非饱和原状黄土平面应变试验研究

利用TS-526真三轴仪改造的平面应变仪,对不同含水率条件下原状非饱和黄土的变形和强度进行了试验研究。结果表明:在不同含水率下非饱和黄土的偏应力与轴向变形关系曲线均表现为硬化性或者强硬化性;在不同含水率下,非饱和黄土的偏应力与体积变形关系曲线存在明显拐点,在拐点之前土样表现为受剪压缩,拐点之后土样表现为受剪剪胀;土体的基质吸力随含水率的变化而变化,随着含水率的增大,基质吸力减小;非饱和黄土的抗剪强度参数随含水率的增大而减小;非饱和黄土的强度高于饱和黄土的强度。     

影响重塑黄土湿陷性因素的试验研究

以陕西杨凌Q3黄土为例,通过对不同初始含水率和压实度重塑黄土土样的单轴压缩试验,总结了黄土湿陷系数随初始含水率、压实度和外力变化的规律,并利用试验结果进行回归分析,建立了湿陷系数与含水率、压实度和外力之间的定量关系,经过模型检验后证明该模型较为准确,具有一定的实用性,可以作为判别黄土湿陷性的一个初步依据。     

海绵城市透水沥青道路多层构造测厚方法试验研究

针对现有海绵城市透水沥青路面测厚中开挖式方法效率低、可靠性差,传统地质雷达方法多局限单层测厚、多层测厚精度低等问题,开展了基于高频地质雷达的海绵城市透水沥青路面多层构造高精度测厚方法试验研究。分析了路面各层位的介电常数准确性是影响地质雷达对各层构造测厚精度的主要因素之一,开展了沥青路面的各层位介电常数测定试验,研究了各层位介电常数受含水率变化的影响机理,构建了"含水率-介电常数"变换模型。基于变换模型开展了不同含水率情况下的三段具代表性透水沥青路面实测试验。结合由实测数据处理得到的路面各层位分界面信息和从变换模型获得的各层位介电常数计算出不同层位厚度,与实际钻挖测厚结果相比误差在6.6%以内。结果表明:结合"含水率-介电常数"变换模型,高频地质雷达可对海绵城市透水沥青路面实现多层构造的高精度测厚,进而实施路面质量评价。     

延安新区黄土结构性参数对无侧限抗压强度的影响规律

为研究高填方黄土的结构性在无侧限压缩状态下对其强度与变形特性的影响,以延安新区某高填方场地黄土为研究对象,开展不同试验条件下原状黄土与重塑黄土无侧限抗压强度试验,研究含水率与压实度对黄土结构性的变化规律及其力学特性的影响,并构建原状黄土和重塑黄土的初始结构参数与抗压强度关系的数学模型。结果表明：随着土样含水率的增大或压实度的减小,土体的应力-应变关系曲线由“陡峭”向“平缓”特征过渡,应力峰值减小且后移,结构性参数-应变关系曲线的峰值减小且前移;塑性指标可以作为影响初始结构性参数变化的临界值指标,含水率小于塑限值时,小应变会导致黄土结构性增强,反之则减弱;随着含水率的增大,初始结构性参数呈非线性减小,抗压强度呈线性减小;原状黄土结构性参数-应变关系曲线比相应的重塑黄土曲线分布“陡峭”,含水率增大对原状黄土初始结构性的削弱程度明显大于重塑黄土;初始结构性参数与抗压强度具有非线性关系,可较为精确地表征出原状黄土和重塑黄土基于抗压强度、饱和黄土抗压强度及初始结构性参数的双曲线函数模型。     

