参考,同时还可丰富加筋土理论。     

加载路径对重塑黄土一维蠕变特性的影响

黄土因具有蠕变特性,在荷载v??不变的情况下,蠕变时间t的增长也能引起土体孔隙比的减小,假设蠕变时间的增长也为一种加载,为探求重塑黄土变形量的v??-t加载次序相关性,进行了4种加载路径的试验,试验结果表明:重塑黄土变形量的v??-t加载次序相关性显著,虽然各试样的最终荷载相同,加载过程中的蠕变时间也相同,但是,在一级加载过程中,先蠕变的试样比先施加荷载的试样变形量小,在分级加载过程中,按照"荷载—蠕变—荷载"施加次序的试样比"荷载—荷载—蠕变"施加次序的试样变形量小,此结论可为工期较长的高填方工程的施工计划安排提供一定参考。姚仰平等提出的一维蠕变公式能较好反映重塑黄土变形量的蠕变时间和荷载的加载次序相关性,公式所需5个参数均能简单获得。     

麦秸秆加筋滨海盐渍土的抗剪强度与偏应力应变

与土工格栅加筋土不同,植物纤维土在加筋补强机制与抗变形性能上具有自身的特点,这可通过纤维土的三轴UU压缩试验进行研究。由麦秸秆纤维加筋滨海盐渍土的三轴抗剪强度及其偏应力应变曲线表明:①与盐渍土相比,麦秸秆纤维土的黏聚力大幅提高,内摩擦角的增幅很小。②加筋长度比0.16质量加筋率0.25%为适宜的纤维加筋条件。③纤维土的偏应力应变曲线与盐渍土的变化形式相近,均呈应变硬化型。轴向应变较小时,加筋长度比和质量加筋率对主应力差的影响较小,纤维加筋作用微弱;随轴向应变的增大,两者的影响加大,纤维加筋作用才逐渐发挥出来。④相互交织的麦秸秆纤维对土形成了空间约束作用,使得4个围压的纤维土的破坏应变均大于盐渍土的。麦秸秆纤维加筋不仅提高了土的黏聚力,还增强了土的抗变形能力。     

不同卸荷路径下软土变形特性试验研究

本文通过不同的试验方式对软土进行了不同卸荷路径下的变形特性试验研究。一维压缩回弹试验成果表明,软土的回弹变形随着预压荷载的增大而增大,但与卸荷过程中的卸荷比无关;土样再加荷时的压缩模量小于回弹模量而大于初始压缩模量;得到回弹孔隙比、回弹模量的计算公式,从而计算基坑开挖引起的回弹变形量。三轴卸荷蠕变试验成果表明不同的卸荷路径得到不同性质的蠕变变形;卸荷变形模量随应力路径、时间、荷载的变化而变化。     

黄土粘弹性性质的室内外试验分析

基于粘弹性力学理论,室内外试验分析不同静力荷载作用下黄土的粘弹性特征,结合三参量单元的蠕变模型和黄土试验装置推导出适合于黄土变形的蠕变方程式.通过自制室内试验设备,测试黄土试件在10kg-100kg十个不同等级静力荷载作用下的应变,采用数据分析软件并结合蠕变方程式对沉降曲线进行模拟,得到不同荷载作用下黄土蠕变方程式的两个关键系数,通过这些系数可以分析黄土的非线性粘弹性性质并可预测不同填筑高度下黄土路基工后不同时间的沉降量.黄土在静力荷载作用下的蠕变表明:其应力应变特征具有粘弹性性质,采用表征非线性粘弹性特征的三参量固体模型能够较好地模拟黄土的沉降规律.     

静动载下筋材变化对加筋土挡墙性能影响分析

为了研究动静荷载下,加筋长度及筋材类型变化对加筋土挡墙工作性能的影响,进行了7种工况下的加筋土挡墙模型试验,对比分析了加筋土挡墙的水平土压力、水平土压力系数、墙面水平位移和加载板竖向沉降及筋材应变等参数的发展规律。试验结果表明:动载下加筋土挡墙筋材应变随着加载时间的增长、加筋长度的减小、位置高度的增加而增大,且顶层筋材应变远远大于其他层;加筋长度及筋材横肋的减少明显降低挡墙的承载性能,格栅横肋减少导致挡墙极限承载力降低18% ,加筋长度减少使面板水平位移最大增大了2.2倍;与静载作用下相比,动载下土工格栅的侧向约束作用及网兜效应能够得到更好地发挥。     

