辽宁区域性饱和黏性土和粉土抗剪强度参数的试验研究——以盘锦地区为例

目的试验与分析辽宁区域性饱和黏性土(黏土与粉质黏土)和粉土抗剪强度参数.对辽宁盘锦地区黏性土抗剪强度特征取得了规律性认识,提高评价土质的可靠性.方法采用室内直剪试验、三轴试验与室外十字板剪切试验、静力触探试验.结果黏土内摩擦角φ好于粉质黏土、粉土;内聚力C的相关性相对于摩擦角较差;黏土的内聚力成负相关;直剪试验(快剪)抗剪强度指标内摩擦角φ和黏聚力C高于三轴试验(UU)的抗剪强度指标.不排水抗剪强度经验公式Cu=18.0 11.02qu适应于辽宁盘锦地区的黏土.结论建立了室内直剪试验与三轴试验抗剪强度指标之间关系,及十字板剪切试验与静力触力试验之间的关系,为以后在辽宁盘锦地区地基勘察评价中估计黏性土的抗剪强度提供参考.     

EPS颗粒改良膨胀土强度试验研究

选取湖北某边坡工程膨胀土为试验对象，在保持最大干密度和最优含水率的条件下，通过全自动三轴仪对不同掺量的EPS颗粒改良膨胀土进行三轴试验，探究了不同掺量的EPS颗粒与膨胀土抗剪强度间的关系。结果表明：土样主应力差值先快速增加后缓慢增加达到峰值后下降并稳定；素土样峰值强度最大；随着EPS颗粒掺量增加，土样的强度、黏聚力和内摩擦角都有变小的趋势；当掺量超过10%时，改良膨胀土的强度变化不明显；对比黏聚力、内摩擦角和掺量关系曲线表明黏聚力变化比内摩擦角更明显，说明黏聚力受掺量变化影响较大；通过拟合可得到黏聚力、内摩擦角与掺量的关系式。     

置换率对膨胀土剪切特性影响的试验研究

利用直剪试验,研究不同置换率膨胀土试样的力学剪切特性,结果表明:随着加砂量的增加,即置换率增加,抗剪强度不断增强,黏聚力线性下降,内摩擦角增加趋势不断增大;中粗砂主要通过改变内摩擦角来提高膨胀土的抗剪强度;黏聚力与置换率的关系可以通过线性方程进行拟合,内摩擦角与置换率的关系可以通过一元二次多项式进行拟合,提出了抗剪强度与置换率、垂直压力的两元回归计算模型。通过静力平衡条件分析,推导出黏聚力、内摩擦角与置换率的关系表达公式,并通过直剪试验得以验证。     

石家庄区域非饱和土不同抗剪强度试验指标对比分析

基于非饱和土理论,通过非饱和土直剪试验、三轴UU、CU和CD试验得出非饱和土的强度指标,对比分析了不同试验条件下石家庄地区非饱和土抗剪强度指标及其在不同基质吸力条件下的变化规律.试验结果表明:石家庄地区抽气饱和后原状土UU试验测得的黏聚力大于直剪快剪试验结果,内摩擦角相差不大;原状非饱和土样UU试验的黏聚力约为抽气饱和后土样黏聚力的2倍,说明该区域非饱和原状土中存在的基质吸力对土样黏聚力的提高贡献较大;土的有效内摩擦角φ′基本不受基质吸力的影响,但随着基质吸力的增加,与基质吸力相关的内摩擦角φb呈非线性增长;试验土体总黏聚力c1′随着基质吸力的增大而呈线性增大.对比结果说明石家庄地区采用抽气饱和后原状土体的UU试验强度指标进行工程设计,在安全性和经济性方面均有一定的优势.如果采用非饱和原状土UU试验强度指标,则需要考虑工程实际中基质吸力受场地及气候等因素的影响.     

