黄土湿陷性系数室内试验分析

黄土湿陷系数是评价黄土湿陷性的重要指标,室内通过单线法和双线法测定黄土湿陷性系数,单线法较符合黄土湿陷的基本过程,测定结果准确可靠,而双线法由于预先浸水及渗透溶滤变形等原因,测量结果误差较大,通过试验对比,对双线法的测量数据进行修正,结果与单线法较为吻合。     

黄土自重湿陷变形的多地层离心模型试验方法

黄土的自重湿陷变形对上部建筑物具有较大的危害,现有的黄土室内湿陷试验方法和现场浸水试验方法,难以同时满足工程建设对试验结果在经济性、期限和准确性方面的要求。在之前提出的黄土湿陷变形的典型层离心模型试验方法的基础上,以咸阳渭城区布里村自重湿陷性黄土地基为对象,开展了包含地基多个地层的单线法和双线法自重湿陷变形离心模型试验,提出了黄土自重湿陷变形的多地层离心模型试验方法,并与室内湿陷试验和现场浸水试验结果进行了对比;同时分析了Q_2和Q_3黄土自重湿陷的分层变形特征。研究结果表明:多地层离心模型试验结果得到的地区修正系数β_0值与现场浸水试验测得的β_0值相差0.04,其相对误差为2.5%。证明多地层离心模型试验方法可以得到与现场浸水试验相近的结果,且具有费用少、试验周期短的优势,在一定情况下可以取代现场浸水试验进行黄土自重湿陷变形的测定。     

非饱和结构性黄土双轴湿陷试验的离散元分析

为了分析结构性黄土在复杂应力路径(非侧限压缩路径)下浸水和加荷的次序对黄土湿陷变形的影响以及探讨黄土在双轴剪切和浸水时粒间胶结破坏行为,本文应用分层欠压法制备出非饱和结构性黄土离散元试样,进行了单线法(不同增湿路径:一次增湿、逐步增湿)和双线法双轴数值湿陷试验。结果表明:单线法在某偏应力水平下浸水所得轴向湿陷应变大于双线法;当增湿偏应力大于增湿后试样的强度时会产生湿陷破坏。逐步增湿引起的体积变形小于一次增湿试验;逐步增湿比一次增湿胶结破坏点数量少。     

增减湿黄土压缩与湿陷变形特征的探讨

通过湿陷性黄土变含水量情况下的室内压缩试验和分别采用单线法和双线法做的浸水湿陷试验，结合试验曲线分析了湿陷性黄土随含水量变化的特征，总结出黄土的压缩变形与湿陷变形随饱和度以及压力变化的规律，借以描述湿陷性黄土在增减湿过程的湿陷与压缩变形性状以及不同应力路径对黄土变形特性的影响。     

基于割线模量法的黄土增湿变形本构关系研究

分别采用单线法和双线法对原状Q3黄土进行增（减）湿情况下的单轴压缩试验，并利用割线模量法对试验结果进行对比分析。研究结果表明，无论是双线法还是单线法，同一初始含水量下未浸水试样和浸水试样的割线模量与压力关系曲线的斜率虽然存在一定差异，但两者差值都很小，所以可认为两者的割线模量与压力关系曲线平行；割线模量差与初始含水量的关系曲线按指数形式进行拟合比较合理。     

等向应力下原状黄土的压缩及增湿变形特性研究

 用非饱和土三轴剪切渗透仪,在等向应力条件下对原状黄土进行增湿–加载,加载–增湿及加载–增湿–加载3个系列加载增湿路径试验,分析吸力对压缩变形和加载屈服特性的影响,探讨增湿时应力对变形及屈服特性的影响,通过对单线法及双线法的试验结果对比,确认原状黄土的增湿体积变形与加载增湿路径有关,加载及增湿屈服线不具有唯一性,进而提出等向应力条件下原状黄土的弹塑性体变模型。研究结果表明：吸力及应力分别对屈服前压缩及增湿变形特性指标几乎没有影响,而对屈服后的指标皆有明显的影响;单线法与双线法确定的增湿体积变形皆随应力的增大而先增大后减小,峰值点处应力与吸力丧失程度及加载增湿路径无关,且近似等于天然状态土样的初始屈服应力;增湿变形与加载增湿路径有关,单线法的值比双线法确定的值小,差值随增湿程度增大而减小,增湿至饱和时2种方法确定的湿陷变形近似相等。对于相同的塑性体应变,吸力减小屈服线位于加载屈服线之下方,二者随塑性体应变的增大而耦合联动扩大。提出的弹塑性体变模型可以较好地预测不同吸力下的压缩变形,比采用唯一加载湿陷屈服线的模型更好地预测不同应力下增湿变形。     

