重庆市长江边某地砂岩、砂泥岩、泥岩循环往复剪切强度变化规律研究

为研究重庆市长江边某地砂岩、砂泥岩、泥岩在往复剪切条件下的强度变化规律,通过控制砂泥岩颗粒配合比,分别在100、200、300、400 kPa的法向应力条件下进行8次循环往复剪切试验。结果表明,随往复剪〖JP2〗切次数的增加,三种试样的峰值剪切强度整体均呈减小趋势,且砂岩的峰值剪切强度最大,泥岩的剪切强度最小;三种岩石试样的抗剪强度指标变化规律总体一致,粘聚力先增后减,内摩擦角逐渐减小;砂岩的残余粘聚力最小,残余内摩擦角最大,泥岩的残余粘聚力最大,残余内摩擦角最小。结果可为工程实践中土料的选取提供参考。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

混掺粉土与水泥改良风积沙堤坝性能试验研究

风积沙堤坝结构在地震荷载作用下易发生液化破坏。为有效提高堤坝抗震性,开展了掺入适量水泥与粉土改良筑堤风积沙的相关性能试验,并仿真分析了边坡抗震稳定性。研究表明,单掺5%水泥可有效提高风积沙最大干密度、粘聚力,但保证压实度时难以充分发挥水泥粘结作用,且风积沙颗粒表面光滑,胶凝-沙粒联结体形成骨架对内摩擦角影响相对较小;单掺5%水泥基础上掺入粉土可进一步提高风积沙最大干密度,且粉土掺量为10%时风积沙改良效果最好,边坡抗震稳定安全系数最大;掺粉土至15%～20%时内摩擦角提高,但粘聚力下降。说明适量粉土掺入后颗粒吸水性增强,改善了水泥胶凝和沙土粘结性能,而过量粉土掺入,粉土吸附水分超量进而制约了水泥水化联结效应,导致混合土体粘聚力下降;基于5%水泥掺量下的粉土掺量不超过15%,可显著改善整体级配、降低孔隙比、增大风积沙内摩擦角。     

考虑饱和度影响的红壤土抗剪强度模型及应用

鉴于降雨入渗过程中土体饱和度变化对库区边坡稳定性的影响,基于Bishop非饱和土抗剪强度理论和van Genuchten土水特征曲线模型,建立了直接考虑饱和度影响的多参数土体抗剪强度理论模型,并采用三峡库区红壤土设计了土水特征曲线试验和三轴剪切试验,获得了基质吸力和抗剪强度随饱和度变化的试验结果,进而验证了模型的合理性。结果表明,模型预测值与试验实测值的吻合度较好,建立的模型能较好地预测三峡库区红壤土的抗剪强度。进一步分析可知,红壤土抗剪强度指标——粘聚力和内摩擦角均随饱和度的增加呈非线性递减;在净总应力一定的情况下,红壤土抗剪强度随饱和度的增加呈对数关系递减。     

不同EPS粒径下轻量土变形强度特性三轴试验研究

为确定新型土工合成材料轻量土在不同发泡颗粒(EPS)粒径下的变形机理,通过三轴固结不排水试验系统研究其变形强度特性的影响规律。试验结果表明,轻量土应力-应变关系具有非线性、多阶段性、应变软化和应变硬化特性;抗剪强度破坏包络线有折线型与直线型两种,取决于自身结构强度与围压;粘聚力与内摩擦角均随EPS粒径的增大而递减。     

含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响

基于土体Mohr-Coulomb准则做了重塑土直剪试验,获得了不同含水率和干湿循环次数下粘性土抗剪强度参数及其变化规律,即随着含水率的增加,粘聚力先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,粘聚力先剧烈下降后趋于稳定,内摩擦角变化较小;含水率和干湿循环次数的增加,均使得土体抗剪强度降低。将试验结果应用于边坡稳定性计算中表明,含水率增加会导致边坡稳定性系数急剧下降,干湿循环次数增多也会导致边坡稳定性下降,但循环5次后,边坡稳定性基本保持不变。     

浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响

为研究浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响程度,通过直剪试验分析了浸水时间对砂泥岩颗粒混合料的剪应力、抗剪强度及剪胀效应的影响。结果表明,砂泥岩颗粒混合料浸水后剪切过程大致分为弹性阶段和稳定破坏阶段;砂泥岩颗粒混合料的粘聚力随浸水时间呈现“增大—回落—基本稳定”的变化趋势,混合料的内摩擦角在整个剪切过程中变化不大;浸水时间越长,砂泥岩颗粒混合料的剪胀性越小,减缩现象越明显。研究结果为以砂泥岩颗粒混合料为建筑填料的涉水工程建设提供了参考依据。     