非饱和土剪切试验颗粒流模拟

实验研究基质吸力对非饱和土的变形及强度特性影响耗时耗力,为减少实验所带来的问题,采用颗粒流理论,以颗粒黏结强度为桥梁,建立非饱和土的PFC3D直剪数值模型,模拟不同固结应力及基质吸力作用下非饱和红土的力学特性,得到其剪切应力与剪切位移的关系。基于摩尔-库伦准则,通过拟合计算得出与基质吸力相关的黏聚力c、内摩擦角φ并与实验值对比;通过黏聚力与基质吸力的关系得到φb角,数值模拟与实验值非常接近,结论验证了模拟的合理性。研究成果为非饱和土性质验证提供了新的思路。     

氯化钠溶液对膨胀土强度影响研究

以河南南阳某公路工程膨胀土为研究对象,对经过不同浓度的氯化钠溶液饱和后的试样进行击实试验和三轴试验.试验结果表明:氯化钠溶液浓度增加,土样主应力差呈先增加后减小趋势,峰值强度逐渐减小,素土样峰值强度最大;内摩擦角随着浓度的增加而增加,黏聚力随着浓度的增加而减小,相较黏聚力的变化,内摩擦角变化不是很明显,说明其浓度变化对土体内摩擦角影响较小;进一步通过拟合曲线发现,氯化钠溶液浓度与土的抗剪强度指标均线性相关,并得到内摩擦角、黏聚力与浓度相关的公式.     

废钢渣与砂土的混合土材料力学特性试验

目的了解废钢渣与．砂土的混合土材料的力学特性,为废钢渣在松软砂土地基处理中的应用提供理论依据．方法采用应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行三轴压缩试验．结果总结出废钢渣与砂土的配合比及龄期的变化对混合土力学性质影响的基本规律,废钢渣与砂土的混合土材料的黏聚力、内摩擦角、最大主应力差、初始弹性模量均较大．结论采用废钢渣对松软砂土搅拌压实后,可有效地提高地基的承载能力、降低基础的沉降量．     

水泥稳定路基土力学特性研究

为探究稳定固化路基土的强度受水泥掺量和围压的影响程度,通过室内无侧限抗压强度试验与三轴压缩试验,得到水泥稳定路基土的单轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角等力学参数和各因素对水泥稳定路基土力学性质变化规律的影响。采用回归分析法研究了无侧限抗压强度和稳定剂的相关性,给出了抗压强度与水泥掺量的拟合公式用于预测水泥的合理掺量范围。结果表明:水泥稳定路基土在一定水泥掺量范围内,随水泥掺量的增加,无侧限抗压强度、剪切应力、残余强度均增大,黏聚力先显著增大后略微下降,内摩擦角上下略微波动;剪切峰值应力与残余强度随围压增大显著增大。     

土工布加筋粗颗粒土变形与强度特性试验研究

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数（简称筋数n=0～3）对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明：筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形;不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5 378 kPa。加筋能够增大相变时的体积应变;在p-q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ₀、Δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示;n每增加1,内摩擦角φ''增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标-加筋疏密指数I_R,并给出三轴试验获得I_R的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力Δc（加筋土比素土黏聚力的提高量）与I_R均可用直线拟合;I_R每增加1 m^-1,c和Δc分别提高9.1和13.5 kPa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,I_R每增加1 m^-1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75 kPa。基于准黏聚力原理,建立c及Δc与I_R的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。     

失水干燥对路基压实黏质土抗剪强度特性的影响

为了客观可靠地评价干旱、半干旱地区路基压实土的工程性能,采用三轴压缩试验研究了某工程黏质土在不同干燥状态下的抗剪强度特性,分析了失水率对抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)与抗剪强度的影响以及作用机理,建立了黏聚力、内摩擦角及抗剪强度与失水率的关系方程。结果表明:失水干燥可显著提高路基压实黏质土的抗剪强度及抗剪强度指标,黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均随失水率的增加而递增,其中黏聚力、抗剪强度与失水率均呈指数函数关系,内摩擦角与失水率呈二次函数关系。失水干燥有利于提高路基的承载能力与稳定性,研究成果可为干旱、半干旱地区黏质土路基的设计与施工提供理论依据及技术参考。     

