高应力下重塑黄土蠕变特性试验

以延安地区黄土高填方填筑体为研究对象,进行了控制含水率和压实度的高压固结蠕变试验。分析了初始含水率、压实度、固结压力等因素对重塑黄土蠕变特性的影响。使用对数函数对试验结果进行拟合,得到了适合描述延安地区黄土高填方填筑体工后沉降的蠕变模型。试验结果表明:减小初始含水率或增大压实度,能在一定程度上降低土体的蠕变量,从而更好地控制高填方工程的工后沉降。固结压力越大,试样达到稳定所需的时间越长,最大固结压力(2 400 kPa)时,蠕变稳定时间是低固结压力(100 kPa)时蠕变稳定时间的4倍左右。该本构模型能够较好地反映出延安地区黄土高填方填筑体的蠕变特性。     

结构性对压实黄土侧限压缩特性的影响

对一定试验含水率及干密度下具有不同结构性(排列)的压实黄土试样进行侧限压缩试验,分析制样含水率引起的结构性变化对不同试验含水率压实黄土侧限压缩特性的影响,探讨压缩性指标与初始结构性参数之间的关系。以饱和压实黄土的压缩曲线为基础,通过引入反映结构性影响的初始结构性参数,提出压实黄土压缩曲线的表达式,根据此表达式可以确定湿载耦合时压实黄土的压缩变形。研究结果表明:制样含水率引起的结构性变化对压实黄土的侧限压缩特性有一定的影响,影响程度随试验含水率增大而减小,对饱和压实黄土压缩特性几乎没有影响;压实土的初始结构性随制样含水率的增大或试验含水率的减小而增强,弹性指数基本上不受结构性的影响,结构屈服压力及压缩指数皆随初始结构性参数增大而增大。在不同的试验含水率及制样含水率下,压缩指数及结构屈服压力与初始结构性参数之间皆有良好的归一化非线性关系,且可用以饱和压实黄土的压缩性指标为参照状态的双曲线来描述。     

黄土丘陵沟壑区压实回填土地基沉降计算方法

沟谷型黄土高填方工程地基沉降控制问题既是重点也是难点,针对黄土丘陵沟壑区压实回填土地基沉降计算方法研究较少。通过室内人工配制试样与回填场地原位探井取样开展了一系列室内高、中、低压侧限压缩固结试验,探究了压实回填土的变形特性,基于割线模量法与分层总和法研究路径的不同提出了一种改进的沉降计算方法,对比分析了填筑体在不同计算方法下的最终沉降量差异。试验结果发现,采用基于Gunary模型非线性垂直压应力-压应变关系表示的割线模量法,计算所得的最终沉降量数值比分层总和法计算值偏小,两者偏差在4.8%之内。压实回填试验场地的实测压实度基本稳定在(70±5)%,通过提出的计算方法预测回填场地33 m深填方填筑体在水环境未变化时产生的总压缩固结沉降变形量为1523.2 mm,填方区的地基沉降量非常大,填方区的基础设施建设应在地基充分固结变形稳定后,同时,高填方施工应严格控制压实度,努力提升施工质量。该计算方法是对割线模量法沉降计算体系的有益补充,其计算结果可供实际工程建设参考。     

改进的分层总和法在黄土地区高填方地基沉降变形中的应用研究

黄土高填方沉降变形控制是工程建设的重点和难点。通过室内侧限压缩试验和加湿试验,总结了重塑黄土在自重应力和含水率变化下的变形特征。基于分层总和法的思想,引入了Gunary模型和割线模量法,将黄土高填方地基的沉降分为荷载引起的施工沉降和含水率变化引起的施工后沉降,并提出了黄土高填方地基沉降变形的计算方法。结合实际工程背景,预测了高填方工程的沉降变形。结果表明：黄土高填方沉降的主要来源是施工期荷载引起的沉降;随着填土高度的增加,工后沉降占总沉降的比例逐渐增大;在最优含水率条件下,当施工期压实度达到95%以上时即可完成土的排气固结,施工后期为土的排水固结;压实度的控制对高填方工程至关重要;该研究成果丰富了黄土高填方地基沉降变形的计算理论,为黄土高填方工后沉降和湿陷性沉降的研究提供了理论依据,并对黄土高填方工程的施工及工后沉降控制具有一定的参考价值。     