单向压缩状态下饱和砂性土蠕变特性试验研究

为研究单向压缩状态下饱和砂性土的蠕变特性,本文进行了饱和砂性土在常规加栽(即加栽比为1)与加载比为3及等梯度加载等不同加载方式下的蠕变试验并对试验结果进行对比分析.结果表明:加载比不同时,3200kPa荷载下蠕变变形量基本相等;不同加栽方式下,蠕变变形表现为与时间、荷载相关的非线性增长;将相邻荷载施加后同一时刻的蠕变增量定义为△t,与常规加栽试验中该参数随荷载量增加而不断增加相反,等梯度加栽试验中△t 随荷载增大而减小并且逐渐趋于稳定,这是因为在等梯度加载试验中土体在每级荷载下都没有达到蠕变稳定,而且每级加载增量相对较小.△t达到稳定时的荷载与加栽梯度的对数呈线性关系.     

昆明泥炭土直剪蠕变特性及长期强度试验研究

昆明泥炭土的蠕变特性影响着该地区各类建（构）筑物的长期稳定性和结构安全。采用改进的应力控制式直剪仪,以分级加载方式开展一系列的直剪蠕变试验,研究不同固结压力下剪应变随剪应力与时间的变化规律,以及长期强度与短期强度间的关系。结果表明：昆明泥炭土具有显著的非线性蠕变特性,当剪应力较低时,直剪蠕变曲线表现为衰减稳定蠕变;随着剪应力增大,蠕变曲线会同时出现衰减稳定蠕变和非稳定等速蠕变;当剪应力较大时,则会呈现出加速蠕变现象,并快速发生破坏。在施加水平剪应力的瞬间,泥炭土即产生较大的剪切应变,且瞬时应变随着剪应力的增加而加大,而瞬时应变占总应变的比例逐渐降低,表明泥炭土在高剪应力水平下,蠕变现象加剧。与短期强度相比,泥炭土长期强度的黏聚力和内摩擦角均有一定程度的下降。当固结压力为50~400kPa时,长期强度约为短期强度的57%~70%。     

荷载振动频率对冻结兰州细砂蠕变特性的影响

通过一系列不同振动频率下的蠕变试验,分析冻结兰州细砂的蠕变变形特性以及频率对蠕变变形和蠕变破坏的影响。发现较高的频率对冻土的蠕变变形、应变速率影响较大;当动荷载应力幅值较大时,荷载大小的影响大于频率的影响,当应力幅值较小时,必须考虑频率的影响;当振动频率增加时,冻土更容易发生破坏,破坏时间变短;在此次试验条件下,土体的破坏应变较小,为2.8%～5.1%,破坏应变时大时小,总体上呈现变小的趋势;当最大加载应力不变而频率增加时,最小蠕变速率的变化幅值不大,都在一个量级范围内,当最大加载应力为4.5MPa时,最小蠕变速率为2.2×10-5～4.2×10-5s-1,而当最大加载应力为3.0MPa时,最小蠕变速率为2.9×10-6～6.8×10-6s-1;频率变化时,破坏振动次数并非单一地变化,存在临界频率,此时破坏振动次数最大。     

天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。     

滨海软黏土加速蠕变特性试验研究

为了研究滨海软黏土加速蠕变特性,采用典型的滨海相软黏土进行室内蠕变和加速蠕变试验,研究不同围压、加荷比、振动频率、动应力比对软黏土蠕变特性的影响,并通过对比得出了不同试验条件下滨海软黏土的加速蠕变的变化规律。试验结果表明:滨海软黏土具有非线性应力–应变关系的流变特性,其蠕变试验曲线呈衰减型,蠕变变形大部分应变量发生在蠕变前期,变形随时间增长趋于一个定值;静载作用下,围压越大初始蠕变速率越大。初始加荷压力一致,加荷比越大破坏应力越小。循环动荷载作用下,应变在动荷载阶段变化缓慢,而动荷载结束后进入稳定阶段后应变发生突变,急剧变大最后趋于稳定;此外在不同振动频率和动应力比下试样承受荷载等级不同,均存在一个临界安全荷载,超过这个临界值试样会发生蠕变破坏现象。     