基于Monte-Carlo法的边坡可靠性分析

为了研究土性参数中粘聚力系数c和内摩擦角φ对边坡可靠度指标β的影响,在传统的极限平衡原理Bishop法的基础上,结合可靠度分析方法中的MonteCarlo法,通过MATLAB来实现以上的分析过程。结果表明：粘聚力系数c的变异系数δc以及内摩擦角φ的变异系数δφ与可靠度指标β呈负相关。     

含水率对玉米粮堆强度和模量的影响研究

玉米粮堆的力学参数是筒仓安全设计的依据。利用全自动三轴仪研究含水率、围压等因素对玉米粮堆力学参数的影响,得到应力-应变关系曲线。利用莫尔-库伦强度准则得出玉米粮堆内摩擦角φ、黏聚力c以及初始弹性模量。结果表明:不同含水率下玉米粮堆的应力-应变关系曲线变化相似,随着含水率增加,玉米粮堆的强度峰值增加,内摩擦角也增大,而初始弹性模量减小,根据试验结果拟合出不同含水率下围压与初始弹性模量的关系方程。     

剪切速率对环形桩孔抗剪强度的影响

为了研究环状桩孔的力学性质,以某矿风井检查孔的黏土为研究对象,采用智能电动四联直剪仪进行了室内直剪试验,探讨了剪切速率对黏土剪应力-剪切位移曲线的影响,分析了内摩擦角、黏聚力随剪切速率的变化关系.试验结果表明:剪应力随着剪切速率的增加而增加,黏聚力、内摩擦角与剪切速率的关系可以通过一元二次多项式来拟合,提出了抗剪强度与剪切速率、竖向压力的两元回归计算模型.     

三门峡地区黄土状粉土静力学特性试验研究

以三门峡地区黄土状粉土为研究对象,通过控制重塑土样的干密度及含水率制备不同状态的试样,在非饱和土三轴仪上采用不排水试验法,对试样的静力学特性进行试验研究.试验结果表明:试样的基质吸力、水分状态及密度对土的力学性质有着重要影响,相同围压下土体破坏偏应力随着基质吸力的增大而升高;试样的黏聚力随含水率的增加而减小,且减小幅度在不同含水率区间有不同的变化规律;内摩擦角随含水率的增加呈现出先增加后减小的变化规律,并且其变化曲线出现双峰值点;试样的黏聚力及内摩擦角均随干密度的增加而增大,但不同的是黏聚力与干密度的关系曲线可用双曲线模型拟合,而内摩擦角与干密度的关系曲线呈现出非线性的变化规律.     

冻融作用对原状黄土抗剪强度的影响规律

以西宁市某区域内原状黄土为研究对象,设计封闭系统下的三向慢速冻结试验、恒温恒湿的融化试验以及三轴剪切试验。基于土的莫尔-库伦强度理论,利用抗剪强度包线求解黏聚力和内摩擦角,研究不同冻融温度梯度下抗剪强度指标的变化规律。结果表明：随着温度梯度增大,黏聚力衰减速度显著,衰减为极小值时的最不利冻融温度梯度为-15~15℃;冻融黄土的黏聚力与冷端温度、融化温度有关;较低含水率和较小冷端温度耦合作用或较高含水率和较大冷端温度耦合作用时,与冷端温度相比,融化温度为主导影响因素。随着冷端温度的增大,不同含水率试样的黏聚力降低幅度呈先减小、后增大的规律,最不利的含水率为18.34%。内摩擦角呈现出不规律性波动,变化幅度约为0~14°。由试验数据拟合出黏聚力随冷端温度和含水率变化规律的计算式,经试验验证,计算式能较好地描述其变化特性。     

根土复合体的抗剪强度研究

随着我国高速公路、铁路等基础设施的大量建设,工程边坡的生态修复与防护越来越多,含有植物根系的根土复合体力学性质,是决定生态边坡稳定性的重要因素.通过分析含有两种不同根系不同含根量含根土的直接剪切试验,运用Matlab对试验数据进行不同次数的最小二乘拟合分析,得出如下结论：含根土作为一种复合体材料的强度近似符合库仑定理,其抗剪强度τf随着含根量的增加而增大;含根量对内摩擦角的影响与土本身内摩擦角大小有关,本身内摩擦角小的土影响大,而本身内摩擦角大的土影响小,粘聚力则随着含根量的增大而增大.     

