考虑饱和度影响的红壤土抗剪强度模型及应用

鉴于降雨入渗过程中土体饱和度变化对库区边坡稳定性的影响,基于Bishop非饱和土抗剪强度理论和van Genuchten土水特征曲线模型,建立了直接考虑饱和度影响的多参数土体抗剪强度理论模型,并采用三峡库区红壤土设计了土水特征曲线试验和三轴剪切试验,获得了基质吸力和抗剪强度随饱和度变化的试验结果,进而验证了模型的合理性。结果表明,模型预测值与试验实测值的吻合度较好,建立的模型能较好地预测三峡库区红壤土的抗剪强度。进一步分析可知,红壤土抗剪强度指标——粘聚力和内摩擦角均随饱和度的增加呈非线性递减;在净总应力一定的情况下,红壤土抗剪强度随饱和度的增加呈对数关系递减。     

温度和盐度对珊瑚砂抗剪力学性能的影响

珊瑚砂作为岛礁工程建设的重要材料,其在不同海洋环境下的物理力学特性直接影响岛礁构筑物的设计、施工及长期运行。为研究温度和盐度影响下珊瑚砂剪切力学特性,采用自主研制的温控桩-土接触面三轴试验仪,对南海海域的珊瑚砂进行了不同温度和盐度的三轴排水剪切试验。结果表明,与标准砂类似,珊瑚砂的剪切应力-应变曲线存在峰值,且呈现出应变软化特征;珊瑚砂的抗剪强度受温度影响不明显,但对盐度比较敏感,相对于淡水环境,盐度使峰值抗剪强度下降了2.5%～8.5%,且围压越低降幅越大;盐度对珊瑚砂的粘聚力有劣化效应,其减小幅度接近30%,但对珊瑚砂内摩擦角的影响不明显。     

浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响

为研究浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响程度,通过直剪试验分析了浸水时间对砂泥岩颗粒混合料的剪应力、抗剪强度及剪胀效应的影响。结果表明,砂泥岩颗粒混合料浸水后剪切过程大致分为弹性阶段和稳定破坏阶段;砂泥岩颗粒混合料的粘聚力随浸水时间呈现“增大—回落—基本稳定”的变化趋势,混合料的内摩擦角在整个剪切过程中变化不大;浸水时间越长,砂泥岩颗粒混合料的剪胀性越小,减缩现象越明显。研究结果为以砂泥岩颗粒混合料为建筑填料的涉水工程建设提供了参考依据。     

富浆胶结砂砾石抗冻性能试验研究

胶结砂砾石作为一种新型筑坝材料抗冻性能较差,采用富浆胶结砂砾石作为胶结砂砾石坝防渗保护结构材料,探究了外加剂对富浆胶结砂砾石抗冻性能的影响,通过冻融试验分析了冻融过程宏观特性,利用压汞试验、扫描电镜和X-Ray衍射试验,探求了富浆胶结砂砾石的冻融破坏的微观机理。试验结果表明,富浆胶结砂砾石冻融过程是水化产物结构由密实到疏松的过程,掺加外加剂对富浆胶结砂砾石的冻融破坏起到了很好的抑制作用。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

胶结碎石土的折线型强度准则研究

针对胶结碎石土在低正应力和高正应力下的表现的差异性问题,基于摩尔-库伦强度准则,根据胶结碎石土在屈服应力前后的摩尔-库伦强度线,提出了胶结碎石土的折线型强度准则,推导了强度准则参数与单轴抗压强度和抗拉强度的关系,通过单轴压缩试验和直接拉伸试验计算了强度准则参数,并与三轴压缩试验直接获取的强度准则参数结果进行比较。结果表明,计算值与试验值误差在合理范围内,折线型强度准则对胶结碎石土具有一定的适用性。     

