干湿循环下膨胀土胀缩性能试验

采用压缩仪和收缩仪,对重塑膨胀土进行了无荷条件下的反复膨胀和收缩试验。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样的最终膨胀率和最终收缩率逐渐减小;膨胀变形明显减小,而收缩变形减小的幅度不大;试样的最终高度均呈现减小趋势;收缩系数不断减小,最终趋于稳定;采用绝对膨胀率、相对膨胀率、绝对收缩率和相对收缩率等参数可以合理描述干湿循环作用下膨胀土的胀缩变形特征。     

裂隙膨胀土性质研究综述及展望

随着南水北调中线工程的进行,越来越多的膨胀土问题涌现出来。文章总结了国内外膨胀土的研究现状,系统归纳了裂隙对膨胀土强度、变形、渗透性质及边坡稳定的影响等研究的进展,认为裂隙对膨胀土体性质及边坡稳定有着重要的影响。针对目前鲜有裂隙量化研究的情况,强调了裂隙量化研究的重要性和必要性,并对今后的研究方向进行了展望。     

堆石料微侧壁摩擦力固结仪的研制与应用

固结仪是研究堆石料长期变形特性最常用的仪器之一,但其应用受到侧壁摩擦力的限制.针对此问题,研制了一种加载稳定、可测量侧壁摩擦力的新型固结仪,介绍了该仪器的结构和工作原理.采用由互不接触的尼龙片组成衬垫贴于固结仪内壁的方法减小侧壁摩擦力.对风干堆石料进行固结试验,系统研究比较了衬垫层数为1～3层和厚度分别为0.3和0.5...     

良渚时期夯筑工具及夯筑方式初探

良渚遗址于2019年7月6日被列入《世界遗产名录》,实证了中华五千年文明。自1992年对良渚古城莫角山进行考古发掘,共发现7万m^2的夯窝痕迹,但是还没有发现明显的良渚时期的夯筑工具。通过调研、室内土工试验、现场模拟以及考古学的方法对良渚时期的夯筑工具进行探讨,分析夯筑堆土厚度、模拟现场夯窝,判断夯筑时土的状态。结果表明,良渚时期莫角山沙土广场上面的夯窝是由木质集束的圆柱形圆底夯具夯筑而成,夯具长度在1m^1.2m之间,重量为25kg^35kg左右,直径7cm^11cm;夯筑时土的含水率较大,铺土厚度在7.5cm^30cm之间。据目前已有文献记载,良渚时期的集束夯筑技术是南方史前时期发现的最早的夯筑技术。通过研究论述良渚时期夯筑工具,还原夯筑施工技术,为后续开展"土筑金字塔"以及良渚外围水利工程施工的研究提供工具。     

崩解泥化过程中泥岩强度衰减因素研究

崩解是泥岩的基本特性,是土体的主要形成方式。受自然气候的干湿循环作用影响,泥岩崩解、泥化,引发了许多边坡坡面剥蚀及边坡失稳问题。因此研究泥岩在崩解泥化过程中强度衰减的影响因素具有重要的工程意义。以引江济淮试验工程的河道边坡下部低强度、弱膨胀的红层泥岩为研究对象,提出了自然约束的崩解试验研究方法,对干湿循环过程中泥岩试样的裂隙开展,颗粒组分,耐崩解比,剪切强度及强度指标等参数进行了研究。研究表明:干湿循环效应存在临界次数。在7次干湿循环前,泥岩试样的参数变化显著,有裂隙增长、细颗粒含量比例增加,耐崩解比、剪切强度及强度指标的减小。7次干湿循环后,这些参数变化均不明显。崩解物的耐崩解性变化特征与完全崩解颗粒粒径阈值D_(cr)无关,耐崩解指数I_(Di)及耐崩解率D_R减小特征趋势相同。泥岩崩解物的强度指标与耐崩解率D_R呈现很高的正相关性。这些说明干湿循环为诱发岩石崩解的因素,对强度衰减起作用的是试样的颗粒组成与状态变化,耐崩解率是颗粒组成与状态的量化指标。     

