内河码头回填料压缩-渗流耦合特性试验

利用高级固结试验系统对不同配合比的砂泥岩混合料进行压缩固结试验,研究不同竖向压力下土体的压缩、回弹及再压缩过程中压缩与渗透的耦合变化特征。试验结果表明:土体的压缩系数随竖向压力的增大趋于稳定,随泥岩含量的增大而增大;压缩指数随泥岩含量的增大而增大,即泥岩含量越高,土体的压缩性越强;土体渗透系数随孔隙比的增大而加速增大,随泥岩含量的增大而减小;提出一维渗流-压缩固结耦合有限差分计算方法,克服了太沙基固结理论中渗透系数恒定及小变形的假定。     

P_5含量对粗颗粒土压缩性质影响研究

在前人对粗粒土压缩特性研究的基础上,对粗粒土不同级配对其压缩特性的影响进行探索,主要对Dmax≤60 mm的灰岩质粗粒土进行击实试验以及在0.2,0.4,0.6 MPa压力级别下开展侧限压缩试验研究,分析了P_5含量(大于5 mm粗粒含量)对压缩特性的影响。结果表明:P_5含量在35%～90%范围内,当P_5含量为75%时,孔隙比达到最小值,整体上单位沉降量和压缩系数达到最小值,压缩模量达到最大值,此时在0～0.6MPa压力范围内,累计垂直沉降变形随时间变化曲线呈台阶状,且压缩系数随压力增加逐渐减小。     

土体浸水时效性及其港口岸坡稳定分析

砂泥岩混合料浸水时效性是水位变动过程山区港口岸坡稳定分析的重要依据。利用应变控制直剪仪,设置5种工况20个试样开展不同浸水时长室内试验,分析砂泥岩混合料抗剪强度分布,得到其抗剪强度指标变化规律,查明其浸水时效性,将其用于模拟港口岸坡不同水位条件时安全性;建立港口水位上升与下降计算模型,分析了不同水位上升与下降状态时边坡安全性态。试验结果表明,砂泥岩混合料抗剪强度随浸水时间增加而减小,黏聚力随浸水时间增加先增加后趋于稳定,内摩擦角随浸水时间增加先减小后趋于稳定。由数值计算知岸坡安全系数随水位升高由0.997逐渐减小至0.952,随水位降低由0.924逐渐增加至0.994;同一水位时下降阶段安全系数降幅最大值为2.94%。因此,在不考虑渗流场影响条件下高水位时滨水港口岸坡安全性态劣于低水位状态,且在高水位时长期运行岸坡安全系数降幅最大。     

改良千枚岩填料压缩特性试验分析

土体压缩特性是影响山区港口改良软岩填料施工及营运过程的重要性质。以外掺5%水泥改良弱风化千枚岩填料,设定4种碾压荷载及5次循环加卸荷,采用改进高压杠杆固结仪,测得不同应力状态下土体应变、压实度及孔隙比,揭示加卸载过程压缩模量及回弹模量变化规律。试验结果分析表明,改良千枚岩填料变形主要存在于第1次加载过程,随碾压荷载增加而显著增大。孔隙比随加卸荷循环次数曲线呈下凹形态,碾压荷载100 kPa时孔隙比随加卸荷循环次数曲线非线性显著;碾压荷载200 kPa时土体压缩性随压实遍数增加从中等变为低压缩性,此时回弹模量取极小值。建议山区港口进行改良软岩填料填筑施工时,宜选用200 kPa施工碾压应力进行第1遍静压,后续施工可适当提高碾压应力。     

浸水时间对水工沥青混凝土弯曲性能影响研究

为研究不同浸水时间沥青混凝土的弯曲性能,通过小梁弯曲试验研究了浸水时间 0,50,75,100 h 沥青混凝土试件的弯曲性能。试验结果表明：浸水时间对不同温度下沥青混凝土的应力 - 应变曲线、弯曲性能有较大影响,随着浸水时间的增长其峰值应力下降,试件破坏形式主要呈延性破坏;在 3℃和 15℃时,沥青混凝土随着浸水时间增加,其抗弯强度减小,浸水时间在 50～100 h 时沥青混凝土抗弯强度下降趋势明显变缓;在 15℃时,沥青混凝土的弯曲模量随着浸水时间的增加而有所降低,弯曲模量逐渐趋于稳定;在 3℃时,沥青混凝土在浸水后弯曲模量下降较明显,随着浸水时间的增长,弯曲模量逐渐稳定。随着浸水时间的增长,沥青混凝土仍具有较好的抗弯强度和变形能力,研究结果可为沥青混凝土的研究提供参考。     

