软岩土石混合体的击实特性与细观机理研究

以富宁换流站地基工程为背景,采用室内大型击实试验与数值模拟相结合的方法,探讨不同块石质量分数及不同块石形状的软岩土石混合体的击实特性及其细观机理.结果表明,软岩土石混合体的击实过程可以分为初始压密阶段、快速压密阶段和稳定阶段,且块石的破碎主要发生在初始压密阶段;随着块石质量分数的增加,软岩土石混合体的最大干密度先增大后减小,当块石质量分数为60%时达到最大值;击实后软岩土石混合体内部接触力分布服从接触力分布概率密度函数,且随着块石质量分数的增加,高于平均值的接触力的概率密度增大.块石的形状因子越大,块石的破碎率越高,击实后软岩土石混合体的最大干密度随块石的形状因子的增大先增大后减小.     

不同含石量下泥岩土石混合体剪切特性及细观破坏机制

为探究含石量对泥岩土石混合体剪切特性及细观破坏机制的影响,设计了含石量20%~80%共4组试样,分别在0.2、0.4、0.6、0.8 MPa这4种不同围压下进行室内大型三轴剪切试验,研究不同含石量试样的偏应力、体积应变及抗剪强度参数的变化规律;基于数字图像处理技术生成PFC^2D颗粒流数值模型进行一系列数值分析。结果表明：试样抗剪强度随含石量增大而不断增大。与其他类型的土石混合体不同的是,泥岩土石混合体在低围压下呈先剪缩后剪胀的变化规律,且含石量越高,最终剪胀效果越明显;在高围压下始终表现为剪缩,且含石量越低,剪缩效果越强。内摩擦角随含石量增大呈慢快慢的“S”型增长趋势,且在20%~80%含石量内增长较快;黏聚力随含石量增大不断降低,但下降速率逐渐减小。数值试验表明：土石混合体在剪切过程中存在拉剪混合破坏;随含石量增加,土石混合体骨架结构效应越来越显著,剪切带绕过块石,形成多个形状不规则的小剪切带。     

粉煤灰混合料的击实特性

以细磨粉煤灰、水泥和粉细沙为主要材料组成混合料,试验研究细组分(粉煤灰和水泥)掺入量对混合料的最大干密度和最优含水量的影响.研究表明:在细组分掺入量小于某一数值时,混合料的最大干密度随细组分掺入量的增加而增大,大于该数值时,随细组分掺入量的增加反而减小;最优含水量随细组分掺入量的增加而增大,且增幅不大;粉煤灰混合料不像原状粉煤灰那样可击实含水量范围较宽,其可击实含水量范围为10%～16%,最优含水量在13.5%左右;对于混合料的最大干密度和最优含水量都存在着一个胶沙比特征点,且比较接近,为30%左右.     

多因素条件下土石混合料击实特性试验分析

为研究土石混合体的击实特性,在室内设计了不同P₅含量、最大粒径以及击实功3种影响因素下土石混合体的击实试验。结果表明：随P₅含量增加土石混合体的最大干密度先增加后减小,最优含水率呈减小趋势;当P₅含量相同时,土石混合体最大粒径为60 mm的最大干密度比80 mm较大,最大粒径为60 mm的最优含水率比80 mm较小;当击实功增至标准击实功时,土石混合体的最优含水率和最大干密度同时增大;当击实功大于标准击实功后,随着击实功的增大,混合料的最大干密度趋于稳定,而最优含水率依然处于增大趋势。     

废旧轮胎片体-风化料混合物压实特性的试验研究

为了推进废旧轮胎在土木工程中的应用,选择废旧轮胎片体(tire derived aggregates, TDA)与分布广且价格低的风化料混合形成混合料,并用TDA在混合料中以0~60%的掺量,通过大尺寸击实设备开展重型击实试验,研究废旧轮胎片体-风化料混合物的压实特性。试验结果表明,混合料的击实曲线与纯风化料的击实曲线有明显差异,增加废旧轮胎片体的掺量能够有效减小混合料的最大干密度,能减小混合料的最优含水率,废旧轮胎片体-风化料混合物是一种性能优良的轻质填料。根据室内试验结果,TDA掺量为20%时,混合料的最大干密度和最优含水率分别为1.865 g/cm³和6.25%;TDA掺量为40%时,混合料的最大干密度和最优含水率分别为1.600 g/cm³和4.90%,给出了不同掺量混合料击实指标建议值供设计参考。     