粗粒土的抗剪强度特性及其参数

本文以较丰富的粗粒土三轴剪切试验资料为基础,分析研究了应力、应变、体应变等的变化规律,以及剪切中的剪胀效应和颗粒破碎性的影响.较全面地论证了粗粒土的抗剪强度特性;并把(б_1-б_3)-ε_a与ε_v-ε_a关系联系起来,提出ε_v-ε_u关系上dε_v/dε_a=0点对压到(б_1-б_3)-ε_a关系上相当于屈服点,(dε_(?)/dε_a)max点(剪胀率最大点)对应到(б_1-б_3)-ε_a上相当于峰点,由这两点强度比较分析,进一步步阐明了粗粒土的咬合作用和产生C值的机理;又将粗粒土莫尔抗剪强度包线归纳为四种类型,其中三类皆显示出非线性特征,提出用τ_ξ=c Ap_a’(б/p_a’)~B反映粗粒土的抗剪强度特性及参数关系,较为全面、合理.     

墙后填土抗剪强度指标对拦石墙截面尺寸的影响

基于拦石墙的稳定性计算方法,以白庙子滑坡为例,选用不同强度特性的填土作为墙后填土,分析了墙后填土的强度特性对拦石墙截面尺寸的影响.结果表明,在抗滑与抗倾覆安全系数一定的前提下,随墙后填土内摩擦角和粘聚力的增加拦石墙的宽度减小,墙后填土内摩擦角和粘聚力的增加有利于减小墙体截面尺寸,可达到设计经济的目的.     

节理三维形貌与抗剪强度相关性研究

岩石节理的表面形貌对其力学特性具有重要影响。运用JAW 1000试验系统开展不同节理试样的剪切试验,得到不同法向应力条件下节理试样的剪切变形曲线和法向变形曲线,并利用KEYENCE_LK G5000激光扫描仪在剪切前后对节理试样表面形貌进行高精度激光扫描测试,得到节理试样表面三维形貌数据。根据改进的节理三维形貌表征参数的算法,分析剪切试验前后节理试样表面三维形貌变化,研究节理三维形貌表征参数与抗剪强度的关系。结果表明,三维平均视倾斜角越大,抗剪强度越大,并提出了三维平均视倾斜角与抗剪强度的经验模型。     

崩岗区残积土抗剪强度试验研究

以江西省赣州市崩岗侵蚀区的土样为试验样本,通过对不同含水率、干密度、石灰含量、养护时间、干湿效应影响下的崩岗区残积土进行直剪试验,研究崩岗区土的抗剪强度特性,并分析崩岗侵蚀的机理。结果表明,含水率增加、干密度降低及干湿循环次数增加均会使土样的抗剪强度降低;掺入石灰能提高土样的抗剪强度,且石灰含量和土样的养护时间与土样的抗剪强度成正相关。     

某水电站坝址河床覆盖层大型原位直剪试验

坝基覆盖层具有很强的原位结构特性,易被扰动,取原状土样进行室内试验很难实现,重塑土样又难以反映其原位结构,故室内试验很难全面反映覆盖层的原位工程力学特性。采用新型直剪试验法在大渡河干流某水电站坝址进行了表层覆盖层原位直剪试验,该方法用链条张拉剪切框使试样受剪,克服了剪切框内壁摩擦对剪切面正应力的影响,从而能精确地测定出试验抗剪强度。试验测得的覆盖层抗剪强度处在地质报告建议值范围内,且略小于室内试验测得的强度。结果表明,新型直剪试验法能够较好地适用于覆盖层原位强度指标的测定,可为工程设计提供客观、合理的依据。     

泥质白云岩结构面抗剪强度各向异性的数值模拟

针对结构面抗剪强度的各向异性对坝基稳定性评价的影响问题,利用3DEC模拟软件对泥质白云岩结构面进行直剪模拟试验,研究了其抗剪强度随粗糙度变化的规律。结果表明,泥质白云岩结构面的粗糙度越大,剪切应力—剪切位移曲线峰值越明显,结构面的抗剪强度越大,抗剪强度参数也越大;法向应力水平越高,粗糙度对结构面抗剪强度的影响越弱。     