山区机场高填方边坡滑移过程时空监测与稳定性分析

高填方边坡稳定问题是目前岩土工程界研究的热点,也是尚未解决的一个难点。通过对某山区机场3#高填方边坡滑移变形过程进行监测,首次对这种高填方边坡变形全过程及机制进行时空综合分析;根据推测滑移面位置对滑带土强度参数进行反演分析,同时,采用有限元软件对高填方边坡原地基处理、填筑体压实度、地下水水位升降及加筋等与边坡稳定性的关系进行研究。结果包括:(1)山区高填方边坡变形以沉降为主、兼有明显水平侧向位移,时间演化的三阶段和空间裂缝发展的规律明显,属于典型的人工加载的"后推式"滑坡类型;(2)填筑土体或原地基土体中相对软弱夹层一般最先发展为滑移面,地下水位上升可显著降低滑带土黏聚力和边坡稳定系数;(3)提高填筑土体压实度、降低水位、设置土工织物均能有效提高边坡的稳定性,但原地基处理合格与否直接决定其上部高填方边坡能否稳定;(4)初步提出高填方边坡变形控制建议和稳定性评价标准,可供高填方规范编制和工程实践参考。     

冲击压实技术在高速公路路基施工中的应用与研究

基于冲击压路机在含石量很高（60％-70％）的土石混填高填方路基施工中的应用实践,对路堤的沉降变形、干密度、孔隙比以及影响深度进行试验研究。阐述高含量土石混合料的特性、土石混填路基施工工艺及质量评价控制指标,进一步分析高含石量土石混合料在冲击压路机冲击碾压作用下压实的工作特性和作用机制。研究结果表明,冲击压实技术用于高填方高路堤的压实施工不仅可明显改善填料的压实质量,而且由于冲击碾压后路堤产生压缩沉降,对减少路堤施工后的沉降也有明显的效果。     

高填方地基沉降离心模型试验研究

以西南地区某机场为工程背景,用离心模型试验研究高填方地基的沉降变形特征。试验结果表明,高填方地基填筑体的沉降变形特征为＂沉降小,压实快＂,沉降主要发生在施工期,工后期的沉降约为总沉降的10%左右。     

碎石土高填方填筑体变形数值模拟

碎石土压实后具有强度高、变形小、渗透性好的优点,在高填方路基填筑中得到广泛应用。以贵阳龙洞堡机场飞行区扩建工程高填方体为工程背景,通过数值分析手段模拟高填方体在不同施工工况下的变形情况,结合压缩蠕变试验的分析结果,对高填方体的路基压实度控制和变形规律研究有着重要的参考价值。     

压实膨胀土吸湿体变特征的试验研究

使用不同初始状态的压实膨胀土,笔者在单轴固结仪上开展了不同加载路径下的吸湿变形试验。初始状态由含水率和孔隙比控制;加载路径分为两种:1无荷状态下浸水吸湿→加载压缩→卸载回弹;2加载压缩→浸水吸湿→卸载回弹。结合膨胀土双孔隙结构模型分析,得到以下结论:(1)压实膨胀土的自由膨胀变形会明显地随着初始含水率、孔隙比的降低而增大;(2)应力状态对压实膨胀土浸水吸湿变形特征有很大影响:无荷状态下浸水吸湿表现出明显的膨胀,而当上覆荷载较大时(本文为200 k Pa),则表现出明显的湿陷(压缩)变形;(3)两种加载路径下,初始含水率对膨胀土的吸湿变形都有显著的影响,初始含水率越小,浸水后变形(膨胀或压缩)量都越大;初始孔隙比对无荷状态下吸湿后膨胀土的压缩指数和回弹指数影响很小;(4)膨胀土双孔结构中,"团粒结构"的吸力(含水率)状态会对"宏观孔隙"的变形产生较大影响,吸湿过程中吸力增量越大,宏观孔隙的变形越大。     

路基高填方土石混合填料快速填筑施工技术探索

结合实际,以某高速公路工程填方路基施工段为背景,对路基高填方土石混合料快速填筑施工技术进行探索,主要从土石混合料的特点、施工工艺、施工过程的质量控制多方面内容对工程实际进行概括,通过实践可知,合理的确定施工工艺与技术参数标准,对提高路基压实度与沉降指标有重要作用,该技术值得推广使用。     