单向及多向浸水条件下泥岩膨胀变形试验研究

泥岩浸水膨胀变形将导致构筑物地基上拱病害,为研究浸水方式对膨胀土膨胀变形的影响,以兰新铁路第二双线一处典型膨胀泥岩为研究对象,通过单向浸水(包括上部和底部渗透)和三向浸水方式进行了重塑泥岩膨胀变形试验。试验结果表明:不同浸水方式下土体达到膨胀稳定的时间不同,三面浸水方式较单向浸水方式下所需时间短。试验初期单向底部浸水膨胀变形速率较顶部浸水时小,三向浸水膨胀变形速率随注水孔增多而增大。通过试验数据进一步分析发现,三面浸水方式下膨胀变形量与浸水过程吸水量呈良好幂指数关系,单向浸水两者呈良好对数关系,土体浸水方式对膨胀量计算模式有重要影响。通过对比不同浸水方式下膨胀速率及膨胀变形量变化规律,为膨胀土地基设计和预警提供理论支撑。     

往复剪切作用下砂泥岩混合料力学特性分析

土体在往复剪切作用下的力学性质对研究周期性荷载响应有重要意义。通过改进往复剪切直剪仪,设定4种法向应力进行32次循环剪切,研究了砂泥岩混合料应力应变曲线性态、滞回圈面积和阻尼比变化规律;通过分析剪切刚度随法向应力及往复剪次数的分布规律,建立了砂泥岩混合料剪切刚度经验计算方法;概化了颗粒间接触模式,揭示了砂泥岩混合料强度与变形微观机制。试验结果与理论分析表明:应力应变曲线随法向应力增大由应变软化逐渐转为应变硬化;滞回圈面积随往复剪次数增大而逐渐减小,阻尼比随往复剪次数增加而缓慢增大,且与法向应力无关。初始剪切刚度随法向应力呈线性分布,归一化剪切刚度与往复剪次数呈对数函数关系,据此建立了考虑法向应力与往复剪次数的砂泥岩混合料剪切刚度经验计算方法。     

浸水条件下石灰改良膨胀土力学性质试验研究

结合特殊路基使用条件,根据室内膨胀土改良及击实试验结果,进行了石灰改良膨胀土浸水不同时间后的直接剪切、固结及CBR(California Bearing ratio)试验,以探索石灰改良膨胀土浸水后力学性质的变化规律,为路堤变形及稳定分析提供计算参数。试验结果表明,浸水后试样表面出现不同程度的松散,导致力学性质指标快速下降,但浸水一段时间后各指标均趋于稳定,其中抗剪强度约为浸水前的70%,压缩模量约为浸水前的30%,CBR强度约为浸水前的80%。分析试验结果,得出石灰改良膨胀土力学性质指标随浸水时间的变化规律,其中,抗剪强度及CBR强度随浸水时间的变化可用对数模型表征,而压缩系数随浸水时间的变化可用乘幂模型表征。应用该研究结果,可以快速预测石灰改良膨胀土浸水后的力学指标,用于路基长期稳定安全分析。     

浸水时程对坝体泥质软岩工程特性的影响

为了研究龙羊峡水库大坝工程中泥质软岩的工程特性,对原状软岩试样开展崩解试验和力学测试。首先通过不同浸水时间的结构状态监测研究泥岩崩解规律,然后对不同浸水时程的试样进行三轴压缩试验,得到不同围压下软岩应力应变关系曲线。结果表明:在0～4 h的浸水时间范围内,泥质软岩结构出现明显的崩解现象,且崩解程度随时间增长而加重;不同固结围压下软岩应力应变关系曲线为应变硬化型;通过对比不同浸水时程下软岩的抗剪强度指标发现,泥质软岩的软化程度随浸水时间增长有明显升高趋势,软化系数与浸水时间保持对数增长关系。     

