动、静荷载预压密后土压缩性状的对比研究

在侧限条件下,对物理性质相同的土分别采用静力和冲击作用产生相同的预压密,对预压密后的土样进行高压固结试验,对比研究压密程度相同但成因不同的预压密后土的压缩曲线、前期固结压力和压缩指数。结果表明,相同预压密的土,压缩后土的压缩指数相近,与预压密的成因无关。而压缩曲线和前期固结压力则因土类而异,经历相同预压密后,不饱和粉质...     

饱和软粘土的再固结性状研究

围绕“动静结合排水固结法”课题,通过室内试验研究饱和软粘土在冲击荷载作用下的再固结性状,重点分析排水条件对土体固结和再固结的影响,指出孔隙压力升高与再固结体应变之间的唯一性关系。提出再固结体积压缩系数和再固结压缩指数的概念并给出其确定方法。对冲击荷载作用后软土地基沉降计算方法进行讨论,包括多遍冲击和部分排水条件的情形,并给出试验验证。     

淤泥质粘土在冲击荷载下固结机理研究及应用

越来越多的理论研究和工程实践表明，动力排水固结法加固淤泥质饱和软粘土地基是行之有效的。其实质是在淤泥质饱和软粘土层上铺设渗透性能好的素填土或碎石土，在冲击能作用下形成“硬壳层”，该硬壳层充当冲击能量向深部饱和软粘土传播应力的载体，土体中被冲击荷载激发出来的孔隙水沿着布置在软土地基中的空间排水网络排出，土体得以固结，强度提高。围绕动力排水固结法加固淤泥质饱和软土地基的加固机理和施工工艺这一课题，利用土动力学方面的分析手段进行了如下系统的研究：(1)评价了广西钦州港淤泥质饱和软粘土的工程特性，并对强夯处理前后土的物理力学指标之间的相关关系的变化作了比较。提出了室内动力固结试验装置的设计思路，并验证了改造后的动力固结装置模拟现场动力排水固结施工的可行性。在室内试验的基础上，对冲击荷载作用下的饱和软粘土的冲击应力、孔压和变形规律进行了系统的研究，提出了饱和冲击能量、合理冲击击数、冲击遍数、冲击能量大小和施加顺序等施工工艺要素的确定方法。(2)就排水措施的使用、不同固结状态以及固结围压大小几个方面对原状土样和重塑土样在冲击荷载下的动态响应特性的影响进行室内试验，发现原状土样与重塑土样在动态响应上的异同，指出由于软土具有一定的结构性，不能完全依赖重塑土试验来研究软土的动力特性，但重塑土表现出的一般的规律性对原状土的研究具有重要的参考价值。(3)通过室内试验的研究发现：淤泥质饱和软粘土在冲击荷载作用下孔隙水压力符合双曲线型发展模式，而轴向变形的发展模式用对数-双曲线型式加以拟合则更趋合理。并且给出用与切线模量相关的标准确定加工硬化型应力-应变关系曲线的破坏点的方法，提供了利用任意固结度下的应力路径求解不排水抗剪强度的计算公式。(4)引入双屈服面弹塑性本构模型和动态形函数的概念，用显示积分法求解Biot动力固结有限元方程，编制了相应的计算程序DCFEM，对单击荷载下饱和软粘土的动态响应特征进行数值模拟。计算结果表明，应力波在土体中是按竖立的椭球面传播的，数值计算结果、室内试验结果与现场测试三者之间较为吻合。(5)对本文研究成果进行总结，按照本文室内试验结果，结合已有的成果，给出了动力排水固结法加固淤泥质饱和软粘土地基的加固机理和施工工艺。     

南京河西地区软土次固结特性试验研究

基于南京河西地区淤泥质粉质粘土的原状、重塑土样的分级加栽一维次固结试验,研究分析了结构性、荷载对软土蠕变、次固结特性的影响.经过试验分析表明:河西地区淤泥质粉质粘土的蠕变变形具有逐渐衰减的特点;由于结构性的影响,原状样的次固结系数大小受到荷载的影响,并得到两者之间的经验关系;而重塑土样次固结系数要小于原状土样,且不受荷栽影响.由于受粉粒含量和塑性指数的影响,该地区淤泥质粉质粘土的次固结特性属于低-中等.     