土石混填料压实度室内检测新方法研究

为了研究含石率对土石混填料压实度的影响,通过自制试验箱设计了一种室内检测方法。首先,通过分析试验箱中土石混填料在不同压实功下沉降量的变化曲线,确定现有试验条件下土石混填料的标准夯击次数;然后,对标准夯击次数下不同含石率的土石混填料密度进行统计,分析土石混填料压实度随含石率的变化曲线,建立线性回归模型;最后,利用土压力盒验证夯击试验下土石混填料内部应力分布的均匀性,确保试验方法可靠。结果表明,此方法不仅适用于土石混填料的室内压实度检测,而且可以通过含石率修正表减小因土石混填料中石料分布离散性而导致的压实度产生偏差的影响。该方法对于工程施工具有一定的指导意义。     

基于3维离散元颗粒流的土石混合体大型直剪试验模拟分析

为能更好的揭示土石混合体的剪切特性与力学行为,以新疆博乐地区某土石坝心墙料为研究对象,选取了3种不同含石量的室内混合料试样,通过导入随机多面体模板建立真实块体颗粒模型,并进行了不同含石量在不同围压下的的三维颗粒流土石混合体室内大型直剪试验模拟,研究了含石量对试样抗剪强度的影响,分析了土石混合体在剪切过程中的体积变化以及不同含石量下土石混合体的力链网络分布。结果表明：模拟结果与室内试验的拟合度较好,二者具有良好的一致性;含石量对土石混合体的剪切特性有显著影响,含石量越高,土石混合体的抗剪强度越大;在相同法向应力下,试样的剪胀量随着含石量的增加而增大,低含石量试样表现出一定的“软化特性”,高含石量试样表现出“硬化特性”;不同含石量的土石混合体力链网络分布表现为各向异性,随着含石量的增加,强力链数目增多,分布更加集中,试样整体较为稳定,土石混合体在宏观上表现出更高的剪切强度。该研究可以更好的理解土石混合体的细观力学机理,可为相关岩土力学模拟提供参考依据。     

橡胶沥青混合料密实度影响因素试验分析

通过马歇尔击实试验对橡胶沥青混合料的胶粉参量、集料特性、击实方法等方面展开研究,分析其最大蜡封干密度、油石比和空隙率,得出影响橡胶沥青混合料密实度的因素及变化规律。试验结果表明:胶粉掺量对混合料密实度影响很小;对于龙嫩公路用混合料级配,通过优化级配来提高密实度的提升空间不大;集料吸水率对空隙率影响明显,吸水率增加1%时,混合料空隙率增大约2%;相同的马歇尔试件100次击实比75次击实空隙率减小了31%,改变击实方法空隙率仅改变了1.6%。     

水泥稳定碎石振动与静压成型物理力学指标关系

为了明确振动和击实(静压)成型方法对水泥稳定碎石基层材料的物理、力学性能的影响,明确强度差别产生的原因,采用振动成型仪对水泥稳定碎石进行振动成型,测定物理力学指标,并与击实(静压)成型试件的性能进行比较．试验表明振动成型水稳碎石的最佳含水量和最大干密度与击实成型具有线性关系,振动成型下的最大干密度与击实成型相比平均提高0.04 g/cm³,增加的幅度在1.8％左右;振动成型总体强度比静压成型提高70％,其中60％的强度增加量源在于骨架的嵌挤作用;基于强度等效原则,可节约水泥质量2％～3％; 按级配类型回归曲线的斜率表征级配类型对工艺的适应性,截距表征了级配的在强度方面的优劣．研究表明,振动的成型对于无机结合料集料类基层材料,其优越性不仅仅在于提高密度,更在于其对于级配结构性作用的提高,使材料的级配效应得到充分发挥．     

