加载路径对重塑黄土一维蠕变特性的影响

黄土因具有蠕变特性,在荷载v??不变的情况下,蠕变时间t的增长也能引起土体孔隙比的减小,假设蠕变时间的增长也为一种加载,为探求重塑黄土变形量的v??-t加载次序相关性,进行了4种加载路径的试验,试验结果表明:重塑黄土变形量的v??-t加载次序相关性显著,虽然各试样的最终荷载相同,加载过程中的蠕变时间也相同,但是,在一级加载过程中,先蠕变的试样比先施加荷载的试样变形量小,在分级加载过程中,按照"荷载—蠕变—荷载"施加次序的试样比"荷载—荷载—蠕变"施加次序的试样变形量小,此结论可为工期较长的高填方工程的施工计划安排提供一定参考。姚仰平等提出的一维蠕变公式能较好反映重塑黄土变形量的蠕变时间和荷载的加载次序相关性,公式所需5个参数均能简单获得。     

纤维纱加筋黄土一维蠕变特性试验研究

将纺织废旧布料经过开松、分梳、切断制成纤维纱,在黄土中掺入一定比例及长度的纤维纱,制备成纤维纱加筋黄土,利用一维蠕变仪研究在不同竖向荷载作用下,纤维纱加筋黄土的一维蠕变变形特性。试验结果表明：在不同竖向荷载作用下,纤维纱加筋黄土的蠕变应变均小于素黄土的蠕变应变,纤维纱加筋对于抑制黄土的蠕变变形具有积极作用;当竖向荷载大于400k Pa时,纤维纱加筋黄土达到稳定蠕变的时间相较于素黄土更长;随着纤维纱掺加比例及纤维纱掺加长度的增大,纤维纱加筋黄土的蠕变应变呈现出先减小后增大的变化趋势;纤维纱最佳掺加比例为0.3%,纤维纱最佳掺加长度为30 mm。构建可以反映土体进入蠕变阶段后,长期强度稳定性能的蠕变指数表达式,当竖向荷载在400～800 kPa时,蠕变指数增长显著,当竖向荷载大于800 kPa时,蠕变指数随竖向荷载的增大逐渐趋于稳定。结合一维蠕变试验数据,建立了考虑纤维纱掺加比例及纤维纱掺加长度影响的纤维纱加筋黄土一维蠕变经验模型。     

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。     

天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。     

黄土剪切蠕变特性试验研究

 通过对陕西杨凌地区Q3黄土的直接剪切蠕变试验,研究原状、重塑和饱和黄土的蠕变特性。结果表明：原状、重塑和饱和黄土均具有蠕变特性;相同试验条件下,饱和黄土的蠕变速率最快,蠕变变形量最大,重塑黄土次之,原状黄土蠕变现象较不明显。根据蠕变曲线形态特征,建议一种对数型蠕变模型;选用分数线性蠕变模型模拟杨凌地区Q3黄土的剪切蠕变特性,经验证,该模型能很好地描述杨凌地区Q3黄土的剪切蠕变特性。另外,基于试验数据,拟合出剪切模量和法向应力、时间的关系,为确定剪切模量提供一条新途径。     

充填黄土压缩蠕变特性与湿陷性试验研究

利用美国MTS 815岩石力学伺服试验系统,测得充填黄土在0～7.5MPa范围内的σ-ε曲线、压实度-应力曲线以及4种不同应力条件下的蠕变曲线;并根据不同应力条件下黄土的蠕变特征,回归了ησ-σ曲线及其方程.用双线法湿陷试验得到了黄土5种不同埋深条件下的湿陷系数δs与载荷P的关系曲线,并对压实过程中黄土的湿陷机理进行了分析,总结了黄土的δs峰值与埋深的关系曲线,得到了其回归方程.结合曹村煤矿的采矿地质条件,计算出了充填黄土的最大下沉量和最终压缩系数,为工程应用提供了依据.     