强度折减法中不同力学参数适用性论证

在分析比较各岩土体物理力学参数(包括抗剪强度参数、弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度)对均质土边坡稳定性及滑带的影响基础上,发现弹性参数和剪胀角、抗拉强度对边坡的稳定性影响较小,粘聚力和内摩擦角的影响较大,但各力学参数对滑动面的影响尚不足以改变土坡的整体破坏模式,同时得出坡角取34.5°是均质土坡中粘聚力和内摩擦角发挥作用程度相等时的临界坡角。     

红石河水库枢纽区膨胀土饱和度对抗剪强度的影响

膨胀土遇水膨胀失水干缩,对工程构筑物危害巨大,以云南省瑞丽市畹町经济开发区红石河水库枢纽区膨胀土为试样土,通过一系列不同饱和度的原状土和重塑土直剪试验发现,随着饱和度的增大,膨胀土的剪切强度、内摩擦角和粘聚力均逐渐降低,但剪切强度和粘聚力的降低趋势较内摩擦角更加明显,且当饱和度逐渐增大时,内摩擦角的降低趋势逐渐减缓最终趋于稳定,同时原状土对外部因素的敏感性低于重塑土。土体的力学特性是土体内的矿物种类、矿物含量、水分及土体内部结构等综合作用的结果,并据此提出了一个考虑水分和土体自身性质的剪切强度计算模型,对比计算结果与试验结果,验证了该模型的有效性。研究成果可为类似工程提供参考依据。     

石料骨架结构软岩筑坝料三轴剪切试验

以石料骨架结构下软岩筑坝料为例，开展系列三轴剪切试验，研究级配和密度对软岩料强度变形特性的影响。结果表明，软岩筑坝料的应力应变曲线呈弱硬化型，偏应力峰值表现不明显且峰值强度低；随着大于5 mm的土粒含量P₅含量降低（细粒含量增多）,试样更密实，剪切强度增大，剪胀性更强，颗粒破碎量更低，且临界状态线呈整体下移趋势；随着密度增大，软岩料内摩擦角增大，颗粒间排列更紧密，抗剪强度更高，剪胀性更强，试样的颗粒破碎量增大。     

基于大型三轴排水剪切试验的粗粒土强度特性研究

鉴于粗粒土强度受内外因影响往往随时间和空间而变化,选取塔城砂砾石试样做了大型三轴试验,研究了轴对称应力条件下粗粒土的强度特性。结果表明,体变增量为零对应于屈服强度,此时体缩变形达最大值;体变增量与轴向应变增量之比的最小值与破坏强度相对应,此时剪胀性最大;破坏强度一般比屈服强度大,且应力应变曲线软化特征越强,破坏强度与屈服强度之间的差异越大;屈服强度参数粘聚力小于破坏强度参数粘聚力,但屈服强度参数内摩擦角大于破坏强度参数内摩擦角。     

压实昔格达土料及其与既有填土界面剪切特性研究

鉴于新增压实昔格达填土及其与既有填土界面抗剪强度直接影响高填方区域稳定性,通过改进直剪试验制样方式,设定2类因素4种应力水平共32组试样,并采用固结快剪探究压实昔格达土料与既有填土界面剪切特性。结果表明,在不同法向应力下含界面试样剪应力-位移变化曲线呈剪切硬化状态,干密度对其应力-位移曲线的影响分为应变软化与应变硬化两个阶段;与新增压实昔格达土体抗剪强度相比,相同干密度下含界面试样的粘聚力大幅降低,最大降幅为32.50%,内摩擦角微弱增大,最大增幅为7.78%;消弱昔格达填土界面效应的适宜干密度为1.285g/cm3,即为界面填土填筑干密度建议值。     

煤渣掺量对灰渣混合料力学性质的影响

灰场筑坝时多采用粉煤灰和煤渣的混合料,两者比例不同,混合料性质差异较大,针对目前煤渣掺量对混合料性质影响的研究较少的问题,通过压缩、渗透、抗剪强度等物理力学性质试验,研究了煤渣掺量对灰渣混合料力学性质的影响,揭示了混合料力学性质随煤渣含量多少而变化的规律。结果表明,灰渣混合料属于中等透水、低压缩性材料,其渗透系数k与内摩擦角φ随煤渣掺量的增加而增大;压缩模量Es随煤渣掺量的增加而近似线性增大;煤渣对混合料粘聚力c的影响很小。     

静三轴试验中固化疏浚泥的力学特性研究

为正确理解固化疏浚泥的力学性质,通过对固化疏浚泥进行固结不排水静三轴压缩试验,研究了围压和固化剂掺量对固化疏浚泥的破坏形式、应力—应变关系及抗剪强度参数的影响。试验结果表明,随着固化剂掺量的增加,固化疏浚泥的应力—应变关系由应变硬化型变为应变软化型;破坏形式由塑性破坏向脆性破坏过渡,而围压对其破坏形式无影响;固化疏浚泥的强度和抗变形能力均随着围压和掺量的增加而增大,但当围压小于土体内结构体的屈服强度时,围压对抗变形能力的影响可忽略;粘聚力和内摩擦角随固化剂掺量分别呈对数型和线性规律增长。     