膨胀岩击实样胀缩特性试验研究

选取泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,通过大尺寸的胀缩特性试验,研究了膨胀岩击实样的胀缩特性,及其与起始含水率、压实度的关系。成果表明：随起始含水率增大,膨胀岩的无荷膨胀率呈较好的线性递减关系;压实度越大,无荷膨胀率越大,且随起始含水率的减小,压实度对膨胀率的影响呈增强的趋势;在相同压实度下,起始含水率低于塑限值时,起始含水率变化对线缩率的影响很小,随起始含水率增大,线缩率开始呈较平缓的线性增大;当起始含水率达到塑限值附近后,起始含水率变化对线缩率的影响开始显著增强;在相同起始含水率下,起始含水率低于塑限值时,压实度对线缩率的影响很小,随压实度增大,线缩率呈较好的线性递减;当起始含水率达到塑限值附近后,压实度对线缩率的影响略微增强。膨胀岩的收缩系数和体缩率与线缩率的规律基本一致。     

黄土抗剪强度特性分析

非饱和黄土强度问题是黄土地区工程建设问题研究的基础。以杨凌黄土为研究对象,对不同干密度和含水率黄土进行直接剪切试验,分析非饱和黄土抗剪强度的影响因素和变化特性,并对原状黄土和重塑黄土强度变化的规律进行比较。结果表明,含水率和干密度是影响黄土抗剪强度的重要因素;在快剪试验条件下,原状黄土应力与位移关系曲线有一转折点,曲线转折点前陡后缓,重塑黄土应力随着位移的逐渐增大而增大,曲线无峰值点。严格控制黄土含水率和干密度是保证工程基础稳定的前提。     

非饱和黄土抗剪强度与结构强度的关系特性

分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源,通过常规三轴试验对非饱和黄土的抗剪强度和结构强度规律进行了研究.结果表明:非饱和黄土的凝聚力随初始含水率的增大逐渐减小,呈较好的指数函数关系;同一含水率下结构强度随围压的增大而增大,在同一围压下结构强度随含水率的增加而逐渐减小,呈较好的幂函数关系;结构强度与其粘聚力之间有显著的线性相关关系.     

非饱和黄土平面应变下结构性及水敏性研究

为探究在平面应变条件下非饱和黄土的结构性发展规律及其抗剪强度与含水率之间的关系,进行了不同含水率、不同围压下的非饱和黄土平面应变试验。试验结果表明:陕西子洲非饱和黄土的应力应变曲线呈现强硬化性;平面应变条件下,非饱和黄土结构特性曲线分为上升段和稳定段两段,分界点为原状黄土应力应变曲线的转折点(斜率突变点);最大结构应力分担比随着围压的增大而减小,随着含水率的增大而减小。针对试验样,给出了平面应变条件下非饱和原状黄土抗剪强度的计算公式,对实际工程有一定的参考价值。     

压实黄土水理特性试验研究

为深刻了解黄土路基的浸水病变特征，认清路基破坏与浸水崩解之间的关系，对压实黄土进行了不同初始状态下的三轴渗透与崩解试验，并对三轴试验破坏前后的圆柱样崩解特性进行了对比分析。得出了压实黄土的渗透系数与干密度和周围压力的定性关系以及压实黄土的崩解特性与压实度、含水率的关系；对实际工程的防护提出了一些建议。     

压实黄土非饱和增湿变形过程及其微观机制

为了研究黄土的非饱和增湿变形特性,对不同压实度的黄土分别进行分级浸水的增湿变形试验,对其从非饱和状态增湿至饱和过程中的变形特性进行对比研究,提出了压实黄土增湿变形的临界孔隙比。通过扫描电镜试验(SEM)和压汞试验(MIP),分析了压实黄土的增湿变形特性与其微观结构之间的关系。结果表明:竖向应力条件下,当压实黄土的初始孔隙比大于临界孔隙比时,孔隙比将随饱和度增大呈指数函数递减,并趋向于临界孔隙比;当压实黄土的初始孔隙比小于临界孔隙比时,孔隙比随饱和度增大不变。压实度为70%时,黄土内部具有大量大于颗粒尺寸的大孔隙,增湿变形较强;压实度达到90%时,黄土内部孔隙尺寸远小于大部分颗粒尺寸,增湿变形很弱。在水力耦合作用下,压实度为70%的黄土的孔隙结构变化很大,颗粒边角相互摩擦变圆,颗粒排列定向性明显加强;而压实度为90%的黄土的孔隙结构变化较小,集粒内部弱胶结作用的破坏使颗粒更趋于棱角状,颗粒排列定向性无明显变化。研究结果为明确黄土的增湿变形机制提供了参考。     

