掺砂高塑性红黏土抗剪强度直剪试验研究

考虑高塑性红黏土的高塑性指数、低压实性以及容易收缩开裂等特殊工程力学性质,开展了掺砂改善高塑性红黏土的研究。为了研究高塑性红黏土掺砂后的力学特性,通过向红黏土中掺入不同比例和不同颗粒粒径的砂料,制备相同干密度和含水率的试样进行直剪试验,探究不同掺砂比例以及不同颗粒粒径对高塑性红黏土直剪强度特性的影响。研究结果表明:高塑性红黏土掺砂后,能够显著提高内摩擦角,降低黏聚力和抗剪强度;掺砂比例对黏聚力的影响远大于对内摩擦角的影响。掺砂比例保持20%不变,高塑性红黏土的内摩擦角随着掺砂颗粒粒径的减小而增大,黏聚力及抗剪强度随着掺砂颗粒粒径的减小而减小。     

基于修正的碎石土直剪数据测试

直剪试验具有操作简单、试验成本低等优点被广泛应用,但直剪试验本身具有一定的缺陷,导致试验精度不够高。因此为提高其精度和可靠性,采用单点面积应力修正方法对掺砂量分别为5%、 10%、 20%、30%、 50%的碎石土直剪试验数据进行修正,得出修正后的碎石土的c、φ值。结果表明,碎石土的抗剪强度参数相对于修正前的偏大,但是掺砂量对碎石土的影响规律都是随着掺砂量的增加,碎石土的粘聚力呈现先增后减的趋势,而内摩擦角呈现逐渐增加的趋势。     

不均匀含水率对红黏土抗剪强度的影响研究

红黏土是一种典型的特殊土,与其他土有着不一样的力学性质。为研究不均匀含水量条件下不同含水率对红黏土抗剪强度的影响,取红黏土制备不均匀含水量试样,运用直剪试验仪研究了不同失水程度下红黏土的力学性质。试验结果表明:经过烘干处理后的土样,含水量分布不均匀与含水量分布均匀试样相比,水量主要集中在试样内部,即外干内湿;试样的抗剪强度指标(黏聚力/内摩擦角)随含水率减小呈先减小后增大;含水率对内摩擦角和黏聚力的影响具有区间性;黏聚力随含水率的增大衰减速度分为2个阶段,而内摩擦角衰减的速度分为3个阶段。     

纳米氧化镁改性黏土强度特性试验

为了研究纳米氧化镁对黏性土强度的影响情况,将纳米氧化镁均匀地掺入到黏性土中进行直接剪切试验,并通过扫描电镜试验对剪切面上的微观颗粒进行观察。在含水率分别为10%,16%和22%的情况下,将纳米氧化镁按照0,2%,4%和6%的掺量（质量分数）加入到黏性土试样中进行试验。直剪试验结果表明:当含水率相同时,随纳米氧化镁掺量的增加,纳米氧化镁改性黏土的黏聚力逐渐增大,但是掺量对改性土内摩擦角的影响并不明显;当纳米氧化镁掺量相同时,随含水率增加,改性土的黏聚力呈现出先增后减的趋势,而内摩擦角则逐渐减小。扫描电镜试验结果表明:纳米氧化镁的掺入会降低土体孔隙比,增强颗粒间胶结作用,从而达到改变黏性土剪切强度的目的。     

废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性

采用Shear Trac-II型直剪仪,对废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性进行了研究,探讨了橡胶颗粒掺量、粒径对黏土混合土抗剪强度的影响,建立了抗剪强度指标与橡胶颗粒掺量及粒径之间的关系,并通过轻型压实法分析了混合土的压实指标。结果表明:混合土的最大干密度与最优含水率均随橡胶颗粒掺量增加逐渐减小,当掺量高于15%后,其减小趋势明显减弱。当橡胶颗粒掺量为40%时,混合土的抗剪强度最高,其抗剪强度较黏土提高了20%~40%。橡胶颗粒掺量低于20%时,增大橡胶颗粒粒径可使混合土的抗剪强度显著提高。混合土的黏聚力随掺量增加先增大后减小,内摩擦角则逐渐增大。在剪切过程中,试样表现出先剪缩后剪胀的特性,且在低压力、掺入大粒径橡胶颗粒时,其剪胀特性较明显。     