浸水对击实黄土的压缩变形影响的试验研究

回填地基或路基在施工运营后产生沉降变形往往与浸水有关。通过对轻型和重型击实黄土的试验研究,分析比较了浸水和不浸水条件下击实黄土的压缩变形随压力变化的规律,定义了浸水压缩变形影响系数,通过该系数反映击实黄土的水稳定性,结果表明,重型击实土的水稳定性优于轻型击实土,当击实土的含水量为相应击实能对应的最优含水量时,无论是轻型击实土或是重型击实土均表现良好的水稳定性;含水量低于最优含水量时,压实黄土遇水膨胀软化,水稳定性差;含水量高于最优含水量时,压实黄土遇水不膨胀,但浸水压缩变形影响系数仍较最优含水量试样的值要大些。     

基于细观数值试验的非饱和土石混合体力学特性研究

 从土石混合体细观结构出发,融合细观结构模型生成技术、主–从接触面模型及非饱和土渗流与强度理论,建立非饱和土石混合体的细观数值模拟方法。通过与非饱和土石混合体室内试验结果进行对比,验证所建立的细观数值模拟方法的可行性和合理性。利用该细观模拟方法,分析土–石界面接触特性、含石量及饱和度等因素对非饱和土石混合体力学特性与破坏机制的影响。结果表明：(1) 非饱和土石混合体在低围压下表现出明显的剪胀性,且受含石量和饱和度影响显著;在较高围压下基本上表现为剪缩变形,随含石量的增大其剪缩变形减小,饱和度对剪缩性的影响较小。(2) 土石混合体的峰值强度和变形模量随土–石界面摩擦因数的增大呈非线性增长,在界面摩擦因数大于0.6以后,两者基本趋于稳定值。(3) 含石量越大,非饱和土石混合体的峰值强度和变形模量越大,应变硬化特征更为显著,在含石量增加到58%后峰值强度和变形模量趋于稳定值。在低围压下剪胀变形随含石量的增加而增大;在较高围压时,剪缩变形随含石量的增大而减小。(4) 饱和度越大,基质吸力越小,非饱和土石混合体的峰值强度越低,但变形模量变化不大。     

不同起始饱和度条件下黄土湿陷性的试验研究

通过常规室内试验和变含水量固结试验,从起始饱和度的角度对黄土的湿陷性进行研究,分析土体在不同起始饱和度条件下压缩变形和湿陷系数与压力的关系,目的在于探寻荷载和水的变化对黄土湿陷性的影响。     

构度指标与黄土力学特性指标的关系研究

西北地区基础设施建设涉及地基、边坡、洞室、支护及环境等岩土工程,由于黄土对水敏感性、特有结构性及结构强度,常因黄土的结构性损伤及结构强度遇水衰减而产生许多岩土工程问题,如:“基础不均匀沉降、边坡滑坡、洞室工程塌方、支护位移变形、围岩稳定性及岩土生态环境问题”,这些岩土工程问题都与黄土的力学性质有关,且黄土的力学特性起主要作用。构度指标反映了土的初始结构性,是个基本物性指标,本文主要研究构度指标对黄土力学特性指标的影响。研究表明:构度指标随压缩系数增大而减小,随压缩模量增大而增大,随湿陷系数增大而增大;在处理黄土工程问题、分析黄土力学特性等方面,构度指标具有很好的实用性、合理性。     

原状黄土高压固结试验研究

运用从延安新区工程建设现场取得的Q3原状黄土,开展了控制不同含水量的高压固结实验,得到了其压缩系数、压缩指数与压缩模量,并分析了Q3黄土的变形特性参数与上部垂直压力和含水率的关系,结果表明:压缩系数与压缩指数都随着含水量的增大而增大,当土体受到的垂直压力与含水率比较大时,压缩模量有先增大后减小的趋势。     

一种新型土壤强固剂加固红土试验研究

土壤强固剂是一种新型的加固土体复合材料。文中通过室内击实、直剪以及无侧限抗压强度对比试验 ,分析了一种新型土壤强固剂对云南红土的加固效果。试验结果表明 :这种新型土壤强固剂对红土样的最大干密度基本无影响 ,但可提高红土样的最优含水量 ,特别是抗剪强度和无侧限抗压强度都有显著提高 ,强度加固效果系数都大于 1,变形加固效果系数都小于 1,其加固效果优于粉煤灰。证明这种新型土壤强固剂能够显著改善土体性能 ,减小变形 ,提高土体的承载能力。     