拉伸荷载作用下混凝土抗渗性能的影响因素研究

为了研究拉伸荷载作用下混凝土的抗渗性,本文通过试验研究了拉伸荷载下水灰比、矿物掺合料、引气剂掺量和纤维掺量等对混凝土气体表面渗透系数的影响。结果表明,水灰比越小,气体表面渗透系数随极限荷载比例的变化趋势越小,当水灰比大于0.4,极限荷载比例大于30%时,气体表面渗透系数随极限荷载比例的增大急剧增长;粉煤灰和矿渣的加入都能不同程度改善混凝土的抗渗性能,其中当粉煤灰掺量为10%左右时,气体表面渗透系数最小,低极限荷载比例下矿渣对抗渗性能的改善效果优于粉煤灰,而在高极限荷载比例下情况相反;引气剂的加入会使混凝土的抗渗性有所降低;加入适量纤维能明显改善混凝土在拉伸荷载作用下的抗渗性,且使抗渗性能出现明显劣化的极限荷载比例显著增大,纤维掺量宜在1.0%左右。     

平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土#br# 强度与变形特性试验研究

针对黄土工程中的众多平面应变加、卸载问题,利用平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,模拟黄土原位沉积方向及不同初始应力状态,在不同围压下对不同初始应力状态原状黄土进行竖向加载和侧向卸载平面应变试验,揭示不同初始应力状态原状黄土在加、卸载不同应力路径条件下的强度和变形特性。研究结果表明：两种应力路径条件下的应力应变曲线均呈硬化型,加载曲线均高于卸载,加载强度大于卸载强度,但卸载时,土的强度发挥较快。剪切过程中,黄土的侧向变形与竖向变形均呈非线性关系。竖向加载时,土的初始应力状态k值对土强度和变形的影响与固结围压的大小关系紧密;侧向卸载时,k值的增大可以限制侧向变形的发展。竖向加载条件下的体积应变均为剪缩,侧向卸载时均为剪胀。加、卸载条件下p-q平面内的破坏强度线基本一致,近似呈线性关系。侧向卸载条件下土体破坏时的应变远小于竖向加载和常规三轴试验。随着k值的增大,加、卸载应力路径时,黏聚力均线性减小,内摩擦角均线性增大。     

干密度对非饱和黄土基质吸力的影响

为了研究起始湿度、天然密度以及竖向荷载对吸力特性的影响,对西安原状黄土进行不同起始湿度、密度条件下的常含水量压缩试验,提出无应力作用下同时反映初始含水率和天然干密度的基质吸力表达式。研究结果表明:天然干密度、初始含水率、应力相关的干密度对基质吸力的影响程度都与试样的起始湿度有关,起始湿度小于试样塑限含水量时,影响都比较大,起始湿度大于试样塑限含水量时影响都很小。净竖向荷载对吸力特性的影响与起始湿度、天然密度有关,净竖向荷载小于等于400 kPa时,对吸力的变化影响很小,可不考虑净竖向荷载影响,可用未受荷载作用时的SWCC曲线来描述原状试样的吸力特征;净竖向荷载大于400 kPa时,对吸力的变化影响较为显著。视起始湿度和天然密度的不同,净竖向应力相关的干密度增大引起基质吸力非单调增减或单调下降,天然干密度的增大引起基质吸力单调上升。     

粘粒尾矿材料次固结特性影响因素研究

针对尾矿库扩容增高建设过程中遇到的固结问题,以粘粒尾矿材料为试验材料开展一维固结试验,研究加荷比、干密度、预压荷载大小及预压时间对粘粒尾矿材料的次固结系数的影响。研究表明:在固结应力为600kPa之前加荷比会对次固结系数有影响,600kPa以后几乎没有影响;次固结系数随着干密度的增大而增大;经过预压之后,试样沉降量明显小于未处理的试样,预压效应在固结应力为100~800kPa时起作用,当固结应力大于800kPa时,预压处理效应消失;预压时间在一定范围内对次固结系数影响较大,当达到一定的时间时,这种时间效应逐渐消失。最后,研究试验材料的次固结系数与压缩指数间的关系,研究表明二者之间可以用线性关系式表示。