非饱和重塑黄土强度与屈服特性试验研究

为研究非饱和重塑黄土的强度与屈服特性,在控制吸力的条件下以黄土三轴剪切试验为基础,研究了重塑黄土的应力-应变曲线、强度与屈服特性。试验结果表明：在试验控制吸力条件下,重塑黄土的破坏形式均呈塑形破坏;在同一吸力、不同净围压作用下,重塑黄土从理想塑形破坏（或弱硬化型）向强硬化型发展;在p-q面内,强度包线几乎呈直线;黏聚力c随吸力增大而增大,但内摩擦角φ变化较小;不同吸力作用下,重塑黄土的εr-log（q／p）关系曲线呈三阶段分布,得到了非饱和重塑黄土的屈服应力（ps,qs）。     

含瓦斯煤岩三维蠕变特性及蠕变模型研究

 研究含瓦斯煤岩的三维蠕变特性是理解煤与瓦斯突出孕育过程中瓦斯和煤岩相互作用关系的重要方面,而目前含瓦斯煤岩三维蠕变特性的研究很少,因此需要进一步深入研究含瓦斯煤岩的三维蠕变特性。基于这一认识,采用自行研制的含瓦斯煤岩蠕变实验装置,对取自重庆松藻煤矿的煤样进行含瓦斯煤岩三轴蠕变试验。研究结果表明,含瓦斯煤岩的三轴蠕变特性具有明显的蠕变规律。在含瓦斯煤岩三维蠕变特性的基础上,通过改进西原模型的参数,建立改进的西原模型,由此推导出含瓦斯煤岩三维应力状态下的蠕变方程,并通过拟合得到蠕变方程中的各个参数。利用含瓦斯煤岩的蠕变试验结果,对三维蠕变方程进行验证,发现理论结果与试验数据有着很好的一致性。研究结果表明,由改进的西原模型推导出的含瓦斯煤岩三维蠕变方程能真实反映含瓦斯煤岩的蠕变特性。     

压实黄土的一维次固结特性研究

在一系列的一维固结试验的基础上,探讨了压实黄土的次固结特性,分析了固结压力、固结时间、加载比和超载预压处理对次固结的影响。试验结果表明:随着固结压力的变化,压实黄土的次固结系数表现出与当前应力状态有关的变化规律。当处于正常固结状态时,次固结系数近似为一常数;而当超载预压处理后,次固结系数随超载比和超载作用时间不同而变化。同时,在正常固结状态时,次固结系数与压缩指数具有很好的相关性,且受加载比和作用时间的影响较小。     

黄土地区第三系红色黏土岩蠕变特性研究

以宝鸡刘家泉滑坡体内具代表性的三门组黏土岩为研究对象,进行黏土岩物理性质分析和室内流变、快剪试验.试验结果表明,研究区域黏土岩矿物成分以伊利石-蒙脱石混层矿物为主,黏土岩具有成岩时间短、强度低、胶结程度差等特点,且具有明显的膨胀性.此外,室内流变剪切强度参数与快速剪切强度参数相比,摩擦因数f降低了66%,黏聚力c值降低了80%.剪切流变试验结果表明,位移随时间的增加,黏土岩表现为低应力条件下非线性黏弹性和高应力条件下线性黏塑性特性,具有良好的流变变形特征.在岩石流变结果分析的基础上,通过五元件广义Kelvin模型和Bingham模型串联代表黏土岩的流变模型,能较好地反映出黏土岩的流变特性,且计算曲线与试验结果能较好地拟合出蠕变的衰减蠕变阶段和等速蠕变阶段,并应用遗传算法对黏土岩流变本构模型进行参数辨识,拟合结果与试验结果能够很好地吻合.     

黄土滑坡滑带土的蠕变特性

从陕西泾阳泾河南塬11个新近发生和临滑的黄土滑坡不同深度位置采取原状土样,根据滑坡所处的地质环境和灌溉水诱发条件,按不同应力水平和不同含水率情况,分别对滑带黄土和古土壤进行了三轴蠕变实验和直剪蠕变实验,获得了该类滑带土的蠕变特性:蠕变形变均包含等速蠕变、加速蠕变和蠕变破坏3个阶段,但从加速蠕变到蠕变破坏均历时短暂;滑带土均表现为塑性破坏特征;滑带土发生蠕变破坏时对应的应变量ε基本在10%以下,随着含水率的增加,蠕变破坏相应的应变量也随之降低;而直剪蠕变在不同含水率下的破坏应变量都在4%以内;历时(t0 min)的应力–应变等时曲线族几乎为一束曲线簇,均具有"归一化"现象,反映出该区滑带土具有良好的一致的蠕变变形特性。讨论了滑带土蠕变特性与边坡失稳时间预报模型之间的内在联系,为黄土滑坡的临滑预报作了实验研究和理论探讨。     