初始含水率和改良材料掺量对膨胀土抗剪强度的影响

为研究不同初始含水率和不同改良材料掺量对膨胀土抗剪强度指标的影响,分别在膨胀土中掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂进行膨胀土的化学改良,通过改变4种改良材料的掺量及调整膨胀土的初始含水率,进行室内直剪试验。试验结果表明:掺水泥、石灰和粉煤灰能显著提高膨胀土的黏聚力,掺水泥提高黏聚力的幅度最大,其次是掺石灰和粉煤灰,掺风化砂会使膨胀土的黏聚力下降;掺水泥、石灰、粉煤灰和风化砂均能提高膨胀土的内摩擦角,其中掺水泥提高内摩擦角的幅度最大,其次是风化砂。4种材料均可用作膨胀土的改良材料,不同初始含水率及不同改良材料掺量对膨胀土抗剪强度指标的影响十分显著。     

二灰稳定三峡库区风化砂三轴试验研究

以三峡库区风化砂为研究对象,将其用石灰与粉煤灰质量比为1∶2,1∶3,1∶4的二灰进行稳定加固处理,其中石灰剂量分别为4%,5%,6%,然后进行不固结不排水三轴剪切试验,得到不同二灰掺量下的风化砂抗剪强度指标,并将三轴试验结果与直剪试验结果进行对比分析。结果表明:二灰稳定风化砂试件在不同围压下的应力-应变关系表现为应变软化型;二灰掺量的改变对二灰稳定风化砂内摩擦角的变化影响较小,而对黏聚力的变化影响较剧烈;当石灰的掺入比例一定时,黏聚力随着粉煤灰掺量的增大而增大,而内摩擦角随着粉煤灰掺量的增大呈现先增大后减小的趋势。对比三轴试验和直剪试验结果发现,通过三轴试验得到的黏聚力大于直剪试验得到的黏聚力,但二者得到的内摩擦角相差不大。研究结果可为三峡库区废弃风化砂的再生利用提供参考。     

冻融作用下低液限黏土抗剪性能研究

为了研究季节性冻土区不同边界条件下低液限黏土冻融作用后抗剪强度指标变化规律,对不同干密度、不同含水率的低液限黏土进行了不同冻结冷端温度、不同冻融循环次数的冻融试验和冻融后的等应变直剪试验。试验结果表明：低液限黏土经冻融作用后黏聚力降低,内摩擦角增大,5～7次冻融循环后,抗剪强度指标基本不变;冻结冷端温度越低,冻融作用对黏聚力和内摩擦角的影响越小,无论是冻融土体还是非冻融土体,随着干密度的增加,黏聚力和内摩擦角均增大,随着含水率的增大,黏聚力和内摩擦角均减少。建立的BP神经网络模型能准确预测土体冻融后的抗剪强度指标,为季节冻土区边坡设计抗剪强度取值提供合理的数据支撑。     

含水率和干密度对固化黄土抗剪强度的影响

固化黄土的强度受固化剂种类及掺量、含水率和干密度等因素的影响。以新型高分子材料SH固化剂固化黄土为研究对象,制作固化体试件,通过直接剪切试验,分析不同含水率和干密度条件下固化黄土的抗剪强度特性,并与黄土进行对比。结果表明:在固化剂掺量一定的情况下,含水率和干密度是影响固化黄土抗剪强度的两个主要因素,随着含水率的提高,固化黄土的抗剪强度指标降低,即黏聚力和内摩擦角明显减小;随着干密度增大,黏聚力及内摩擦角显著增大;黏聚力随含水率和干密度变化的幅度均大于内摩擦角的。分别得到了固化黄土黏聚力和内摩擦角与含水率、干密度的量化关系式。黄土的抗剪强度指标也有与SH固化黄土类似的变化规律。固化黄土的剪应力与剪切位移关系曲线表现为硬化型,而黄土则呈现弱应变硬化现象,在较低含水率条件下呈脆性剪切破坏。     

直剪试验方法对轻量土抗剪强度的影响规律研究

【目的】为了快速、准确地获取轻量土抗剪强度相关指标,确定不同直剪试验方法对轻量土抗剪强度的差异,【方法】通过快剪、固结快剪以及慢剪试验,分析了轻量土剪应力-剪切位移曲线、黏聚力和内摩擦角在不同剪切方法及不同配比下的变化规律。【结果】结果显示：轻量土的抗剪强度及抗剪强度指标随着其配比不同表现出一定的差异,其中,随着EPS颗粒体积比的增大,剪应力-剪切位移曲线由应变软化型转变为应变硬化型,轻量土抗剪强度大幅降低。随着水泥掺量的增加,轻量土抗剪强度总体呈现增大的趋势,同时轻量土黏聚力随EPS颗粒体积比增大而大幅减小,随水泥掺量的增大略有增大;内摩擦角随EPS颗粒体积比的增大急剧减小,随水泥掺量增大略微减小。其中以快剪试验为例,当水泥掺量为15%、EPS颗粒体积比由20%增长至40%和60%时,轻量土黏聚力相对减少量为22.20%、44.73%。【结论】结果表明,不同EPS颗粒体积比下,慢剪方法对轻量土试样黏聚力的变化较为敏感,而快剪方法对轻量土试样内摩擦角的变化较为敏感。与素土相比,三种直剪方法下得到的不同配比轻量土剪应力-剪切位移曲线形态、抗剪强度值均比较相近,实际工程中可用直剪快剪方法获...     