水泥改良张家口坝上风积沙的击实试验和耐久性研究

为了使张家口坝上地区的风积沙满足公路路基的要求,通过室内击实试验研究了水泥改良张家口坝上地区的风积沙的最大干密度与最优含水率之间的关系,通过冻融试验和干湿循环试验研究水泥水泥改良风积沙的耐久性,得出了以下结论:通过击实试验得出的干密度与含水率的曲线为倒S形,即水泥改良风积沙的干密度随着含水率呈先减小后增大再减小的趋势;...     

赵庄闸围堰击实试验及碾压参数的选择

赵庄闸围堰土料压实效果与土料的特质组成和颗粒级配、含水率、压实功的大小有关。通过室内击实试验及现场碾压试验,确定所选土料的最大干密度、压实机具、铺土厚度、碾压遍数及相应的含水率等施工参数,从而保证工程施工质量。     

不同含石率及基覆岩层倾角下土石混合体边坡稳定性分析

为准确地分析土石混合体边坡的稳定性，提出了一种可考虑不同块石含量、块石随机分布及基覆岩层倾角的边坡稳定性分析方法。该方法根据土石混合体边坡中的块石含量、级配以及基覆岩层倾角，随机生成了含石率从10%～60%、基覆岩层倾角从0°～20°的边坡模型，每种含石率及基覆岩层倾角均考虑8个不同的块石分布位置，最后将生成的模型导入到Optum G2中建立土石混合体边坡模型，采用有限元极限分析法对该类型边坡的稳定性进行了分析，并将计算结果与采用Kalender等效强度参数模型所得的结果进行了对比验证。研究结果表明，由于块石空间分布位置的不同，相同含石率及基覆岩层倾角下土石混合体边坡的最大、最小下、上限安全系数变化较大；相同含石率下，随着基覆岩层倾角的增加，边坡的下、上限安全系数的平均值变化相对较小；土石混合体边坡坡体中的剪切带呈现出“绕石”、“分流”以及“包含”这3种典型的扩展模式；通过将本文方法与Kalender等效强度参数模型所得的安全系数进行的对比分析，验证了作者所提方法的可行性。研究结果可为土石混合体边坡的设计及施工提供参考依据。     

最大干密度和最优含水率的准确性探讨

对土的压实原理做了简单论述，同时还提出了提高击实试验结果准确性时应注意的几个问题。介绍了击实规范中规定的击实标准及在实际工作中击实方法的选择；对试验时采用不同土样制备方法求得的最大干密度和最优含水率进行了比较和较透彻的理论分析；对击实功对最大干密度的影响做了一定的试验研究。同时，关于余土高度对最大干密度的影响，提出余土高度控制在3mm以内得到的结果比较理想，而且为了减少人为因素导致最大干密度和最优含水率产生的偏差，提出借助Excel或插值函数计算法来处理室内标准击实试验数据。     

土凝岩改良盐渍土无侧限抗压强度试验研究

盐渍土是广泛存在于我西北地区的一种工程性质较差的路基填土,通过采用土凝岩进行盐渍土的改良研究,对不同含盐率以及不同养护龄期的土凝岩改良盐渍土做击实试验和无侧限抗压强度试验,得出以下结论:通过土凝岩改良盐渍土的击实试验,发现随着土凝岩掺量的增加,最优含水率逐渐增大,最大干密度逐渐减小.通过控制变量法研究土凝岩改良盐渍土的...     

砂类土的干压实特性及振动碾压施工控制研究

为研究内蒙古西北地区三种土样的干压实特性,开展了室内击实试验和干压实下土样密度与击实功的对应关系分析.试验结果表明:三种土样均具备了干压实和湿压实双重特性;土样在一定范围内随着击实功的增大,密度也随之增大,提出了干压实下三种土样的最佳击实次数和对应的最大密度.基于室内干压实试验与现场施工机具的转换关系,提出了不同吨位下振动碾压机具的碾压控制指标.通过变换松铺厚度值,得出不同吨位下振动碾压机具的碾压遍数.     

