淤泥土与新填土接触面抗剪强度试验研究

在坝前淤泥面加坝中,淤泥坝基和新填筑坝体的接触面是整个加坝体的薄弱部位。以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,在参考该工程勘察报告和施工组织设计的基础上,通过改进常规应变式直剪仪测定了在不同工况下淤泥土和新填土接触界面的抗剪强度参数,分析了淤泥土的含水率和压实度对接触面的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的影响。试验结果表明:淤泥―新填土接触面剪切特性受淤泥土的含水率和压实度共同影响;压实度相同时,随着淤泥含水率的增加,接触面抗剪强度先小幅度减小再快速减小,黏聚力先增大再快速减小,接触界面内摩擦角小幅度减小;含水率相同时,随着压实度的增加,界面抗剪强度增大,内摩擦角增大,黏聚力先缓慢增加,再快速增加,具有明显阶段性。     

非饱和膨胀土抗剪强度的试验研究

膨胀土是一种特殊的非饱和土，经典的土力学理论在膨胀土问题中己显得无能为力。因此，用非饱和土力学理论来研究膨胀土问题在理论和实际两方面都具有重大意义。在非饱和土抗剪强度理论中，吸力的量测在工程实际中仍没有一种简单易行的方法。基于这种实际情况，试图通过其他间接的途径来代替吸力的量测，以确定非饱和土的吸附强度。对于膨胀土这种典型的非饱和土，膨胀力是其很重要的性质之一，它的大小受含水量的影响很大；另一方面，膨胀土的抗剪强度也随含水量的变化而不断地变化。进行了大量的膨胀力试验和抗剪强度试验，以确定膨胀土的膨胀力与吸附强度是否有一定的关系。通过对黑山土和梅山土的重塑试样试验得到的试验数据分析发现：膨胀力和含水量之间存在良好指数关系；粘聚力的对数和内摩擦角均随含水量的增大线性减小；非饱和膨胀土的吸附强度与膨胀力之间存在较好的线性关系，并在此基础上优化了非饱和膨胀土抗剪强度公式。     

重塑膨胀土抗剪强度的试验研究

通过直剪试验研究了重塑膨胀土在相同的干密度、不同含水量和加荷等级情况下的抗剪强度,并据此分析了含水量、各法向压力对重塑膨胀土抗剪强度的影响。     

非饱和土抗剪强度研究

对不同基质吸力下的非饱和土抗剪强度进行实验研究,分析了抗剪强度与基质吸力的关系,得出抗剪强度公式,并讨论了抗剪强度随平衡时间变化的规律,以期为非饱和土抗剪强度进一步研究奠定基础。     

土的抗剪真强度探索

为了研究土的含水率不变时土的抗剪强度与有效应力的关系,根据土的卸载抗剪强度的计算方法,结合超固结土与正常固结土的应力关系,分析了加载和卸载过程中土的抗剪强度的变化规律,然后从理论上分析出伏斯列夫在试验的基础上提出真强度理论的两个真强度参数的计算公式。经过推导得出了伏斯列夫土的抗剪真强度线的理论解。最后通过求极限和求导数的方法由伏斯列夫超固结土真强度理论得到真正意义上同一结构的超固结土、正常固结土、欠固结土的抗剪真强度的计算公式。     

粗粒土与混凝土接触面特性单剪试验研究

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在膨润土以及混合土(膨润土中掺入水泥)泥皮条件下的剪切试验。通过对不同水泥浆含量的混合土泥皮接触面进行试验,揭示不同泥皮条件下接触面的力学特性。结果表明,与无泥皮或膨润土泥皮时不同,存在混合土泥皮时,剪应力与剪应变关系曲线存在明显软化段,峰值强度的位置与水泥含量以及法向应力大小有关。水泥含量越大其相应的强度越大,水泥含量由10%提高到40%时,其相应的内摩擦角提高约3.2倍,水泥含量为40%时,其强度达到无泥皮时的84%。剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大。无泥皮、低法向应力下,试样出现明显的剪胀现象,而泥皮条件下试样均表现为剪缩。试样的有效高度对粗粒料的强度及变形有一定的影响,最大粒径为20mm时,高度分别为100与30mm的试样相比,其内摩擦角及水平位移偏差分别为3%和6%左右。与最大粒径为60mm试样相比,最大粒径20mm试样的内摩擦角要小1.9°,减幅4.8%。     