温度和盐度对珊瑚砂抗剪力学性能的影响

珊瑚砂作为岛礁工程建设的重要材料，其在不同海洋环境下的物理力学特性直接影响岛礁构筑物的设计、施工及长期运行。为研究温度和盐度影响下珊瑚砂剪切力学特性，采用自主研制的温控桩-土接触面三轴试验仪，对南海海域的珊瑚砂进行了不同温度和盐度的三轴排水剪切试验。结果表明，与标准砂类似，珊瑚砂的剪切应力-应变曲线存在峰值，且呈现出应变软化特征；珊瑚砂的抗剪强度受温度影响不明显，但对盐度比较敏感，相对于淡水环境，盐度使峰值抗剪强度下降了2.5%～8.5%,且围压越低降幅越大；盐度对珊瑚砂的粘聚力有劣化效应，其减小幅度接近30%,但对珊瑚砂内摩擦角的影响不明显。     

变幅循环荷载下胶凝砂砾石材料的动强度特性研究

动强度是大坝稳定安全分析的重要参数，对工程设计具有重要意义。采用大型动三轴仪，开展变幅循环加卸载试验，探究了不同围压和水泥含量对胶凝砂砾石(CSG)材料动应力—动应变关系的影响；基于摩尔—库伦强度准则，以动应变为塑性内变量，研究了CSG材料在经历塑性变形时其动强度参数的演化规律。结果表明，动粘聚力和动内摩擦角随水泥含量增大而增加；随着动应变增加，动粘聚力下降较快，动内摩擦角增加，骨料间的剪切滑移产生的摩擦力起主导作用；达到峰值动应力时，骨料间的有效受力面明显减小，动粘聚力下降平缓，动内摩擦角减小，具有一定的滞后性。动粘聚力随动应变变化的规律符合幂函数关系；动内摩擦角与动应变变化的规律符合二次函数关系。研究结果可为CSG坝的抗震设计优化提供理论参考。     

掺石膏灰渣混合料的力学性质试验分析

为研究掺石膏灰渣混合料作为筑坝材料、路基材料等的工程适用性,对掺石膏灰渣混合料进行了物理力学性质试验,重点研究了五种脱硫石膏掺量的混合料的渗透性和抗剪强度。结果表明,混合料的渗透系数k、粘聚力c、内摩擦角φ均随脱硫石膏掺量的增加呈先增后减的趋势,且当石膏掺量均为30%时,渗透性最大,强度最高。故在实际工程中,可根据具体工程对渗透性和强度的要求选择不同石膏掺量的混合料。     

基于室内原状样试验的土石混合体强度特性研究

鉴于重庆市奉节县藕塘滑坡地区土石混合体是一种非均质、非连续的地质体,力学性质复杂,对比分析了影响土石混合体强度特性的因素,发现试样剪切应力-剪切位移曲线的光滑程度不仅与试样点高程有关,还与试样的含水率有很大关系;随着试验点高程的增大,土石混合体的内摩擦角不断增大,而相应的粘聚力随试验点高程的不断增大而减小;随着试样密度的不断增大,试样的内摩擦角不断减小、而粘聚力不断增大;随着含水率的不断增大,试样的内摩擦角不断降低,但粘聚力却逐渐增大。     

泥质白云岩结构面抗剪强度各向异性的数值模拟

针对结构面抗剪强度的各向异性对坝基稳定性评价的影响问题,利用3DEC模拟软件对泥质白云岩结构面进行直剪模拟试验,研究了其抗剪强度随粗糙度变化的规律。结果表明,泥质白云岩结构面的粗糙度越大,剪切应力—剪切位移曲线峰值越明显,结构面的抗剪强度越大,抗剪强度参数也越大;法向应力水平越高,粗糙度对结构面抗剪强度的影响越弱。     

多相土石复合介质推剪破坏响应特征试验研究

为研究多相土石复合介质推剪破坏响应特征,分别建立土石比为4∶6、5∶5、7∶3的模型,并将模型在不同含水条件下进行推剪试验,得出不同模型在不同条件下抗剪强度指标变化规律及推剪过程中力与位移的响应特征。结果表明,浸水条件下各模型抗剪强度指标均较正常条件时有所降低,粘聚力降幅随土石含量的增大而增大,而内摩擦角约降低10%;浸水条件下各模型剪切破坏力均较正常条件下低,且模型的土石比越大,破坏时所需的剪切力越小,水平位移也越小,但破坏过程中力与位移稳定阶段响应特征更加显著。研究成果可为土石坝在特定土石配比材料下的渗漏破坏检测提供依据,还可为高速公路土石路基填料在相同压实度、不同水环境条件下的设计施工提供参考。