基于大型直剪的砂土及其筋土界面剪胀性研究

采用大型直剪仪,对三向土工格栅加筋北京地区砂土的界面剪胀特性进行了试验研究,通过大型直剪试验模拟砂土加筋时的剪切作用过程,得出了以下结论:1砂土在剪切过程中都是由短暂的剪缩效应发展为稳定的剪胀效应;2在低含水率时砂土的剪胀效应较明显,随着含水率的增加,剪胀效应有一个先降低后升高的过程,当含水率增大到12%且竖向应力为215~323k Pa时,砂土的剪胀效应会超过含水率为2.5%时的剪胀效应;3当竖向压力小,砂土较为松散时,砂土基本没有剪胀效应,但是随着竖向压力的增大,砂土的剪胀效应经历从无到有并且是先升高后降低的过程。当竖向应力在215~323k Pa时剪胀效应最显著;4格栅加筋可以降低砂土的剪胀效应,并且压力越大降低效果越明显。     

非水反应高聚物与土工材料的界面剪切特性

基于单调直剪试验,研究了竖向应力、剪切速率对非水反应类高聚物-土工布界面及高聚物-砂土界面的剪切应力、剪切位移、抗剪强度和剪切模量等剪切特性的影响.结果表明:在给定竖向应力和剪切速率下,随着剪切位移的增加,高聚物-土工布界面、高聚物-砂土界面均表现出剪切软化的特性;竖向应力对高聚物-土工布界面抗剪强度及剪切模量的影响显...     

基于弯曲元的剪切波扁铲侧胀技术可行性试验研究

扁铲侧胀技术由于其对土体扰动小,试验简单,可以真实地反映土体的实际状态,已被广泛用于各种工程的岩土勘察与测试中。本文提出了将侧装式弯曲元应用于扁铲侧胀技术的设想,并对其可行性进行了探讨。通过搭建侧装式弯曲元测试系统,分别对三种土类在不同上覆压力和含水率条件下土体的剪切波速进行了测试,可以看出,土样的剪切波速与上覆压力基本符合线性关系,且土中细砂含量越高,其剪切波速越大。在相同上覆压力条件下,砂土的剪切波速随着含水率的增大呈现先增大后减小的趋势,当含水率为6.8%时,砂土的剪切波速达到极值。试验结果表明,基于弯曲元的剪切波扁铲侧胀技术是可行的,在常规扁铲侧胀测试的基础上,可以实现对不同深度土体相关物理力学参数的原位测试。     

反压对土体强度特性的影响试验研究及其影响机理分析

为提高试样饱和度,室内试验普遍采用反压饱和法,但现行规范中对其反压大小未做具体规定。该文利用竖向-扭转双向耦合剪切仪及全自动真三轴仪,针对福建标准砂(相对密实度30%、58%、70%)及细砂,进行了不同反压下单调排水与不排水剪切试验,分析不同反压下砂土的应力-应变关系、超静孔隙水压力发展规律。试验结果表明：反压对剪胀性砂土的固结不排水剪切强度具有显著影响,且剪胀性越大,其影响更显著;反压对剪缩性砂土的不排水抗剪强度影响不显著;反压对砂土固结排水抗剪强度的影响相对较小;反压对砂土有效抗剪强度指标基本没有影响。本文认为反压对剪胀性砂土的固结不排水抗剪强度产生影响的原因是：反压不同时,土体中的气液混合体的体积模量并不相同,因此相同的体胀趋势或相同的体积回弹下所引起的超静孔隙水压力不同,进而直接影响有效围压及其砂土抗剪强度;而土体发生剪缩时,气液混合体越接近刚体,其体积模量对反压的依赖性越小,因此,相同的剪缩趋势或相同的体积压缩量下,所产生的超静孔隙水压力与反压的大小没有显著的依赖关系,因此在剪缩状态下,反压对砂土的应力-应变关系及抗剪强度没有显著的影响。在固结排水试验中无论反压设定多大,不存在超静孔隙水压力,有效围压与反压大小无关,因此反压对砂土排水抗剪强度没有显著影响。     