粘性土抗剪强度研究的现状与展望

在土力学计算分析工作中,抗剪强度（土的内摩擦角和粘聚力）是其中最重要的计算参数。能否正确地测定土的抗剪强度,往往是设计质量和工程成败的关键所在。本文综合论述抗剪强度研究工作中四个方面的重要问题：（１）应力、应变和加荷速率对抗剪强度的影响;（２）非饱和土的吸力和膨胀力与吸附强度的关系;（３）内摩擦角和粘聚力的特性及其变化规律;（４）从局部剪切发展到整体失稳过程中的应力变化和强度变化。岩土工程师需要对这些问题有全面的认识,才能对抗剪强度的试验资料作出正确的判断与应用。     

土与结构物接触面的剪胀、剪缩特性及其描述

通过对土与结构物接触面力学特性的分析,总结出4种基本的接触面应力-应变曲线形式。提出一个新的剪胀方程及其对应的剪胀函数,对接触面的剪胀特性进行描述。与一般土的剪胀方程相比,新剪胀方程显得更为合理。     

土与结构物接触面物理力学特性试验研究

利用改进的直剪仪进行了砂土与结构物的接触面剪切试验,研究了不同接触面相对粗糙度对接触面物理力学性质的影响;并通过数字照相技术记录了接触面附近砂土颗粒的位移情况,分析了土与结构物接触面剪切破坏的变形机理。试验结果表明,存在接触面临界相对粗糙度Rcr,土与结构物接触面可依据Rcr分为光滑接触面和粗糙接触面。光滑接触面剪切变形时沿土与结构物接触表面产生滑动破坏,接触面附近体积变化很小,剪切破坏时无明显的剪应力峰值,为理想弹塑性模式;粗糙接触面剪切破坏时在接触面附近产生应变局部化,形成剪切带,并伴有应变软化和剪胀现象。剪切带厚度约为5D50。     

基于预制滑动面的饱和黏土-结构物界面强度特性三轴试验研究

基于3D扫描和打印技术,制作了与混凝土灌注桩相同的界面混凝土试件,并进行了一系列粉质黏土-混凝土界面循环剪切试验。通过粉质黏土-混凝土界面循环剪切试验,揭示不同循环周期、循环幅值条件下界面强度的衰减规律。通过对循环幅值和法向压力幂函数拟合,对循环稳定后-土界面强度衰减系数进行表征,并结合黏土-混凝土界面峰值强度模型,提出粉质黏土-混凝土界面强度衰减模型。结果表明：在15次循环后,部分循环的剪切位移-剪切应力曲线近似重合;当循环幅值逐渐增大,剪切阶段与卸载阶段应力-应变曲线均呈现线性趋势,每个循环圈内加载与卸载的斜率基本保持一致,类似“平行四边形”;不同工况的循环稳定后界面剪切峰值强度折减系数$ {D_tau } $存在相同的变化趋势,可通过循环幅值A和法向应力$ sigma $的无量纲非线性回归分析,提出循环稳定后黏土-混凝土界面剪切峰值强度折减系数$ {D_tau } $表征方法,其拟合度较高。

     

考虑多因素的基岩与混凝土胶结面抗剪强度确定

以润扬大桥南汊悬索桥北锚碇基坑工程为背景 ,分析了影响锚碇混凝土基础与基岩胶结面抗剪强度的多种影响因素。开展了基岩 -砼胶结面的室内和现场原位抗剪断强度试验 ,以及整个建基岩面的回弹值检测及粗糙度量测试验 ,获得了建基面多种特征及参数。在此基础上 ,将基岩面分区分析 ,并概化出确定锚碇整体抗剪强度参数值的公式 ,探讨了在试验基础上考虑多种因素时整个胶结面抗剪强度确定方法及其合理性     

考虑超孔隙水压力的桩土界面直剪试验研究

采用大型恒刚度直剪仪,系统研究超孔隙水压力对黏性土中桩土界面剪切性能的影响。根据制定的测试超孔隙水压力方案,对4个粗糙度等级(混凝土表面锯齿状峰谷距为0、2、4、6mm)的不同含水率黏性土中桩土界面在不同剪切速率下进行剪切试验。针对界面粗糙度、黏性土含水率、剪切速率3个变化参数对界面抗剪强度的影响进行分析。结果表明：界面粗糙度越大,界面超孔隙水压力越小,有效法向应力越大,黏性土颗粒与混凝土表面吸附性越大,桩土界面抗剪强度越大;黏性土含水率越大,界面超孔隙水压力越大,有效法向应力越小,黏性土颗粒与混凝土表面吸附性不能完全发挥,桩土界面抗剪强度反而减小;在剪切速率0.4~1.0mm/min范围内,剪切速率越大,界面超孔隙水压力增幅较小,有效法向应力变化不大,桩土界面抗剪强度虽有减小,但不同剪切速率下超孔隙水压力对桩土界面抗剪强度的影响不明显。     