冰碛体力学性质的研究及探讨

为了探究冰碛体在采用相似级配法和等量替代法处理超粒径试样后的力学性质,同时分析不同含水率对其力学性质的影响,通过大型三轴剪切仪和携带式岩土力学性质多功能试验仪对处理后的原试样进行了天然含水率、5%含水率、7%含水率、饱和含水率下的室内试验。试验结果表明:采用相似级配法处理后的试样在同等条件下较采用等量替代法处理后的试样黏聚力偏高、内摩擦角偏小;同时黏聚力随着含水率的增加而降低,内摩擦角随着含水率的增加先增大后减小,且有明显的峰值现象。     

饱和度变化对粉质黏土抗剪强度影响试验研究

粉质黏土在三峡库区滑坡体中分布较广,基于分析库水位升降对三峡地区库岸边坡稳定影响的需要,通过三轴试验对库区粉质黏土在不同饱和度条件下的抗剪强度变化规律进行研究。结果表明,粉质黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均随饱和度的增大而衰减。其中,黏聚力、内摩擦角和饱和度之间呈现良好的指数关系,且黏聚力比内摩擦角受饱和度的影响更大。综合上述试验结果,建立了一个考虑饱和度影响的抗剪强度模型,可用于库水位升降对三峡地区库岸边坡稳定性影响的分析中。     

水作用下土石坝黏土心墙抗剪强度衰减规律

为得到土石坝黏土心墙在水作用下抗剪强度的衰减规律,依托济南卧虎山水库工程,通过模型分析和现场取样室内试验,研究了土石坝黏土心墙抗剪强度随含水率的衰减规律。研究建立了土石坝黏土心墙抗剪强度衰减的基本模型,推导了黏土抗剪强度的衰减公式,并分析了含水率和压实度对黏性土体抗剪强度参数的影响规律。结果表明:1黏性土体的黏聚力和内摩擦角影响其抗剪强度;2黏性土体抗剪强度衰减公式由强度参数的待定系数及其表达式构成,可分别通过室内击实试验求解;3压实度一定时,黏聚力随含水率的增大而减小,且最大内摩擦角对应最优含水率;压实度的增大引起抗剪强度增大,但内摩擦角对抗剪强度的影响不显著。     

考虑含水率变化影响的红黏土边坡双强度折减法研究

针对双折减系数法分析红黏土型滑坡过程中的两个关键问题:(1)如何确定黏聚力和内摩擦角两个折减系数的比例关系;(2)如何通过两个不同的折减系数确定边坡的综合安全系数。考虑到含水率变化对红黏土黏聚力与内摩擦角的折减效应,提出一种基于含水率变化影响的双折减系数法。通过拟合含水率控制下红黏土黏聚力与内摩擦角衰弱曲线,设计对应配套折减方案,并以抗剪强度参数衰减的程度作为权重定义综合安全系数,表征边坡整体安全储备。借助FLAC 3D平台自编FISH折减程序,通过均质算例与实际边坡验证了方法的可行性。结果表明,该方法有效地解决了双折减系数法如何确定折减路径与折减比例的问题,计算综合安全系数较同步折减法更为合理,与极限平衡法相比误差更小。同时,为双折减系数法应用于边坡防治工程提供了一种新思路。     

四种人工合成纤维加筋黄土的抗剪特性

为了对比分析不同类型纤维的加筋效果及其作用机制,选取玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和玻璃纤维4种常用的人工合成纤维,以黄土为研究对象,在控制试样含水率、干密度、纤维长度和掺量等参数一定的条件下,制备5组试样进行直剪试验。试验结果表明:①纤维加筋前,土体的剪应力-剪切位移曲线存在比较明显的应变软化特征,纤维加筋后的曲线逐渐由应变软化转化为应变硬化。②纤维的掺入能够有效提高土体的抗剪强度。比较而言,玄武岩纤维的增强效果较其他纤维更好,玄武岩纤维加筋土的黏聚力和内摩擦角增幅分别为52.03%和24.30%;聚丙烯纤维次之,增幅分别为45.94%和16.01%;聚酯纤维和玻璃纤维增强效果相对较差。③加筋土黏聚力的提升与纤维-土界面的黏结力、纤维自身的抗拉强度有关,内摩擦角的提升主要与纤维-土之间的界面摩擦力有关。比较而言,玄武岩纤维的表面粗糙,抗拉强度大,使得加筋土的抗剪性能提升明显。相关分析结果可为比选纤维加筋土类型提供较好的参考。     