岩石三轴试验数据处理的PC-1500计算机程序

在三向应力状态下测定岩石抗剪力学性质的常规三轴试验,基于岩石或脆性材料破坏时剪切面上的极限平衡条件,τ= c+σtgφ。式中τ为抗剪强度;c为粘聚力;σ为正应力;φ为内摩擦角。c和φ值在岩体工程中是两个十分重要的指标。 通过岩石三轴试验,对原始数据整理、计算、绘图求得c、φ值的过程比较繁琐。为此编制了简便、省时、易于操作的pC-1500计算机RASIC语言计算、绘图程序。     

高液限路基填土压缩及强度特性试验研究

在我国南方潮湿多雨地区公路工程的路基填筑过程中,高液限填土的使用非常广泛,其力学特性直接影响路基的长期稳定性。由于降雨较多,在实际工程中很难将路基填土完全压实,影响了路基的安全稳定。因此,为维护高液限填土路基的安全,深入研究高液限粘土的物理特性与工程特性,尤其是研究高液限填土路基的安全稳定,对保障路基的安全使用具有重要的现实意义。且目前针对高液限土的水稳定性、抗剪强度指标及其变化规律的研究较少,所以确定其强度的影响因素对于研究路基稳定性、边坡稳定性具有重要意义。为研究某高速公路路基高液限填土的力学性质,选取两个断面路基填土,通过击实试验获得土料的最大干密度和最优含水率,采用不同压实度控制制样干密度进行侧限压缩、回弹和三轴剪切试验,得到了路基填土的压缩和强度特性随压实度、含水率大小而变化的规律。结果表明：该路基填土为中等压缩性土料;在相同含水率下,粘聚力c、内摩擦角φ、压缩模量Es、压缩指数Cc都随压实度的增大而增大,回弹指数Cs随压实度的增大而略微增大;在相同压实度下,采用含水率大于最优含水率的土样进行试验。压缩模量Es、压缩指数Cc、回弹指数Cs都随含水率的增大而增大,粘聚力c随含水率的增大而减小,内摩擦角φ几乎无变化。     

锚定板位移-荷载关系近似解析算法

首先,通过适当的假设,基于弹性地基梁理论,提出了黏性土中锚定板位移-荷载关系的近似解析算法。其次,基于6个不同尺寸方形锚定板位移-荷载关系的数值模拟结果,获得了土体水平基床系数的比例系数与锚定板水平位移关系式中的两个拟合参数。然后,用锚定板现场抗拔力试验结果验证了理论分析方法的可行性。最后,讨论了土的黏聚力及内摩擦角对锚定板抗拔承载力的影响。研究结果表明,在某一深度范围内方形锚定板位移-荷载关系近似解析算法是可行的。     

基于多元分析的花岗岩残积土物理力学性质概率分布模型

基于533组花岗岩残积土土样的土工试验数据,研究了花岗岩残积土黏聚力、内摩擦角、压缩系数与常见物理指标之间的相关关系,分别采用经验方法和主成分分析方法建立了花岗岩残积土力学性质的联合概率密度函数.研究表明,花岗岩残积土黏聚力的离散性很大,难以准确预测.和黏聚力相比,内摩擦角和压缩系数的可预测性更强,内摩擦角和压缩系数之间存在一定的负相关性,黏聚力和内摩擦角、压缩系数的相关性较弱.采用经验法和主成分分析法建立的联合概率密度函数类似,验证了所提出的概率模型的可靠性.