红石河水库枢纽区膨胀土饱和度对抗剪强度的影响

膨胀土遇水膨胀失水干缩,对工程构筑物危害巨大,以云南省瑞丽市畹町经济开发区红石河水库枢纽区膨胀土为试样土,通过一系列不同饱和度的原状土和重塑土直剪试验发现,随着饱和度的增大,膨胀土的剪切强度、内摩擦角和粘聚力均逐渐降低,但剪切强度和粘聚力的降低趋势较内摩擦角更加明显,且当饱和度逐渐增大时,内摩擦角的降低趋势逐渐减缓最终趋于稳定,同时原状土对外部因素的敏感性低于重塑土。土体的力学特性是土体内的矿物种类、矿物含量、水分及土体内部结构等综合作用的结果,并据此提出了一个考虑水分和土体自身性质的剪切强度计算模型,对比计算结果与试验结果,验证了该模型的有效性。研究成果可为类似工程提供参考依据。     

基于滑带土等效抗剪强度参数的古滑坡稳定性分析

采用野外直剪试验方法测定鹅公带古滑坡体滑带土强度参数,据此求得的滑坡稳定安全系数与古滑坡已处于临界失稳的现状不符,为此特提出考虑降雨条件下浸润线升高等因素影响下的滑带土等效抗剪强度参数,利用强度折减法,通过FLAC3D软件反分析得到等效抗剪强度参数,并利用该参数计算不同运行工况下的鹅公带古滑坡体稳定安全系数。结果表明,各种工况下古滑坡稳定安全系数均不满足规范要求,且在汛限水位及水位骤降情况下处于失稳状态,应进行加固处理。     

垫层蜗壳座环结构剪切力特性分析

应用有限元计算软件,构建了三维有限元模型,研究了垫层蜗壳在内水压力及自重作用下垫层平面包角、子午包角和弹模的变化对座环结构所受剪切力的影响,并探讨了垫层失效情况下座环受剪情况。结果表明,垫层子午包角向下延伸不利于座环抗剪,垫层平面包角变化对座环结构所受剪力影响较大,并呈现一定规律,为垫层蜗壳的优化设计提供依据。     

大理岩节理表面形态对剪切强度影响的数值模拟

利用PFC3D模拟了大理岩节理岩体的直剪试验,实现了在剪切过程中考虑节理形态的影响。以某一大理岩人工劈裂节理形态为例,通过傅里叶变换进行滤波将节理形态分离成高频和低频形态,用PFC3D模拟节理形态然后进行剪切数值试验,获得了剪切应力、剪切位移、法向位移、裂隙数量等参数。计算结果表明,节理形态对节理的剪切强度有不同的影响,本文分离节理形态的方法可行。     

基于新型本构模型的胶凝砂砾石坝抗震工作性态研究

鉴于目前胶凝砂砾石料的动力特性研究较少,关于胶凝砂砾石坝动力工作性态的认识尚不能满足设计、施工及运行管理的需求,基于试验研究提出的新型胶凝砂砾石料动力本构关系,分析了该坝型的抗震工作性态,研究了坝坡及胶凝剂含量对大坝动力响应的影响。计算结果符合实际工程的一般规律,可为该坝型的工程实践提供参考依据。     

基于BP神经网络冻融作用下细粒土抗剪强度的研究

针对目前冻土抗剪强度指标模型多为单一影响因素的模型现状,研究了冻土抗剪强度指标与密度、含水率、粘粒含量、易溶盐量、冻融循环次数等影响因素内在非线性关系,采用 BP神经网络方法,以Matlab为平台,采用自编程序对试验数据进行网络的学习和仿真。结果表明,该方法预测冻土冻融后抗剪强度指标效果较好。