昆明泥炭土工程性质原生各向异性试验研究

基于一系列室内试验结果,系统分析了昆明泥炭土原生各向异性对固结变形、抗剪强度和渗透性质的影响,并从分析泥炭土特殊组分入手,探讨了其工程性质原生各向异性的产生机制。试验结果表明:高分解度泥炭土水平向与垂直向表现出来的变形特性差异不大,θ=45°方向土样在固结压力p较小时压缩模量E_s及固结系数C_v较小,但当p增大到一定程度时,3个方向的变形特性趋于一致;分解度低的泥炭土更多呈现变形各向同性。抗剪强度方面,不含或含微量残余纤维的高分解度泥炭土抗剪强度原生各向异性程度较弱,主要体现在粘聚力上,内摩擦角的差异较小,且抗剪强度各向异性程度随着腐殖质含量增多而减弱;残余纤维含量多对泥炭土的强度各向异性能起增强作用。渗透特性方面,渗透系数k随切样角度θ增大而增大,即泥炭土水平方向的渗透性比垂直方向的强。泥炭土的各向异性机制复杂,在导致各向异性效应方面,矿质土颗粒、腐殖质及残余纤维产生了不同的效果。     

基于静载试验的土石混填路基压实度 检测新方法

 针对现有路基压实度检测方法的局限性与不足，首先，利用土石混填路基在受载前后岩土颗粒体积不变的特性，建立出土石混填路基孔隙率的变化模型，导出土石混填路基变形模量的变化关系；其次，将土石混填路基视为半无限弹性空间，并考虑路基在荷载作用下变形模量发生变化的特征，引进分级加载的思想，导出基于布辛奈斯克解的土石混填路基在竖向荷载作用下的变形或沉降计算方法；然后，将土石混填路基初始孔隙率与荷载–位移曲线建立关系，从而提出基于静载试验的土石混填路基压实度检测新方法；最后，将现场试验数据与基于理论公式进行拟合分析，其结果与传统方法较为接近，新方法具有可行性与合理性。     

重复加卸载条件下全风化泥质砂岩累积变形与湿化规律试验研究

 全风化泥质砂岩强度低,遇水后易崩解、软化,表现出与一般填料不同的工程特性。采用X射线衍射试验分析土样矿物成分,采用压缩试验和平板荷载试验研究重复加卸载条件下土样累积变形与湿化规律,以指导现场压实控制。结果表明：(1) 全风化泥质砂岩填土的压缩曲线在固结仪中呈下凹型,在平板荷载试验中呈上凸型,回弹曲线均呈下凹型;(2) 第i+1次压缩–回弹曲线均位于第i次曲线下方,线形相似;(3) 等载压缩次数增加,沉降增量递减,累积沉降增大,3次压实后,土体的残余变形趋于稳定;(4) 超载压缩曲线将回归到首次压缩曲线的延长线上,具有记忆效应;(5) 重复荷载越大,单次压缩总变形和永久变形越大;(6) 重复荷载作用后的压实填土遇水产生湿化沉降;(7) 湿化土的压缩–回弹曲线均呈下凹型,超载越高,相同荷载作用下的变形越小。现场压实过程中,增加压路机能量比增加压实次数可取得更好的压实效果。     

黄土隧道地基湿陷变形评价方法探讨

 隧道穿越自重湿陷性黄土地层时,可能遭受浸水作用下地基湿陷变形的附加作用而产生结构破坏。针对隧道衬砌结构的湿陷性黄土地基,结合隧道围岩及地基的自重湿陷变形特征,首先,提出浅埋隧道围岩压力、衬砌结构自重荷载构成基底压力和隧道两侧基底面分布土层自重共同作用下地基土的附加应力计算方法,以及考虑地基土自重应力的湿陷压缩应力计算方法。其次,在基本物性与构度、构度与结构压缩屈服应力、孔隙比和初始孔隙比比值与压缩应力和结构压缩屈服应力比值关系的基础上,建立自重湿陷系数和湿陷系数的计算方法。依据大厚度自重湿陷黄土场地不同埋深范围黄土具有不同自重湿陷系数门槛值的特征,得到了场地的自重湿陷变形和隧道地基的湿陷变形的计算方法。最后,通过数值计算分析,模拟隧道地基湿陷变形不同沉降差作用下衬砌结构应力场和塑性域发展,随着不均匀湿陷变形的增加,隧道衬砌结构塑性区范围不断增大,并结合铁路路基沉降控制标准,建议隧道地基湿陷变形0～5 cm为一级、5～10 cm为二级、大于10 cm为三级。