杭州黏土层一维压缩及蠕变特性试验研究

软黏土的一维压缩及蠕变特性一直是国内外岩土工程领域研究的内容之一,也是解决工程问题的必要参数。针对杭州地区软黏土层,取杭州紫金港浙江大学校区附近某基坑工地地层钻孔得到的原状土,对自地表向下19 m埋深范围内与城市工程建设相关的土层,系统而全面地开展杭州黏土层的一维压缩及蠕变特性试验研究,分析总结压缩指数、回弹指数、渗透系数及次固结系数等基本力学特性的埋深分布。     

原状与重塑黄土抗拉强度差异性研究

轴向压裂法是一种间接测定土体抗拉强度的试验方法,本文通过该法分析了原状黄土抗拉变形破坏的一般规律以及试样破坏类型。探讨了原状与重塑黄土的劈裂角以及在强度参数比方面(无侧限抗压强度与抗拉强度比以及粘聚力与抗拉强度比)的差异性。结果表明:原状黄土根据抗拉应力-贯入深度曲线走势将变形破坏模式分为3类:弹性变形破坏无残余应力、弹性破坏有残余应力、塑性破坏;原状与重塑黄土在强度参数比方面也存在较大差异。另外,原状黄土劈裂角(α)略小于重塑黄土且均与内摩擦角(φ)呈互补关系;抗拉强度计算公式中的系数K=tan(2α+φ)对于原状黄土建议取值为1.5,对重塑黄土建议取值为2.0。     

饱和盐渍土的一维蠕变试验与模型研究

饱和盐渍土中土颗粒和孔隙盐溶液间相互的物理化学作用对土体的力学行为有较强的影响,使得盐渍土表现出不同的变形特性。为了能够准确地描述饱和盐渍土的这种相互作用,首先采用常规固结试验和恒载蠕变试验对通过蒸馏水、硫酸钠溶液和氯化钠溶液饱和后的重塑土样进行了试验研究。试验结果显示:盐渍土和非盐渍土的固结蠕变存在明显差异,此类现象会随着含盐量的增加而更加明显;而同含盐量的硫酸盐渍土和氯盐渍土的固结蠕变效应也不尽相同。其次,基于Yin-Graham一维蠕变方程,利用Pitzer离子相互作用模型和Van'tHoff渗透吸力方程,通过引入有效渗透应力,建立了饱和盐渍土的一维蠕变理论模型。最后,将改进的理论模型与试验数据进行了对比分析。结果表明,所提出的理论模型不仅能够描述饱和盐渍土中化学力学耦合,而且可以有效地预测一维蠕变行为。     

饱和盐渍土的一维蠕变试验与模型研究

饱和盐渍土中土颗粒和孔隙盐溶液间相互的物理化学作用对土体的力学行为有较强的影响,使得盐渍土表现出不同的变形特性。为了能够准确地描述饱和盐渍土的这种相互作用,首先采用常规固结试验和恒载蠕变试验对通过蒸馏水、硫酸钠溶液和氯化钠溶液饱和后的重塑土样进行了试验研究。试验结果显示：盐渍土和非盐渍土的固结蠕变存在明显差异,此类现象会随着含盐量的增加而更加明显;而同含盐量的硫酸盐渍土和氯盐渍土的固结蠕变效应也不尽相同。其次,基于Yin-Graham一维蠕变方程,利用Pitzer离子相互作用模型和Van't Hoff渗透吸力方程,通过引入有效渗透应力,建立了饱和盐渍土的一维蠕变理论模型。最后,将改进的理论模型与试验数据进行了对比分析。结果表明,所提出的理论模型不仅能够描述饱和盐渍土中化学力学耦合,而且可以有效地预测一维蠕变行为。     