双线隧道不同布置方式下相互作用影响的地层位移解析

双线隧道开挖引起地层变形的既有理论研究,一般基于单线隧道计算结果直接采用线性叠加进行分析,而忽略了双线隧道之间的相互作用影响。为研究近距离地下工程开挖的相互影响,基于位移控制Schwarz交替法和复变函数理论,结合隧道洞周椭圆化收敛变形边界条件,提出了任意布置方式下双线盾构隧道开挖引起周围地层变形的计算方法。该方法以位移控制边界条件进行求解,体现了双线隧道开挖间的相互作用影响。通过离心试验和工程实例,将基于位移控制Schwarz交替法的复变函数理论解与线性叠加法解答以及实测数据进行了对比验证;针对双线隧道水平和斜交两种不同布置方式进行相关参数分析,获取了双线隧道间距变化引起的地层变形影响规律。结果表明:基于位移控制Schwarz交替法的复变函数方法求解得到的地表沉降曲线与实测值吻合较好,而直接线性叠加法解答存在较大误差。在地层等值线图规律分析中,水平与斜交布置下,两个隧道周围土体等值线图产生较为明显的相互"吸引"现象,隧道上方的土体沉降峰值线均向双线隧道中间倾斜,但随着双线隧道间距增加,"吸引"现象逐渐减弱。研究成果对于近距离双线盾构隧道开挖施工的现场保护措施制定提供一定的理论依据。     

基于离心模型试验的黄土湿陷试验新方法研究

黄土湿陷试验方法主要有室内试验和现场浸水试验两种:室内试验方法,大部分情况试验结果很难反映工程实际;现场浸水试验,试验周期长,费用昂贵,因此需要另辟蹊径。以新疆伊犁强烈自重湿陷性黄土为对象,开展了湿陷特性的离心模型试验,并将离心模型试验成果与现场浸水试验成果以及室内试验成果进行了对比,提出了一个基于离心模型试验的黄土湿陷试验新方法。研究表明:黄土湿陷的离心模型试验同样可以采用双线法和单线法进行,离心模型试验得到的侧压力系数变化规律同室内试验得到的侧压力系数变化规律相一致,通过离心模型试验求得的修正系数β_0值与现场浸水试验得到的值相近,证明了基于离心模型试验的黄土湿陷试验新方法可以得到与现场大型浸水试验相近的结果。     

浅谈湿陷性黄土的湿陷起始压力试验

对湿陷性起始压力的试验方法（单线法，双线法）做了分析说明，阐明了单，双线法各自的优缺点，提出了在双线法试验中应注意的几个方面：1）加荷等级的选取；（2）两个试样在第一级压力下产生变形的调整；3）原状土样在开土时应注意的几个环节，并介绍了双线法试验结果的简单修正方法，对在试验中较准确地提供湿陷起始压力数值有一定的参考价值。     

土坝浸水变形分析

本文提出了一种在有限元计算中考虑土坝浸水变形的方法。与常用的Nobari方法相比,主要有两方面的改进:①用更能反映浸水变形特性的双屈服面弹塑性本构模型来代替邓肯模型;②用增量法求浸水变形,克服全量法带来的若干缺点。     

非饱和填土(黄土)的湿化变形研究

 为探讨非饱和路堤填土湿化变形规律,应用非饱和土三轴仪,对干密度为1.7和1.8 g/cm3的重塑黄土进行24组剪切试验,控制净室压力为50,100和200 kPa,控制吸力为0,50,100和200 kPa。采用2种简化的模型和双线法分析湿化变形,给出应用线性简化模型和双曲线模型计算湿化变形的公式,并确定公式中的参数取值。通过分析2种模型计算的湿化变形发现,干密度对湿化变形影响很大,因此提高路基压实度可以有效地控制湿化变形。     

粗粒料三轴湿化颗粒破碎试验研究

颗粒破碎是引起粗粒料湿化变形的重要因素，有必要对其进行深入研究。利用改进的应力控制三轴仪，对坝的粗粒料进行不同围压和湿化应力水平下保持应力水平不变的三轴湿化变形试验，同时对湿化前后的试样进行颗粒分析试验。依据试验结果，分析湿化颗粒破碎的原因，得到湿化变形最及Hardin的颗粒破碎指标表示的颗粒破碎量。对粗粒料湿化变形和湿化颗粒破碎试验结果的分析表明：湿化变形与围压及湿化应力水平有关；湿化引起颗粒破碎，对颗粒级配曲线有较大的影响，湿化前后级配曲线的颗粒累积百分比的差值随粒径呈驼峰状分布，驼峰位于25％含量粒径左右；湿化引起的颗粒破碎使得级配曲线的曲率系数、不均匀系数和60％含量粒径减小；湿化颗粒破碎随着围压和湿化应力水平的增加而增加；湿化变形与湿化颗粒破碎之间有很好的相关性，湿化轴变与湿化颗粒破碎近似成线性关系；湿化变形的基本规律可以根据湿化颗粒破碎规律加以解释。     

压实红黏土的湿化变形试验研究

为模拟路基土体在湿化与交通荷载耦合作用下的变形规律,对传统湿化变形试验方法进行了改进,并研制出一套改进后的湿化变形试验装置。认为湿化变形是由基质吸力丧失而产生,由此推导出丧失基质吸力与湿化变形的定量关系。利用改进的装置研究了红黏土的湿化变形规律及其湿化变形模量。结果表明,红黏土的初始压实状态对其变形影响显著,变形过程可以分为启动、加速和稳定三个阶段。未湿化试样的变形主要发生在启动阶段,而湿化试样的变形则主要发生在加速阶段。     