干湿循环作用下压实黄土三轴剪切特性试验研究

为研究干湿循环引起的压实黄土结构损伤对其应力-应变特征及三轴剪切强度的影响,对最优含水率条件下压实到干密度为1.7 g/cm3的黄土试样进行不同路径的干湿循环试验和三轴剪切试验.结果表明:干湿循环对压实黄土的三轴剪切特性影响显著,随着干湿循环次数的增加,压实黄土的应力-应变曲线先急剧下移,再逐渐上移,最后趋于稳定;干湿...     

增湿重塑非饱和黄土时水-热运移规律研究

为研究非饱和黄土中水蒸气的吸附与运移规律,采用水蒸气对非饱和黄土进行增湿,分析蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度共同作用下非饱和黄土中水-热运移规律。研究结果表明:在非饱和黄土中,水蒸气和温度的扩散范围近似于一个椭球体。水蒸气在土体中运移时,蒸汽压力沿径向逐渐消散,蒸汽运移速率减缓,土体含水率和温度也逐步降低;当蒸汽气压为0.1 MPa,温度为145 ℃,通气6.5 h后,水蒸气最大增湿半径为80 cm,横向、纵向有效增湿半径分别为60和70 cm;在以通气点为圆心,横向40 cm,纵向50 cm的椭球体内,含水率在12%~17%间变化,接近土体的最优含水率17.08%,增湿效果较好;延长通气时间,增湿范围和增湿程度均将增大;水蒸气增湿时,液态水和气态水迁移共存,但在有效增湿范围内以气态水迁移为主。受到土颗粒的阻碍,沿径向水分运移速率逐渐减小,但温度传导系数在两阶段内接近一个定值。水蒸气增湿法作为土体增湿的新技术与新方法,具有诸多优点,在对土体增湿的工程实践和试验中有着广泛的应用前景。     

压实膨胀土抗拉强度试验研究

膨胀土干湿循环过程中土体内部干缩裂缝的产生与其抗拉强度有关,且其在抵抗干缩裂缝发育时产生重要作用,所以在研究膨胀土胀缩机理时,必须考虑抗拉强度的影响。对南京高淳膨胀土压实圆柱样采用轴向压裂法进行抗拉强度试验,研究不同压实度、不同初始含水率、不同制样方法、饱和度以及吸力对压实圆柱样抗拉强度的影响。结果表明压实膨胀土的抗拉强度随着压实度的增大而增大,随着含水率的增大而减小;失水和吸水对压实膨胀土抗拉强度有削弱作用且吸水的削弱作用更加明显;试样从非饱和状态转变为饱和状态时抗拉强度减小极为明显,减小比率高达80%。     

GPR技术在南水北调工程坝体渗漏探测中的应用

坝体渗漏严重威胁着堤坝结构安全。针对探地雷达(GPR)技术在堤坝结构安全探测中存在的因电磁波衰减造成探测深度浅、精度低的问题,提出了一种天线中心频率为50 MHz增强型低频组合天线技术,通过双发双收设计提高天线的发射效率并增强GPR深部探测能力。应用该技术进行的南水北调工程坝体渗漏探测试验,结果表明:与常规雷达天线相比,该增强型低频组合天线可有效增强深部探测能力,在含水量较大的坝体环境下有效探测深度达到25 m,实现了富水区域及渗流通道的探测。本技术为堤坝安全治理提供了数据支撑。     