重塑超固结饱和黏土蠕变试验与蠕变模型

采取杭州地区黏土制备重塑超固结土样（OCR=1.00,1.25,1.67,2.00,3.00）进行三轴剪切蠕变试验,研究超固结饱和黏土的时间变形特性和蠕变模型,对模型参数取值进行了分析。结果表明,重塑超固结饱和黏土的应力应变曲线具有应变硬化特征,在恒定偏应力下土样的时间变形曲线具有双曲线特征;超固结比越大,施加偏应力初始阶段试样中产生的超静孔压越小,试样变形进入蠕变阶段的时间越早,且在一定时间内试样的蠕变量发展越小。基于“孔压消散法”确定了超固结土的蠕变起始时间,采用双曲线蠕变模型可以高度拟合超固结饱和黏土剪切蠕变发展规律,曲线拟合分析表明：在相同的偏应力下,不同超固结比试样的最终蠕变量大致相等,但是超固结比越大时,土样蠕变发展越缓慢,表现为双曲线蠕变模型参数As在超固结比变化时几乎保持为常量,参数Bs则随超固结比的增大近似呈线性增长。     

循环交通荷载作用下饱和重塑黄土变形特性研究

为研究主应力轴旋转作用下饱和重塑黄土的变形规律,借助空心圆柱扭剪仪开展了排水状态下饱和重塑黄土的循环三轴试验和循环交通荷载试验,主要研究了主应力轴旋转对饱和重塑黄土的竖向塑性累积应变、径向塑性累积应变以及八面体塑性累积剪应变的影响。试验结果表明：(1)主应力轴旋转会使土体产生塑性累积变形;土样的竖向塑性累积变形和八面体塑性累积剪应变随循环次数增加呈对数型增长趋势,且循环竖向应力比和循环扭剪应力比与其呈正相关;径向塑性累积应变初期主要表现为拉应变形式,随荷载作用次数的增加,其值逐渐减小并向相反方向累积。(2)主应力轴旋转会加速相应的竖向塑性累积应变,在其他条件一定时,循环交通荷载作用下试样的变形量是循环三轴试验的数倍。(3)重塑黄土在交通荷载作用下竖向变形远远小于原状软黏土,作为路基填筑材料具有一定的优越性。(4)对现有的竖向塑性累积应变计算模型进行了修正,得到了饱和重塑黄土沉降变形的显式预测模型,并对该模型的有效性进行了分析验证。     

重塑粉质黏土的剪切蠕变特性及本构模型研究

通过室内三轴试验,对重塑粉质黏土的剪切蠕变特性进行研究,分析了粉质黏土在不同偏应力水平下和不同偏应力分级方式下的蠕变变形特性。试验表明,粉质黏土的偏应变蠕变变形与对数时间关系具有明显的非线性;在同样的剪切应力水平下,不同的加载分级方式对试样的最终偏应变量有明显的影响,加载分级越多,最终的偏应变量越小。基于试验数据,建立了适合描述重塑粉质黏土蠕变特性的双曲线模型,并对模型参数的物理意义和取值方法进行了讨论。分析表明,模型参数的取值与应力水平及试样的初始孔隙比有关;结合试验结果,给出了粉质黏土剪切蠕变双曲线模型参数取值建议。     

地裂缝带Q_3原状黄土三维蠕变本构辨识方法

改进西元模型是由西元体和村山体串联组成,它包含了黏弹性、黏塑性、黏弹塑性三种基本流变力学性态。本文基于统一流变力学模型理论,结合所得改进西元模型的性质及蠕变曲线的特征,对蠕变本构方程进行辨识,获得了西安地区地裂缝带Q_3原状黄土在不同应力水平下的一维蠕变本构方程。考虑到室内试验及实际工程问题均为三维状态,将一维本构模型进行推广,得到了三维蠕变模型,并对其本构方程进行求解。结果表明,所选本构方程较为准确地反映了西安地区地裂缝带Q_3原状黄土的流变性能。     

砂岩蠕变特性及蠕变力学模型研究

应力水平对岩石蠕变特性有很大的影响。通过对砂岩单轴蠕变试验研究表明:当加载应力远小于屈服应力时,应变速率持续衰减最终保持恒定,只产生蠕变的第1,2阶段,试件不会破坏,属于稳定型蠕变;当加载应力大于或小于但接近于屈服应力时,应变速率先衰减后加速增长,蠕变的3个阶段都产生了,在蠕变第3阶段产生了轴向方向的3条裂纹,最终裂纹扩展贯通而破坏,破坏形式为张性拉裂破坏,属于非稳定型蠕变。实验说明,屈服应力是岩石产生极非稳定型蠕变的一个临界值。根据加载应力水平产生的蠕变差异,建立了砂岩的经验本构模型和蠕变力学模型,为岩体工程建设提供借鉴与参考。