硅锰渣改良黄土的强度变形特性试验研究

为解决黄土路基的工程地质问题,提高固体废弃物的循环利用,文章提出了利用硅锰渣对黄土进行改良的研究思路。通过室内试验对硅锰渣改良黄土的强度和变形特性进行分析,结果表明,随着硅锰渣掺量的增加,改良土的强度先增大后减小,其无侧限抗压强度及抗剪强度的最大值出现在掺量为16%的试样中,且最优养护龄期为14 d。另外,硅锰渣改良土的压缩性降低,压缩系数减小,压缩模量增大。掺量为16%时,硅锰渣改良土的压缩特性指标最优,在养护至14 d时,其压缩系数减小至0.078 MPa^-1,为低压缩性土。     

变幅循环加卸载下硫酸盐侵蚀混凝土力学与变形性能

变幅循环加卸载下的力学及变形性能对硫酸盐服役地区混凝土结构至关重要。将混凝土试件提前浸泡于10%、15%、20%硫酸钠溶液5、7个月形成化学侵蚀损伤,再开展单轴压缩变幅循环加卸载试验,分析该过程中试件力学性能、变形性能以及耗散能演化规律。结果表明随着硫酸钠浓度和侵蚀时间增加,试件强度降低、破坏时完成的变幅循环次数减少。累积残余应变随着加载应变增大呈上升趋势,变化速率不断提高;加载应变差始终大于累积残余应变差,随着循环次数增加逐步接近;动弹性模量和塑性变形率随着循环次数增加整体呈提高趋势;耗散能随着循环次数增加而增大,尤其是在后期耗散能变化速率增快。     

关于半刚性桩复合地基若干问题的研究

针对半刚性复合地基中广泛使用的水泥土桩和CFG桩在工程实践中和研究中的一些问题，例如水泥土桩的变形模量、水泥土桩及CFG桩的桩间土应力发挥系数β、水泥土桩及CFG桩的复合地基静荷载试验方法等。结合一些具体工程，对这些问题进行了试验研究及理论分析；提出了水泥土桩的变形模量和桩间土应力发挥系数的建议取值以及解决垫层设置和垫层压缩量对工程实践影响的修正方法。     

泥页岩浸水力学特性试验研究

为研究泥页岩遇水软化后力学特性变化,进行了泥页岩不同浸水时间下的常规三轴压缩试验,分析了浸水后岩石的应力-应变关系,研究了泥页岩水劣化力学参数变化规律研究。结果表明随着浸水时间的延长,试样的强度和弹性模量降低幅度较大,浸水对泥页岩的摩擦角影响较小,对黏聚力影响显著;试样破坏形式逐渐由脆性张拉劈裂破坏转变为拉剪破坏的混合破坏形式,软化作用越来越明显。岩石浸水时间对其强度、变形及破坏形式有较为明显的影响。研究结果可为该类岩体的岩土力学参数取值或力学分析提供参考。     

非饱和黄土弹性模量与饱和度关系模型研究

为研究非饱和黄土弹性模量与饱和度的相关性,采用一种基于吸应力理论与粒子图像测速技术相结合的方法对典型非饱和马兰黄土重塑样品的弹性模量随饱和度变化规律进行测试与分析。该方法通过自主研制的多功能摄影测量装置获取饼状土样从饱和状态至干燥过程中的高分辨率数码图像与含水率变化数据,同时使用压力板仪与单轴压缩仪分别测试试样的土水特征曲线与泊松比。结合吸应力理论与极坐标形式应力-应变关系理论计算土样在不同饱和度状态下的弹性模量。3种干密度重塑土样在自然风干过程中的弹性模量变化测试结果表明,马兰黄土的弹性模量随饱和度降低而呈指数增大,提出了拟合弹性模量与饱和度关系的数学模型。     

堆石料湿化变形特性试验研究

通过室内大三轴单线法对堆石料的湿化变形进行了试验研究,探讨了在不同密度、不同围压、不同应力水平状态分别对堆石料进行浸水后变形特性的规律性研究,根据建议的湿化模型整理了计算参数。试验结果表明:随着围压增大、浸水应力水平提高,堆石料的湿化轴向应变变大,在围压和应力水平增加超过某一范围后,堆石料的湿化轴向应变明显增大。湿化轴向体变随围压浸水应力水平的变化不是很明显。随着堆石料密度的提高,堆石料的湿化变形量产生一定量的减少。     

