结构性对黄土抗剪强度的影响研究

为揭示结构性对原状黄土和重塑黄土抗剪强度的差异影响,以国道Ｇ310三门峡西至豫陕界段的黄土路基为研究背景,对具有相同含水率和干密度的原状黄土和重塑黄土进行一系列直剪试验和扫描电镜试验,对比分析了原状黄土与重塑黄土在抗剪强度和微观结构的差异及其机理。直剪试验结果表明:剪切过程中原状黄土的应力应变关系呈应变软化而重塑黄土的应力应变关系呈应变硬化;原状黄土的应变软化现象随着垂直压力的增大逐渐减弱;原状黄土的抗剪强度参数比重塑黄土的大。原状黄土和重塑黄土的抗剪强度均随黄土黏粒含量的减少而降低。微观试验结果表明:原状黄土具有清晰的骨架颗粒、明显的支架孔隙、密集的接触处胶结物,其完整的原生结构是使其抗剪强度高于重塑黄土的主要原因。     

Ｓｅｔｔｌｅ3Ｄ软件在黄土公路路基变形分析中的应用

公路填筑过程路基沉降和工后沉降,将直接影响公路建设质量和后期的维护费用。为了探明黄土路基的变形机理,运用Ｓｅｔｔｌｅ3Ｄ软件,模拟天然和降雨情况下,对黄土路基不同填筑阶段的沉降进行数值分析,以便获得黄土公路路基填筑时期的变形规律。研究结果表明:沉降整体呈“浴缸”状,路基中心位置沉降量最大,沿中心线向两边沉降逐渐减小;沉降量随着深度的增加而减小,持力层表面的沉降量最大。各填筑阶段之间的沉降量呈非线性减小并最终趋于稳定;同一阶段下原状黄土的沉降量大于压实黄土的沉降量。降雨能够明显增加原状黄土路基的沉降量,而对压实黄土沉降量的增大效果不明显,因此施工过程中控制路基压实质量和采取合理的路基防水排水措施显得非常重要。     

三门峡原状黄土的大型直剪试验及其尺寸效应

三门峡原状黄土富含大孔隙且垂直节理较为发育,在工程实践中对其本身的抗剪强度及变形特性有着重要影响。以往的黄土强度和变形试验多数采用常规直剪试验,导致试样避开了多数节理面和大孔隙,使试样的整体代表性降低。通过对三门峡原状黄土进行一系列的大型直剪试验,并结合常规直剪试验分析了原状黄土抗剪强度的尺寸效应。试验结果表明:关于试样的剪应力-剪切位移关系曲线,在50、100 kPa垂直压力下呈现剪切软化现象,而在200、300 kPa垂直压力下呈现剪切硬化现象;在相同垂直压力条件下,大型直剪试验得出的试样抗剪强度低于常规直剪试验得到的,并且这种差异随着垂直压力的增大逐渐变得显著。工程实践中应充分考虑尺寸效应对黄土抗剪强度的影响,进一步提升工程的安全性。