裂隙岩体的一体两介质模型抗剪性能研究

 裂隙薄弱层与岩石接触面的抗剪强度是影响裂隙岩体稳定的重要参量。采用一体两介质力学模型研究裂隙岩体接触面的力学性能。按照著名的Barton试验所采用的粗糙界面,以砂浆和混凝土构造5种JRC曲线的接触面,并采用自创的双指标描述系统--考虑粗糙度的改进分维值指标Rd和考虑起伏度的形状因子? 对接触面形貌进行定量描述。Rd-? 描述系统的优点在于：不仅能描述粗糙程度,还能解释同一粗糙界面上当受力方向不同时,其界面抗剪力学性能显著不同的事实。通过直剪试验,分析岩体接触面的破坏状态及剪切应力–剪切位移曲线,确定影响抗剪强度的主要因素为接触面粗糙起伏形貌、法向力、界面材料的黏结强度等,并借助试验结果,拟合得到考虑上述影响因素,以Rd-? 描述系统表达的剪切强度公式。将提出的剪切强度公式与其他试验获得的剪切试验结果做对比分析,证实该剪切强度公式的正确性。     

新老混凝土粘结的剪切性能试验研究

新老混凝土粘结面的抗剪切性能是衡量粘结性能的最为重要的指标之一。采用 3年龄期的老混凝土 ,浇制了一批Z形新老混凝土粘结剪切试件和整体混凝土伴随剪切试件。通过试验研究 ,得出了不同强度的新混凝土和不同界面粗糙度对新老混凝土粘结剪切性能的影响规律 ,并利用双因素方差分析方法进行了进一步的论证     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

粉质黏土–混凝土接触面特性单剪试验研究

 利用改进的循环单剪试验系统进行粉质黏土–混凝土接触面剪切性能试验。混凝土表面粗糙度分为光滑、一般和粗糙3种状态,法向压力为5～200 kPa,土样厚度分为10,20 mm两种情况,主要考查接触面粗糙度、法向压力以及试验选取的土样厚度对接触面剪切性能的影响规律。试验结果表明：接触面主要表现出2种破坏模式,一种是接触面附近土体自身剪切破坏,另一种是接触面滑移破坏,接触面的强度即为这2种破坏强度的下限,接触面加载路径最终达到哪一段强度曲线决定接触面的应力–应变特性;接触面粗糙度和法向压力越大,越趋向于土体自身剪切破坏;土样厚度对试验测得的接触面应力–应变曲线存在影响,但这种影响随着接触面粗糙度和法向压力的增大而减小。     

考虑黏土–结构接触变形的剪切–渗流耦合试验

针对高黏土心墙坝岸坡部位接触黏土与混凝土基座接触面的剪切渗流问题,研制了一整套可用于开展黏土与结构接触剪切力学特性和渗流特性研究的剪切–渗流耦合试验系统。该系统可实现接触面的大剪切变形,控制剪切变形与渗流方向正交,自动获取接触面力学特性与渗透特性的演化过程。通过开展接触黏土渗透试验及接触黏土–结构接触面力学特性试验,验证了该试验系统的可靠性。对某高心墙土石坝接触黏土料开展剪切–渗流耦合试验,结果表明：在低正应力下,试样整体渗透系数随剪切变形的增大先减小后增大,最后趋于稳定;在高正应力下,整体渗透系数随剪切变形的增大而不断减小并快速趋于稳定;探讨了不同正应力下土体剪胀性对接触黏土–结构接触面渗透性的影响机制。提出了结构粗糙度对接触面的渗透特性的影响有待进一步研究。     

砂土颗粒级配对筋土界面抗剪特性的影响

为了研究砂土与土工合成材料相互作用时筋土界面的抗剪强度以及剪胀特性,采用3种不同级配的砂土分别与土工格栅和土工织物进行室内大型直剪试验,研究不同颗粒级配、密实度、筋材种类以及竖向应力对界面剪切特性的影响,并对界面剪胀系数进行分析。试验结果表明：粗砂和细砂与筋材的界面剪切强度要明显大于粗细混合砂;松砂剪切过程中只有剪缩效应的存在,但密实砂土呈现出明显的剪胀过程;当竖向应力较大时,筋土界面达到峰值剪切强度所需的剪切位移比低应力时大;粗砂与土工格栅作用时达到峰值剪切强度所需的剪切位移比与土工织物作用时大,而细砂则相反。