土工格栅控制液化土体流动变形的试验研究

液化导致的土体大变形以及侧向流动是地震引起建筑物破坏的主要原因。采用土工格栅作为主要加固材料,开展建筑物荷载作用下液化场地流动变形的振动台试验研究,考虑水平层状土工格栅、包裹状土工格栅和土工格栅+无纺布联合处理等3种加固方案对结果的影响,从超孔隙水压力发展、建筑物沉降量以及格栅应变特性等分析加固方案对液化变形的处理效果。试验表明:采用上述3种加固方案所得的相同埋深处超孔隙水压力峰值基本相等,表明土工格栅的加入基本不能改变地基的液化状态,而后期超孔隙水压力在土工格栅+无纺布联合加固方案下消散速度最快。与其它两种加固方案相比,土工格栅+无纺布联合加固方案下建筑物沉降量最小,相比未加固工况沉降量减少24%,土工格栅中间位置的应变峰值小于边缘位置的应变峰值。采用土工格栅+无纺布联合加固时,具有较大表面积的无纺布对该覆盖区域液化土体有较好的约束作用,限制了砂土颗粒的竖向移动。此外,砂土颗粒对无纺布的作用力将由土工格栅承担,这种作用力将有利于土工格栅与砂土之间的摩擦效应,进一步限制液化砂土的流动变形。     

动力排水固结法在大面积深厚淤泥软基加固处理中的应用

结合广州南沙泰山石化成品油库区大面积深厚淤泥软土地基加固处理工程,探讨动力排水固结法处理高含水率、大孔隙比淤泥地基的基本原理、设计参数和施工工艺.对不同区域的孔隙水压力、土压力、分层沉降进行监测,利用标准贯入试验、十字板剪切试验、静力触探试验和载荷试验等原位测试手段对施工过程和加固效果进行检测.根据现场试验数据,分析动荷载作用下淤泥质土的孔隙水压力、土压力和土体沉降的发展规律.测试结果表明:土压力变化、土体沉降与孔隙水压力的变化具有很好的相关性,随着孔隙水压力的消散,土的抗剪强度不断提高,工后沉降大大降低,土体达到超固结状态.研究表明,"动静结合,先轻后重,逐级加能,少击多遍,逐层加固"的施工工艺,结合空间网状排水体系(由水平排水体+竖向塑料排水板+土体微裂隙排水系统组成),对处理大面积深厚淤泥质软土地基加固效果明显,土体的物理力学性能大大改善,各项指标均能达到或超过设计要求,该法在地基处理工程中具有良好的应用前景.     

基于土工织物加固层的砂土力学特性研究

土工合成材料被广泛应用于岩土工程、水利工程等众多领域,然而关于其加固机理问题却长期处于理论研究落后于实践应用的局面。为反映加固材料对砂土力学特性的影响,通过室内三轴试验,对普通砂土和土工织物加固砂土进行对比研究,初步揭示了土工合成材料对砂土力学参数的影响规律。加入土工织物提高了砂土的最大偏应力和抗剪强度,3层加固土体内摩擦角最大增加49%;加入土工织物减少砂土剪胀特征,并且这一现象随着应变的增加愈加明显;轴向应变小于1%时加固砂土表现出较高的割线模量,这种现象随着加固层数的增加而愈发明显。相关研究成果可为工程实际提供参考和理论支持。     

主动平移模式下墙后非饱和砂土破坏模式及侧向土压力分布试验研究

在主动平移模式下，开展一系列不同墙面粗糙度和砂土含水率情况下刚性挡墙主动土压力室内模型试验，通过渗压计和土压力盒分别监测了基质吸力和土压力的变化，并基于DIC图像关联技术获取破裂面位置，进而分析了基质吸力和界面粗糙度对主动土压力和土体破裂面形状的影响。试验结果表明：随着含水率增加，砂土破裂面逐渐向外移，原因在于当砂土基质吸力大于其进气值时，吸应力随基质吸力的增大而减小，进而使土体抗剪强度降低；达到主动极限状态后，破裂面过墙踵，但比库仑破裂面要浅，二者差异随基质吸力减少而增小；墙土界面摩擦对滑动破裂面形状的影响很小。此外，主动土压力在墙体中上部区域，随着深度增加而近似呈线性增大，但在墙踵附近区域，松砂传递的摩阻力使土压力出现略有减小；实测主动土压力值始终小于库仑主动土压力值，其差值随着含水率的增大而增大；相比摩擦角的影响，吸应力对土压力作用更为明显。     

阳极跟进作用下软黏土电渗固结室内试验研究

在等电势梯度的前提下,针对电渗法加固软黏土地基提出了阳极跟进技术,设计了8组电渗对比试验,对不同阳极跟进方案作用下电渗试验的电流、抗剪强度、排水量、含水率、pH值和土体电导率等指标进行了监测,分析了不同方案下的电渗加固效果。试验结果表明:采用阳极跟进技术时,第1次阳极跟进作用效果最为显著;在电流密度处于高位时进行阳极跟进会在一定程度上降低电渗效率,在电流密度处于低位时进行阳极跟进能够促进电渗作用;针对阴极区土体开展阳极跟进无法获得显著的加固效果。研究结果表明,阳极跟进技术能够降低电路中的阳极区电阻,有效提高电渗加固效果。     