冲击荷载作用下饱和软粘土的一些性状

在己有对饱和软粘土再固结性状研究的基础上，重点讨论饱和软粘土在偏压应力状态下的再固结性状、土性及塑性指数对再固结变形的影响、冲击荷载作用下超固结土的孔压和变形性状、残余孔压与剪应变之间的相互关系及其变化机理、扰动固结问题以及偏压应力状态下地基土沉降和强度计算等问题。     

工程降水引起的前期固结压力增长对软土工程性质影响的试验研究

本文通过cu试验，以上海第三层淤泥质粉质粘土和第四层淤泥质粘土为试验对象，研究了工程降水引起的前期固结压力的增长对软土工程性质的影响。试验结果表明降水后的土体，其内聚力有较大程度的提高，内摩擦角则基本不变，而且在相同的应力水平下，与降水前的土体相比，表现为较小的应变和变形。     

萧山软粘土一维固结系数非线性研究

根据广泛采用的e-lgσ′和e-lgkv关系推导出饱和软粘土非线性固结系数的表达式,该式反映了有效应力、孔隙比等因素对固结系数的影响。在固结过程中,利用可以测量孔压并在固结完成后可进行渗透试验的GDS先进固结试验系统对饱和的萧山软粘土进行一维固结试验,得到了压缩指数和渗透指数。利用非线性理论进行计算并与试验结果进行对比分析,发现土体在固结过程中固结系数是呈现非线性变化的。     

初始含水率对粉质粘土压缩特性的影响研究

以粉质粘土为研究对象,以不同初始含水率为控制条件,对粉质粘土做标准固结实验,研究不同初始含水率对粉质粘土压缩特性的影响,结果表明,对于土的压缩e-p曲线,初始含水率低的e-p曲线在初始含水率高的e-p曲线上方,在100~400kPa内,通过定义孔隙指数I可以把不同初始含水率的I-lgp曲线大致归化于一条曲线上;在12.5~100kPa,初始含水率对土的压缩性能影响较大,在100~400kPa内,初始含水率对土的压缩性能影响较小;初始含水率与压缩系数大致呈线性关系,但随着压力的增大,初始含水率对土的压缩系数的影响逐渐变小。     

K_0固结粉质黏土非共轴特性试验研究

为研究主应力轴定向旋转条件下K_0固结饱和粉质黏土的强度特性和变形特性,利用GDS三轴试验系统,进行K_0固结饱和粉质黏土三轴定向剪切试验,研究不同大主应力方向角β时K_0固结饱和粉质黏土的应力–应变发展规律及应力–应变非共轴现象。结果表明:当β45°时,K_0固结粉质黏土表现为轴向压缩变形为主,其抗剪强度随着β的增大而增加;当β=45°时,试验变形以扭剪变形为主;当β45°时,试样轴向由剪缩变形转换为剪胀变形,径向和环向表现为挤缩变形,其抗剪强度随着β的增大而减小,土体抗剪强度最大值出现在β=60°时,而非纯扭剪试验β=45°时。K_0固结粉质黏土在τ_(zθ)/σ_(c0)-(σ_z-σ_θ)/(2σ_(c0))平面上强度包络线近似呈抛物线形。除纯扭剪试验外,其余组试验结果表明K_0固结粉质黏土应力–应变关系表现出明显的非共轴现象。上述研究成果为复杂应力路径条件下K_0固结饱和粉质黏土的力学特性及其本构关系研究提供了科学依据。     

地铁列车荷载作用下隧道周围土体的临界动应力比和动应变分析

通过南京地铁三山街站隧道周围淤泥质粉质粘土进行应力控制的循环三轴试验，研究了列车循环荷载作用下淤泥质粉质粘土的动应变发展情况，充分考虑了土体固结状态、固结比、轴向循环压力的大小及频率对动应变的影响．得到了淤泥质粉质粘土的临界动应力比和动应变随振动次数、加载频率和围压及固结状态而变化的规律，对地铁隧道的设计具有重要参考价值。     

侧限条件下冲击作用对黏性土变形与强度性状的影响

在侧限条件下,对不同饱和度的黏性土进行不同能量的冲击,对冲击后的土样进行侧限压缩试验和直剪试验,研究冲击能量与冲击后土的密度、压缩曲线、压缩模量和强度参数之间的关系,得到了一些有益的认识.     