广州市南沙区软土物理力学指标统计分析

根据广州市南沙区实际工程中收集到的共计299组软土试验成果,针对软土不同含水率区间,对南沙区软土基本物理力学指标进行了分区统计和分析,给出了软土强度指标、变形指标与含水率的关系,并与珠海横琴新区软土的相关力学特性进行了对比分析。结果表明:在相同含水率情况下,横琴新区软土压缩模量、直接快剪黏聚力、直接快剪内摩擦角等指标均低于南沙区软土指标,横琴新区软土指标相对更差;随含水率的增加,南沙区与横琴新区软土的压缩模量、直接快剪黏聚力呈较一致的递减趋势;直接快剪内摩擦角呈不同的变化趋势,南沙区软土直接快剪内摩擦角呈上下波动的趋势,无明显增减规律,横琴新区软土直接快剪内摩擦角指标呈递减趋势。研究结果给出了不同含水率区间软土指标的统计范围,可供南沙区及横琴新区的软土工程设计与施工参考或借鉴。     

含水率变化对黄河下游滩岸土体力学性质影响及稳定性分析

黄河下游滩区岸坡坍塌,压缩滩区人民的生产空间,造成了极大的经济损失。因此,在对万滩镇至柳园口段滩岸踏勘、取样以及室内土工试验的基础上,分析滩岸土体组成及结构特征,研究含水率变化对土体强度的影响,并利用Optum G2研究土体强度变化对多层土滩岸稳定性的影响。结果表明：黄河万滩镇至柳园口段滩岸土体由黏土和粉砂土组成,表现为交互分层结构;随着含水率的提高黏土和粉砂土黏聚力均先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;含水率对岸坡土体强度产生显著影响,含水率从18%增大到40%时黏土层黏聚力降低80%、内摩擦角降低约87%;滩岸组合边坡稳定性降低,岸坡稳定系数随着含水率提高表现为先增大后减小。     

冻融作用下多年冻土区路堑边坡稳定性评价

为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响，首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系，其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后，建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加，粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势，黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后，边坡安全系数降幅达４7％。当边坡冻融影响深度从2．70ｍ增加至3．20ｍ时，边坡安全系数降低12％。基于室内、外冻融环境转换关系，将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测，为边坡稳定性定量化预测提供参考。     

垃圾焚烧炉渣混合土大型直剪试验研究

底渣为城市生活垃圾焚烧后的产物,具有砂性材料的性质,可作为路基的填料。为研究其抗剪性能,将其与黏土进行混合,分别在两种压实度和4种黏土含量下进行室内大型直剪试验。试验结果得到了8种底渣混合土的黏聚力和内摩擦角。试验结果表明:① 压实后的底渣具有良好的抗剪性能,随着底渣含量的增加,底渣混合土的抗剪强度增加,黏聚力下降,内摩擦角增加;② 随着压实度的增加,底渣的抗剪性能增加,黏聚力明显增加,内摩擦角有所下降。     

温度对边坡夹层力学性能的影响及破坏机理

为研究温度对边坡夹层力学参数的影响,以膨润土和河砂为相似材料,配制了7种不同配合比的夹层试样,采用改装了加热升温控制系统的应变直剪仪,测试含水率为10%,13%,15%的夹层试样在不同温度时的抗剪强度指标等力学参数,分析其受温度和含水率影响的变化特征及其破坏机理。研究结果表明:在温度相同时,夹层试样的黏聚力和抗剪强度随膨润土含量的减少而减小;膨润土含量较高的夹层试样,其黏聚力和抗剪强度随温度升高呈现出先急剧减小、而后缓慢减小、最后再急剧减小的变化规律,且其关系曲线随含水率的升高而逐渐趋于平缓,最后呈线性下降趋势;温度升高时,夹层试样水合力降低,引起其内部土颗粒之间的微观结构力弱化,导致其黏聚力急剧减小;当温度升高至50 ℃以上时,夹层试样内部土颗粒之间克服微观结构力而产生滑移,导致其黏聚力再次急剧减小,此时夹层试样进入临界破坏状态。因此,黏聚力是影响夹层试样破坏状态的关键因素,可将黏聚力再次急剧减小的起始点视为夹层试样破坏的关键点及其评价指标。