垃圾填埋场土工合成材料的界面特性试验方法研究

拉拔、直剪、单剪试验常用于材料间界面特性研究,通过对垃圾填埋场中组成复合衬垫的土工膜、土工布和砂土、黏土界面分别进行了土工膜与砂土、土工膜与黏土、土工布与砂土、土工布与黏土的拉拔试验,土工布与砂土、土工膜与黏土的直剪试验及土工网–土工膜–黏土组合界面的单剪试验。研究结果表明:土工合成材料与土界面特性主要取决于土工合成材料的表面性质,直剪和单剪试验得到应力–位移曲线的初始斜率高于拉拔试验;法向应力由低向高变化时控制滑动面也发生了变化,界面特性受到防渗结构层中相邻材料的影响;在3种试验中拉拔试验得到的界面强度包线最高,单剪次之,直剪最低;单剪试验能较合理地模拟垃圾填埋场复合防渗结构的工作条件,建议利用单剪试验技术确定界面的强度参数,直剪试验也是可选择的试验方法。     

Laboratory evaluation of the behavior of a geotextile reinforced clay

To evaluate the behavior of cohesive soil reinforced with a geotextile, 144 unconfined and 72 unconsolidated–undrained (UU) triaxial compression tests were conducted. The moisture content of soil during remolding, relative compaction, soil type, confining pressure, type and number of geotextile layers were all varied so that the behavior of the sample could be examined. The results provide evidence that as the moisture content increases, the peak strength of both the reinforced and unreinforced samples decreases and the axial strain at failure increases. Moreover, with increasing relative compaction the peak strength of the sample and axial strain at failure increases, whereas the peak strength ratio decreases. The peak strength ratio is the ratio of the peak strength of the reinforced samples to that of the unreinforced samples. For soils with low plasticity indices the main cause of the increase in the strength is the increase in the cohesion of the reinforced sample. However, in soils of higher plasticity index, as the number of geotextile layers increases, the internal friction angle of the reinforced samples increases.     

粉砂土岸坡三维加筋生态护坡结构力学效应研究

加筋生态护坡是土工织物与植草相结合形成的一种护坡形式,在保证工程生态性的同时大大提高了生态护坡的强度,有广泛的应用前景。以黑龙江同抚堤防工程粉砂土岸坡防护工程为例,开展了三维加筋生态护坡结构的现场原位测试与加筋土体力学特性室内试验研究,揭示了该护坡技术固土护坡力学效应。试验结果表明:对比纯植被护坡和遮阳网表层覆盖护坡方式,三维加筋生态护坡结构对土体加筋作用最为有效。土工网可以帮助植被根系在岸坡表层形成良好的加筋层,而植被根系则帮助土工网与岸坡土体更紧密地结合。加筋生态结构效果主要表现为增加了土体黏聚力,但对内摩擦角影响不大;一个生长周期内草本型植被根系加筋区域集中在地面以下20cm左右的深度;土体含水率和含根量对根土复合体抗剪强度有明显影响,随着土体中含根量和含水率的增加,根土复合体抗剪强度呈先增加后减少的趋势,即对于高羊茅这类抗剪型根系,其加固土体时存在最佳含根量和含水率使其强度最高。     

粘性土剪切带破坏研究

压实粘性土是静水压力和应变率相关性材料,在低围压下表现出软化现象,在高围压下表现出硬化现象.在同一含水率,不同围压下粘性土随周围压力的增大,同一轴向应变所对应的偏应力也越大;压实度一定时,含水率越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,粘性土的抗剪强度越弱;含水率一定时,压实度越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,抗剪强度也越大.利用TSZ10-1.0型应变控制式三轴仪,对四川绵阳地区粘性土进行了常规三轴压缩试验,研究了不同围压和含水率下粘性土的应力-应变关系、抗剪强度指标,并对粘性土的剪切带破坏进行了拟合分析.     