确定前期固结压力的一个简单数学模型

前期固结压力是判断土应力历史的最常用指标。为能够更加准确地确定前期固结压力,首先将超固结土压缩线上曲率最大时所对应的竖向应力引入到单对数坐标中,建立正常固结土和超固结土统一的一维压缩线方程。然后,基于该方程严格推导出前期固结压力的计算式。该计算式是一个显式函数,无需采用编程计算,且只需土的压缩指数Cc及一维压缩线的渐进线在单对数坐标中的纵轴截距N两个常见参数,便于工程师应用。最后,通过两个算例验证所提数学模型的合理性。     

不同加载路径下砂岩破坏模式试验研究

 鉴于以往对岩石不同加载路径下破坏模式综合研究的成果较少,采用MTS815刚性伺服试验机,对砂岩岩样分别进行单轴压缩、常规三轴压缩和三轴峰前、峰后卸围压4种不同加载路径下的试验,研究砂岩岩样在不同加载路径下的破坏模式,并对砂岩岩样破坏前、后各能量指标进行计算,采用能量耗散分析的方法探讨不同加载路径下砂岩岩样存在多种破坏模式的原因。研究结果表明,在单轴压缩试验中,砂岩岩样的破坏模式以劈裂破坏为主,单剪破坏为辅。常规三轴压缩和峰后卸围压试验,围压较低时砂岩岩样多发生单一剪切或劈裂破坏;围压较高时,砂岩岩样多发生二者组合破坏。三轴峰前卸围压,围压相对较低时,砂岩岩样多发生剪切与横向剪切组合破坏;围压相对较高时,砂岩岩样多发生劈裂与剪切组合破坏。随着围压的增加,常规三轴压缩试验中,砂岩岩样更易发生剪切破坏;而对于三轴峰前、峰后卸围压试验,砂岩岩样发生剪切破坏呈先增加后降低的趋势。不同加载路径下岩样破坏模式与岩样破坏前、后能量指标数值存在一定的对应关系,各能量指标数值较小时,岩样多发生单一破坏模式,且破坏后形成的块体相对较完整;各能量指标数值较大时,岩样多发生组合破坏模式,且破坏后形成的块体相对较破碎。     

粘性土剪切带破坏研究

压实粘性土是静水压力和应变率相关性材料,在低围压下表现出软化现象,在高围压下表现出硬化现象.在同一含水率,不同围压下粘性土随周围压力的增大,同一轴向应变所对应的偏应力也越大;压实度一定时,含水率越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,粘性土的抗剪强度越弱;含水率一定时,压实度越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,抗剪强度也越大.利用TSZ10-1.0型应变控制式三轴仪,对四川绵阳地区粘性土进行了常规三轴压缩试验,研究了不同围压和含水率下粘性土的应力-应变关系、抗剪强度指标,并对粘性土的剪切带破坏进行了拟合分析.     

湿喷桩施工中饱和粉土的触变性研究

针对某高速公路软基处理中出现的湿喷桩下沉现象,通过埋设孔隙水压力传感器和土压力传感器,比较湿喷桩施工桩周土的水平向土压力和超孔隙水压力的大小关系,提出湿喷桩下沉的判别方法。根据现场静力触探试验、取土样和室内土力学试验结果,分析湿喷桩施工扰动下饱和粉土的触变性,粉土强度随时间延长而增加。     