拱坝裂缝成因三维有限元分析

根据某拱坝除险加固工程的需要,采用三维有限元方法模拟拱坝坝体的逐级加载和水位同步上升的过程,进行坝体在正常蓄水和温降条件下的应力计算分析,并通过多种方案对坝基材料参数进行敏感性分析,综合研究拱坝裂缝产生的原因。研究结果表明:拱坝建设期清基处理后的左、右岸坡段坝底基岩或垫座与原坝底未处理的完整性基岩模量相差较大导致一号裂缝产生;水荷载以及温度快速下降的共同作用导致其他裂缝产生。     

Theoretical and experimental study of initial cracking mechanism of an expansive soil due to moisture-change

Swelling and shrinkage due to moisture-change is one of the characteristics of the expansive soil, which is similar to the behavior of most materials under thermal effect. If the deformation is restricted, stress in expansive soil is caused by the swell-shrinking. The stress is defined as “moisture-change stress” and is adopted to analyze swell-shrinkage deformation based on the elasticity mechanics theory. The state when the total stress becomes equal to the soil tensile strength is considered as the cracking criterion as moisture-change increases. Then, the initial cracking mechanism due to evaporation is revealed as follows: Different rates of moisture loss at different depths result in greater shrinkage deformation on the surface while there is smaller shrinkage deformation at the underlayer in expansive soil; cracks will grow when the nonuniform shrinkage deformation increases to a certain degree. A theoretical model is established, which may be used to calculate the stress caused by moisture-change. The depth of initial cracks growing is predicted by the proposed model in expansive soil. A series of laboratory tests are carried out by exposing expansive soil samples with different moisture-changes. The process of crack propagation is investigated by resistivity method. The test results show good consistency with the predicted results by the proposed theoretical model.     

垫层料冻融循环强度特性试验研究

面板坝垫层料的冻融循环会影响垫层材料的强度变化,影响坝体的正常使用。为探索寒区面板坝垫层料的冻融规律,采用改进的单向固结装置,针对不同冻融次数、相对密度、初始含水率的垫层料进行了冻融循环试验。结果表明:摩擦角随冻融次数的增大而逐渐增大并趋于稳定,粘聚力随冻融次数增加没明显变化;摩擦角随初始含水率的增大而逐渐减小,随相对密度的增大逐渐增大;定义了摩擦因素系数,拟合了摩擦因素系数和摩擦角之间的关系曲线。     

孔隙空间分布对粗粒土强度变形特性影响研究

为了深入认识粗粒土的强度变形机理,以孔隙结构的不均匀性为研究对象,通过分析孔隙的数量变异性、体积变异性和偏聚效应,定义了可以定量刻画粗粒土孔隙空间变异性的孔隙空间分布系数。并利用PFC3D和Abaqus软件进行了粗粒土的数值模拟三轴试验,结果表明：在其他条件不变时,随着孔隙空间分布系数增大46.8%,粗粒土的弹性模量、峰值强度和泊松比均呈指数函数形式分别减小40.8%,12.5%,39.5%,影响十分显著。     

基于CT试验的水力劈裂机理研究

利用黏土心墙料开展了室内条件下的水力劈裂试验,并通过CT仪对试验前后试样的结构形态进行了研究,分析了水力劈裂发生时试样中的裂缝状态变化、劈裂的发生机理及影响因素。研究结果表明,利用图像观测手段可以很好地观察水力劈裂过程中土体裂缝的产生过程及其具体形态;水力劈裂试验显示,均质试样不会出现劈裂现象,而初设裂缝试样在较高水压下出现了水力劈裂现象,CT图中发现了贯穿的裂缝,且试样内部结构变化较大;验证了水力劈裂中的"水压楔劈"效应,认为土体贯穿性破坏是张拉作用导致的。