水蒸气增湿对重塑黄土抗剪强度影响的试验研究

为研究水蒸气增湿对重塑黄土抗剪强度指标的影响,以兰州市大青山地区重塑黄土为研究对象,进行不同水蒸气压力（0.05MPa、0.1MPa）下的重塑黄土高温高压水蒸气扩散柱增湿,采用快剪试验研究不同水蒸气压力增湿作用下土体抗剪强度指标的变化规律。结果表明,同一深度处,水蒸气增湿后土体的含水率沿径向减小,抗剪强度沿径向递增,水蒸气压力0.1MPa时各点处的抗剪强度均小于水蒸气压力0.05MPa时;距水蒸气扩散柱15cm处的土体含水率终将达到土体自身性质所决定的最大值,故15cm处土体的抗剪强度基本相同;同一深度处黏聚力沿径向增大,内摩擦角总体沿径向增长,但增长极小,同一点处水蒸气压力0.1MPa时的黏聚力、内摩擦均小于水蒸气压力0.05MPa时;沿深度方向,与通气点相同距离处的土体黏聚力表现出随填筑层数的增加而增加,内摩擦角没有明显差异。     

Evaluation of Interface Shear Strength between Geosynthetics Under Wet Condition

This paper presents direct shear testing data for interfaces between a nonwoven geotextile or two types of geosynthetic clay liners (GCL) (reinforced and unreinforced) and two types of geomembranes (smooth and textured). In this study, the effect of moisture on interface shear behavior was investigated by performing shear tests in both dry and wet (or hydrated) conditions because the geosynthetic interfaces in a landfill are easily exposed to rain, leachate and groundwater beneath the liners. The degree of strength reduction with increasing displacement and the effect of the normal stress level on friction angles were examined, and the modified hydration method applied for the GCL was also validated. The test results showed that the normal stress level, interface water presence and hydration methods dominated the interface shear strength and behavior. The relationship between the peak secant friction angle and the normal stress demonstrated that the friction angle decreased with increasing normal stress, implying that the shear strength for safe design should be determined by using the maximum value of the normal stress applied in landfills. Finally, comparisons with a few published test results were presented and some design implications for the geosynthetic-installed landfills were discussed.     

Cyclic behaviour of dry silty sand reinforced with a geotextile

Recent studies on construction material technology have indicated that soil reinforcement improves resistance of soil against compression and tension. Due to the wide use of geotextile reinforcement in road construction, the potential benefit of geotextile reinforcement in cyclic loading should be investigated. In this study we performed a series of cyclic triaxial tests to examine dry silty sand reinforced with geotextile when subjected to dynamic loading. These tests were conducted on reinforced and unreinforced dry sand and sand mixed with varying amounts of silt (0–50%). The main factors affecting the cyclic behaviour, such as the arrangement and number of geotextile layers, confined pressure and silt content are examined and discussed in this paper. The results indicate that geotextile inclusion and increased confining pressure increase the axial modulus and decreased cyclic ductility of dry sand for all silt contents examined. Also, it was found that by increasing the silt content by up to about 35 percent the axial modulus in reinforced and unreinforced sand is decreased and cyclic ductility increased. With further increases in silt content, these values are increased for cyclic axial modulus and decreased for cyclic ductility.     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

棕榈纤维加筋土强度特性试验研究

通过无侧限抗压与直接剪切试验,研究了不同干密度与加筋率对棕榈纤维加筋土强度特性的影响.试验过程中,设置干密度为1.55 g/cm3、1.6 g/cm3、1.65 g/cm3,加筋率为0、0.2％、0.4％、0.6％,在最优含水率下进行正交试验,并对其加固机理进行分析.结果表明:棕榈纤维可有效提高试样的无侧限抗压强度和抗...     

青藏高原东北部黄土区护坡灌木柠条锦鸡儿根系拉拔摩擦试验研究

 为研究灌木植物根系与土体间摩擦阻力的特性,对种植在西宁盆地及其周边黄土边坡试验区生长16个月的灌木植物柠条锦鸡儿的根系,分别在1.22,24.39,36.59,51.22 kN四个等级垂直压力下,以2.67 mm/min的速率对其施加水平拉力进行拉拔摩擦试验,试验结果表明,柠条锦鸡儿根–土之间的摩擦力随根系在土体中位移的增加而逐渐增大,根–土间摩擦力与位移关系曲线在试验开始阶段均呈线性关系,随后表现出显著的非线性关系;试验过程中,随着根系在土体中相对位移的增大,根–土之间的摩擦力增幅显著,且增大到一定程度时,趋于峰值并保持恒定,说明此时根–土之间的摩擦力发挥到最大且与拉拔力平衡;随着根系在土体中相对位移的逐渐增大,根–土之间的摩擦力趋于逐渐减小,当减小到某一程度时就不再减小,并保持稳定状态,进而处于新的平衡状态。试验结果还表明,根–土之间的摩擦力随垂直压力的增大而显著增加,并且这种增加呈线性关系。同时,随着土体含水量的增加,根–土间的摩擦力呈逐渐降低的趋势,且在试验研究范围内近似呈线性关系。上述研究对进一步探讨灌木植物根系对土体加筋与锚固作用机制,增强试验区边坡土体稳定性、防治坡面浅层地质灾害具有理论指导意义和实际应用价值。