天然沉积粉质土压缩特性研究

采用自由活塞薄壁取土器自地表至深度70m取得不扰动原状粉质土样,通过一系列物理力学试验,对比分析了天然沉积粉质土与天然沉积粘性土的异同。明确了位于塑性图A线下方的粉质土的重塑压缩性状可以用孔隙指数进行归一化,其孔隙指数和固结压力的关系与基于塑性图中位于A线上方的粘性土试验数据提出的固有压缩曲线一致。但是,天然沉积粉质土的天然沉积状态线位于普通粘性土的天然沉积压缩线的上方。结果表明,天然沉积粉质土比天然沉积粘性土有更高位的结构,灵敏度更高,更易于受到取样扰动的影响。     

Laboratory evaluation of the behavior of a geotextile reinforced clay

To evaluate the behavior of cohesive soil reinforced with a geotextile, 144 unconfined and 72 unconsolidated–undrained (UU) triaxial compression tests were conducted. The moisture content of soil during remolding, relative compaction, soil type, confining pressure, type and number of geotextile layers were all varied so that the behavior of the sample could be examined. The results provide evidence that as the moisture content increases, the peak strength of both the reinforced and unreinforced samples decreases and the axial strain at failure increases. Moreover, with increasing relative compaction the peak strength of the sample and axial strain at failure increases, whereas the peak strength ratio decreases. The peak strength ratio is the ratio of the peak strength of the reinforced samples to that of the unreinforced samples. For soils with low plasticity indices the main cause of the increase in the strength is the increase in the cohesion of the reinforced sample. However, in soils of higher plasticity index, as the number of geotextile layers increases, the internal friction angle of the reinforced samples increases.     

加载速率和围压对煤能量演化影响试验研究

借助TAW-2000型电液伺服岩石力学试验系统进行了不同加载速率和不同围压下煤样的单轴压缩和三轴压缩试验,研究了加载速率和围压对煤样能量耗散特征的影响规律,探讨了煤样耗散应变能转化速率随加载速率和围压的变化规律。研究表明:单轴压缩试验第Ⅰ阶段试件的弹性应变能随加载速率的增加呈现先增大后减小的特点,耗散应变能转化速率均处于较低水平,且与加载速率呈负相关,第Ⅱ阶段耗散应变能随加载速率的增加也呈先增大后减小的趋势,各煤样耗散应变能转化速率的最大值均出现在峰值点或峰后轴向应力陡然跌落点。耗散应变能转化速率对围压十分敏感,围压越大,耗散应变能的转化速率也越大,煤样变形损伤越快。     

Experimental investigations on suffusion characteristics and its mechanical consequences on saturated cohesionless soil

The characteristics of suffusion and its mechanical consequences on saturated cohesionless soil with different initial fines contents at various stress states are presented in this paper. A series of seepage tests is performed by constant-flow-rate control mode with the measurement of the induced pore water pressure difference between the top and bottom of the tested specimen under the isotropic confining pressure. Back pressure is maintained constant in the tested soil specimen to ensure fully saturated soil condition. Cumulative eroded soil mass is continuously recorded by a consecutive monitoring system. Suffusion induced axial strain and radial strain of the 70mm-in-diameter and 150mm-in-height specimen is recorded during the seepage tests. The gap-graded cohesionless soil, which are assessed as internally unstable by existing evaluation methods, are tested. The mechanism of suffusion is demonstrated by the variation of hydraulic gradient, hydraulic conductivity, percentage of cumulative fines loss and volumetric strain during suffusion. The parametric study on the influence of two variables, effective stress level and initial fines content, on the mechanism of suffusion is elaborated. The mechanical consequences of suffusion are evaluated by conducting monotonic drained compression tests on the eroded specimens. Companion specimens without suffusion are tested for comparison purpose. The test results reveal that with the progress of suffusion, hydraulic gradient would drop and hydraulic conductivity would increase. Large amounts of fines are eroded away and correspondingly, contractive volumetric strain occurs. The larger effective confining pressure would lead to the less extent of suffusion. With larger initial fines content, more fines would be eroded away. The monotonic compression tests indicate that suffusion would cause the reduction of the soil strength at the major stage of drained shearing.