基于Trapdoor试验的双线隧道地表沉降预测公式探讨

城市隧道开挖引起的地层扰动不可避免。为了探讨双线隧道间相互影响以及可靠的地表沉降预测方法,利用课题组开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)模型试验装置和钢棒相似土构建二维试验条件,通过沉陷门下沉模拟隧道开挖变形。先通过单Trapdoor试验获取表面沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖地面沉降Peck公式参数。再进行双Trapdoor试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道地表变形,并与双Trapdoor模型试验结果进行对比。结果反映,在埋深较大、隧道间距较小的情况下,沉降曲线较早的由双峰形态过渡到单峰形态,从而利用模型试验数据划分了两种形态的大致范围。引入了峰值修正系数和间距影响系数对叠加公式进行修正,建立了基于模型试验数据的双线隧道地表沉降叠加修正公式。     

粗粒料湿化变形特性研究

粗粒料作为建筑材料广泛使用于大坝、路基等变形控制要求较高的基础设施建设中,其中,使用过程中的湿化变形尤为重要。通过分析粗粒料单线法湿化试验数据发现,湿化体变与湿化轴变的比值k、平均主应力p和广义剪应力q三者满足扭面关系。当k恒定时,此扭面变为p-q平面内一条经过原点的直线。利用上述发现推导出了k的计算公式,其形式为q/p的对数函数。利用该文提出的湿化体变与湿化轴变比值的计算方法和湿化轴变与湿化应力水平的双曲线关系,拟合了三轴湿化试验数据,发现该文给出的计算湿化变形的方法不仅能够体现湿化体变的湿缩现象,还能体现湿胀现象,而且模拟值与试验数据拟合度较高。     

某板岩粗粒料湿化特性三轴试验研究

对某板岩粗粒料进行了大型三轴湿化变形试验,分析了湿化体积应变、湿化剪应变等随围压、应力水平变化关系。试验结果表明：湿化体积应变、湿化剪应变随着围压增大或应力水平的提高而增大。利用试验结果研究了沈珠江湿化变形模型对试验所用的板岩粗粒料的适用性。结果显示,沈珠江模型不能满意地反映湿化体积应变,但是,能较好地反映湿化剪应变与应力状态的关系。分析湿化后剪切强度性质,发现不同应力水平下湿化对粗粒土的强度指标影响很小。     

压实土体的部分湿化计算方法探讨

即使在很小的应力作用下,土体湿化后也会有变形;大部分土体的湿化并没有达到饱和状态,处于部分湿化状态,因此湿化计算有必要解决初始湿化变形和部分湿化变形。将初始湿化变形、土体的刚度参数、强度参数视为湿化程度的函数,考虑渗流过程的影响,从而将传统只能计算干态和湿态的计算方法推广,能够考虑初始湿化变形和湿化变形过程。介绍相应的计算理论,编制相应的计算程序。利用该模型可以比较好地解决高填方工程中的应力路径和湿化路径问题,并应用该方法模拟巫山污水处理厂高填方高压实土体的湿化试验过程,计算湿化变形随时间变化的关系。计算结果与湿化试验曲线吻合较好,证明该方法的可行性。     

复杂应力下强风化软岩湿化变形试验研究

强风化软岩用于高等级公路路基填筑时，压实特性和湿化变形特性是评价填料性能的主要指标。对填料在不同压实度下进行承载比试验，试验结果表明，承载比值随填料压实度的增大而增大。利用室内三轴剪切仪对强风化软岩进行干、湿双线平行试验和在复杂应力状态下不同压实度的湿化变肜认验，试验结果表明，填料在压实度为90％且有较大的偏应作用下，湿化不仅产生较大的附加轴向应变，而且还能引起相当大的附加体积应变和偏应变。因此，提高路基填士的压实度是减少湿化变形的关键因素。     

拓宽黄土路基湿化破坏机制模型试验研究

 为研究拓宽黄土路基浸水湿化破坏机制与模式,在土工离心机上设计并安装位移量测系统,以西安—潼关高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型;针对浸水湿化后黄土拓宽路基的沉降变形规律和破坏形式进行研究,基于试验结果开展高填方黄土路堤破坏机制的讨论。研究结果表明,拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性影响极为显著,在地下水位较浅处的地带,强降雨天气或地下水位骤升所引起的拓宽路基荷载下黄土地基的局部失稳会极大威胁上部拓宽路基的安全,浸水破坏滑裂面的形成是一个渐进破坏过程。由于地基局部湿软,抗剪强度降低,地基的起始剪切破坏发生于老路坡脚处,一旦产生过大的变形量将会引起整个路基自上而下的滑移。地基破坏时的滑动面近似为圆弧状,建议采用裂隙圆弧法对拓宽荷载下地基进行稳定性评价。试验结果还表明,新老路基拼接带土体中的加筋材料起到裹附作用,可增强路基的板结效果,形成有效的土拱效应,这样就充分利用路堤填料本身的刚度,调整地基的沉降变形。