圆砾改良膨胀土膨胀性试验研究

针对陕南旬阳地区某电厂工程在地基处理过程中遇到的膨胀土问题,结合场址附近圆砾资源丰富的地质条件,提出了一种新的改良方法——在膨胀土中掺入圆砾.根据土工试验规程进行重型击实试验,分别按照掺加圆砾比例为0%、20%、30%、40%、45%和55%开展试验.研究结果表明:改良试样的最大干密度从1.84g·cm-3提高到2.05g·cm-3,最优含水量从18.76%降低到11.32%;对改良试样进行膨胀量试验,掺加圆砾比例为45%时膨胀性改良效果最好,浸水膨胀达到稳定的时间约为600min.而未掺加圆砾的试样在2 160min还未达到膨胀稳定状态.     

掺RAP和铁尾矿的水泥稳定碎石击实试验研究

为了研究掺RAP和铁尾矿的水泥稳定碎石的击实特性,采用正交设计试验方法对混合料进行配合比设计,并进行击实试验,研究水泥掺量、RAP掺量、铁尾矿掺量对水泥稳定碎石的最优含水量和最大干密度的影响的规律。研究结果表明:随着水泥掺量和铁尾矿掺量的增加,最优含水量和最大干密度是升高的,随着RAP掺量的增加,最优含水量和最大干密度是降低的。各因素掺量对最优含水量影响的主次顺序依为水泥掺量、RAP掺量、铁尾矿掺量,各因素掺量对最大干密度影响的主次顺序依为RAP掺量、铁尾矿掺量、水泥掺量。建立了最优含水量、最大干密度的多元线性回归模型,模型的拟合度较高。     

昆明击实红土的抗剪强度特性研究

以昆明红土为研究对象,考虑含水率和击实功的影响,通过击实试验和直剪试验研究昆明红土的击实特性和抗剪强度特性.结果表明:随击数增大,红土呈现出最大干密度提高、最优含水率减小的击实特征;过分偏干或偏湿状态,击数的增大反而减小了干密度,不利于红土的击实.击实红土的抗剪强度特征表现为,随含水率增大,偏干红土的抗剪强度和黏聚力增大,偏湿红土的抗剪强度和黏聚力减小;随击数增大,红土的抗剪强度增大,偏松状态黏聚力增大,偏密状态黏聚力减小;低于最优含水3%~5%和25击左右,红土的抗剪强度和黏聚力能够达到极大值;红土的内摩擦角随含水率的增大而减小,随击数的增大而增大.实际红土回填采用室内轻型击实试验结果时,应注意控制红土的含水和击实功,以保证红土回填的质量.     

垃圾焚烧炉渣混合土的击实试验研究

为研究底渣混合土的力学性能,为工程提供新型填料。将底渣与黏土分别按照1∶0,3∶1,2∶1,1∶1的质量混合成混合土,对四种混合土开展重型击实试验,得到四种混合土的最大干密度分别为:1.650g/cm3,1.752g/cm3,1.753g/cm3,1.721g/cm3,最优含水率为:17.4%,15.4%,16.7%,15.5%。试验结果还表明,随着黏土含量的增加,混合土的击实效果先增后减,在黏土含量为25%~33.3%时获得最优的击实配比。     

冻融循环作用下不同含石量土石混合料剪切特性分析

为了探究冻融过程对土石混合料剪切特性的影响，采用室内冻融循环试验和大型直剪试验分析了含石量为10%、30%、50%、70%土石混合料试样(均处于最优含水率)和不同循环次数条件下抗剪强度变化规律。结果表明：冻融循环作用对土石混合料试样剪应力-剪切位移关系曲线变化有一定的影响，在高法向应力下随循环次数的增加剪应力峰值显著降低。