非饱和黄土弹性模量与饱和度关系模型研究

为研究非饱和黄土弹性模量与饱和度的相关性,采用一种基于吸应力理论与粒子图像测速技术相结合的方法对典型非饱和马兰黄土重塑样品的弹性模量随饱和度变化规律进行测试与分析。该方法通过自主研制的多功能摄影测量装置获取饼状土样从饱和状态至干燥过程中的高分辨率数码图像与含水率变化数据,同时使用压力板仪与单轴压缩仪分别测试试样的土水特征曲线与泊松比。结合吸应力理论与极坐标形式应力-应变关系理论计算土样在不同饱和度状态下的弹性模量。3种干密度重塑土样在自然风干过程中的弹性模量变化测试结果表明,马兰黄土的弹性模量随饱和度降低而呈指数增大,提出了拟合弹性模量与饱和度关系的数学模型。     

非饱和黄土的结构强度与抗剪强度

本文分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源，给出了结构强度的确定方法，研究了结构强度的变化规律，结果表明：非饱和黄土的结构强度可用其天然结构破坏后所丧失的强度衡量，结构强度与初始含水量间具有幂函数关系；结构强度与不稳定凝聚力具有良好的线性关系；提出了非饱和黄土结构强度终止含水量的概念；给出了非饱和黄土抗剪强度的计算公式。     

冻融循环下格栅加筋粘土土体 含水率试验研究

通过一系列室内含水率测试试验,研究了格栅加筋粘土在多次冻融循环条件下土体含水率的变动情况,探讨了填料压实度,加筋层数和初始含水率对冻融后土体含水率变动的影响规律。结果表明,压实度对土体ωi影响最大,低压实度时,Δω1为正值,高压实度时,Δω1为负值;加筋层数次之,ω1值随加筋层数增加而减小,在压实度高的土体中尤为显著;初始含水率影响最弱,仅在土体压实度较低时,较大的初始含水率会引起较大的Δω1值。     

干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

针对不同干密度的重塑非饱和黄土,利用GCTS压力仪研究非饱和黄土在干湿循环条件下的土－水特征曲线,选用van Genuchten模型拟合体积含水量与基质吸力的关系,结合Childs & Collis-Geroge模型预测黄土的非饱和渗透系数,进而分析干湿循环作用及干密度对非饱和渗透系数的影响。研究结果表明：试验地区非饱和黄土的土－水特征曲线拟合相关度高达0.97以上,有良好的适用性;黄土的非饱和渗透系数与干湿循环次数及干密度之间均符合指数函数关系;相同基质吸力条件下,干密度大的黄土非饱和渗透系数大,基质吸力较小时,干密度为1.74 g/cm³的黄土比干密度为1.56 g/cm³的黄土非饱和渗透系数大10²数量级;当干密度保持不变时,随着干湿循环次数的增加,渗透系数逐渐增大,其增幅随体积含水量的增大而增大,随基质吸力的增大而减小;当非饱和黄土试样的体积含水量接近残余含水量时,土体的渗透系数趋于稳定。     

填筑土体压实度快速检测试验

针对平原水库围坝填筑压实度快速检测做了大量的"三点击实"和标准击实试验。分析了三点击实试验过程中减水情况及加、减水情况下试验方法的可行性及其数据合理性,和标准击实试验方法进行了比较,认为减水情况及加、减水情况下试验方法是可行的,在减水情况下最优含水率和填土含水率的差值一般在-3%～0,同时试验过程中土体减水率小于6%时,三点击实试验成果比较合理。用三点击实试验方法填筑土体压实度所用时间比标准击实试验的方法省6～8h,三点击实试验填筑土体压实度的方法针对土体特性差别较大的工程中适用性强。提出了减水情况下的三点击实试验步骤及试验过程中的注意事项。     

颗粒级配与压实度对路基土-水特征曲线的影响

为探究东北寒区公路路基黏土的基质吸力与其含水率、压实度、颗粒级配之间的关系,通过控制黏土中细粒含量,制备3种不同颗粒级配的黏土试样,采取人工压实的方法制备3种不同压实度的土样,采用离心机法测定不同颗粒级配、不同压实度条件下的重塑黏土的基质吸力.结果表明,在同一种压实度情况下,体积含水率相同时,细粒含量越多,黏土的基质吸...