冻融循环作用下粉质砂土的压缩变形特性研究

以季节冻土区粉质砂土为研究对象,以含水率、压实度与冻融循环次数为控制变量进行了冻融循环试验以及固结压缩试验,并对试验结果与规律进行可行性分析和总结。压缩模量是判断土体压缩性的重要指标,通过室内试验测得粉质砂土的压缩模量,并得出重塑试样的含水率、压实度以及冻融循环次数的相关规律。结果表明:冻融循环3次时压实度为0.85、含水率为16%的试样压缩变形量最大,可达1.118 mm。经过反复冻融10次后试样的压缩变形量趋于稳定。冻融循环15次时,压缩变形率随固结压力的增加而增长。在同一含水率下,压缩变形率随压实度的增加而减小,在同一压实度下,压缩变形率随含水率增加而增大。压缩模量随着含水率的增加而减小,随压实度的增加而增大,随着冻融循环次数的增加而增加。对于粉质砂土,提高压实度、降低含水率是减小路基沉降的有效措施。     

草本植物根系对黄河故道区非饱和土特性的影响

为研究草本植物根系对沙质土壤非饱和特性的影响,试验测定了黄河故道区3种含草本植物(狗牙根、高羊茅、香根草)根系土体和裸地素土的土-水特征曲线,将得到的土-水特征曲线与Brooks-Corey公式进行了拟合,并据此推导了含草本植物根系沙土的孔隙半径变化指数和非饱和渗透系数函数。结果表明:相比裸地素土,含草本植物根系沙土的进气值降低,持水性增强,含狗牙根、高羊茅、香根草根系的沙土平均孔隙半径分别是裸地素土的26倍、12倍、59倍,当饱和度为25%~70%时,在相同饱和度下,含草本植物根系沙土比裸地素土的渗透系数提高了2~3个数量级;草本植物根系使黄河故道区沙土产生了团聚体效应。     

灰土挤密桩控制高等级公路涵洞地基沉降效果研究

为探究灰土挤密桩对控制黄土地区高等级公路涵洞地基沉降变形的效果,以青海省东部湿陷性黄土区新建民小一级公路的两道涵洞为工程实例,分别采用2.5倍桩径和3.0倍桩径为桩间距的灰土挤密桩进行地基处理,结合现场监测和数值模拟计算,从地基处理前后土体湿陷系数、压缩模量、沉降变形等方面分析其应用效果。结果表明:经灰土挤密桩处理后,公路涵洞基底8 m深度范围内的土体湿陷系数从地基处理前的0.030~0.065减小至0.015内,公路涵洞基底6 m深度范围内的土体压缩模量从处理前的均值10 MPa提高到15.0~21.5 MPa;相对于3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩,2.5倍桩径桩间距的灰土挤密桩的桩间土体湿陷系数的减小值(0.003~0.005)略大,且桩间土压缩模量的增加值(1.5~4.5 MPa)也略大;1.5年后,采用2.5倍和3.0倍桩径桩间距的灰土挤密桩处理后涵洞沉降量分别为43.9 mm和52.4 mm,说明灰土挤密桩能够有效控制湿陷性黄土地区高等级公路涵洞地基湿陷变形,桩间距越小、对消除或减弱土体湿陷性的效果越明显,对控制涵洞沉降变形越有利。采用灰土挤密桩处理湿陷性黄土地区高等级公路涵洞地基,可以充分控制涵洞工后沉降变形,确保涵洞运营安全。     

基于局部测量方法的堆石料变形特性试验研究

在大型三轴仪中联合采用了局部轴向位移计和径向变形测量位移传感器,通过直接测量试样局部的轴向应变和径向应变,排除了端部误差的影响。在此基础上研究了堆石料小应变阶段的变形规律。试验结果表明:轴向应变在0.001%~0.01%的范围时,局部位移计测定的割线模量是外部位移传感器测量结果的1.5~2.0倍,当轴向应变达到1%时两者测定的割线模量基本一致;传统测量方法会明显高估试样的实际体应变,低估径向应变,在小应变阶段局部测量方法测定的泊松比约为传统测量方法的2.0倍。