长期循环荷载作用下粉质黏土动力特性及相关模型修正

循环荷载长期作用特征直接影响着粉质黏土的动力变形特性及土体结构的稳定性。运用SDT-10型动三轴仪对饱和粉质黏土进行高达20 000次的循环振动,分别控制固结围压、动应力比和振动频率,研究不同荷载条件下粉质黏土的塑性应变、残余孔压特性。研究结果表明:3项荷载条件都对土体的累计塑性变形和残余孔压有至关重要的影响。累计塑性应变在动力荷载持续作用下不断累积,曲线呈现出S型和J型,运用改进的种群增长模型以及改进的指数模型分别能很好拟合累计塑性应变随振动次数的发展规律,随围压、动应力比的增长呈正相关变化,随频率的增加呈反比下降。残余孔压比在正弦波的振动下不断增大,运用改进Seed孔压模型能在一定程度上模拟残余孔压变化规律,随动应力比、频率的增加而增大,随围压的增加而减小。研究成果深化了动力条件下黏土变形特性的认识,为循环荷载长期作用下土体的强度衰减和变形预测提供借鉴和参考。     

含水率对新近系粉质黏土强度影响的试验研究

引黄(河)入洛(阳)工程新近系围岩中有粉质黏土夹层或充填物,其力学强度随含水量变化很大,是导致施工围岩破坏的主要诱因之一。为深入分析含水率对围岩强度的影响,采用不固结不排水三轴试验,研究含水率对粉质黏土强度的影响。试验结果表明:试样破坏均为中部鼓肚膨胀综合破坏,体积膨胀起主要作用,其中径向膨胀变形过大是导致试样破坏的主要原因;含水率对主应力差影响很大,随着含水率增大,主应力差显著降低,其降低幅度随围压增大而加大;峰值强度受含水率的影响较大,随含水率的增大而明显降低,随含水率和围压增大,峰值强度降低幅度加大,达到较高含水率后峰值强度受围压的影响很小;相同围压下,峰值应力比随含水率的增大而呈线性递减,各拟合直线的斜率基本一致;相同含水率下,峰值应力比随围压的增大而减小;含水率对强度参数影响较大,随着含水率的增大,粉质黏土的黏聚力和内摩擦角均明显减小,黏聚力的对数值及内摩擦角与含水率呈负线性相关。     

齐齐哈尔地区粉质黏土冻胀特性试验研究

黑龙江省受寒冬负温影响,容易引起渠道渗漏、地基下陷、轨道不顺等问题,这增加了工程建设难度。为解决实际问题,以齐齐哈尔地区粉质黏土为研究对象,进行封闭系统下的人工冻结试验,对冻胀试验数据进行分析,研究不同含水率、干密度、冷端温度及冻结速率条件下土体的冻结过程及冻胀率的变化规律。试验结果表明:冻胀率在含水率高、干密度大、冷端温度低、冻结速率低的条件下,土体冻胀现象更为显著,且冻胀率与4个因素相关性较好。冻胀正交分析结果表明:冷端温度对冻胀率的影响程度最弱,干密度较强,含水率的影响最为剧烈。采用SPSS统计分析软件,建立含水率、干密度和冷端温度三因素综合影响下的冻胀率多元线性回归模型,模型拟合效果好、可信度高、精度高,满足实际需求,操作简便,可用于粉质黏土的相关计算和预测。     

南京地区粉质粘土动剪切模量与阻尼比试验研究

通过对南京地区某大型地下工程场地原状淤泥质粉质粘土和粉质粘土开展共振柱试验,研究了两类土动剪切模量与阻尼比随剪应变和固结围压的变化规律,结合双曲线模型,给出了淤泥质粉质粘土和粉质粘土动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化的平均曲线及其动参数的典型值,并与前人的研究成果进行了对比分析,表明该研究成果可为南京地区建筑工程项目地震安全性评价提供一定的借鉴和参考。     

钢渣改良粉质黏土小应变动力特性试验研究

结合废钢渣的理化性质及其作用效果,采用废钢渣代替传统的水泥进行粉质黏土地基的动力 特性改良。利用共振柱试验,探讨钢渣粉质黏土混合料的动剪模量 Ｇ和阻尼比 Ｄ在固定围压 σ0 和养 护龄期条件下,随不同配合比下的变化特点。利用 Ｋｏｎｄｎｅｒ模型经验公式,将动剪模量归一化 Ｇ／Ｇｍａｘ, 并和阻尼比分别与动剪应变进行拟合。分析钢渣含量与最大动剪模量 Ｇｍａｘ和最大阻尼比 Ｄｍａｘ的变化规 律,并与水泥粉质黏土混合料进行分析对比。试验研究表明,配合比对两种混合土体的动剪模量和阻尼 比的影响最为显著;随着掺料含量的增大,动剪模量和阻尼比均呈现出先增大后减小的变化趋势;结果 显示,30％的钢渣掺量可代替 15％及以下掺量的水泥用于粉质黏土地基加固。试验成果明确了钢渣应 用于粉质黏土地基处理的可行性,具有实际的工程意义。     

不同含水比贵阳原状红黏土CU三轴试验研究

为研究贵阳地区原状红黏土在CU三轴试验下的力学性质,采取原状土试样制备的方法,得到三种不同含水比的原状红黏土试样,进行CU三轴试验。试验得到了贵阳原状红黏土在不同围压、不同含水比下的应力-应变关系、破坏形式以及孔隙压力变化规律,采用Mohr-Coulomb准则和规范法得到抗剪强度指标且分析了含水比对抗剪强度指标的影响。研究结果表明:(1)贵阳原状红黏土的应力-应变关系、孔隙压力均出现"驼峰型"软化特性,且围压越低、含水比越低,软化现象越明显,但也有少部分试样表现出微弱的硬化特征;(2)CU三轴试验中,随含水比的减小、围压的增大,贵阳原状红黏土试样的破坏形态由剪切破坏转变为鼓状破坏;(3)抗剪强度指标与含水比呈线性趋势变化,其中内摩擦角与含水比呈正相关,黏聚力与含水比呈负相关。     

交通荷载作用下焦作地区饱和粉质黏土变形特性及影响因素分析

为研究焦作地区长期交通荷载作用下典型饱和粉质黏土变形特性,利用动三轴试验方法对原状粉质黏土进行单样逐级和多样恒定幅值动力加载试验,从应变-振动次数变化曲线、动应力-应变滞回曲线2个方面重点分析了动应力、围压、固结方式以及振动频率对土体变形的影响。结果表明:焦作地区典型粉质黏土动应变随振动次数变化模式主要分为稳定型和破坏型,很少出现临界型;单样逐级加载会使土体强度增大,结构产生破坏所需的动应力幅值升高,平行多样恒定幅值加载中试样破坏前后可能存在一个明显的临界动应力值,动应力超过临界值后,试样变形急剧增长,低振动次数内便产生破坏;围压、固结比增大都会使土体强度升高,产生的可恢复弹性变形减小;振动频率对土体变形的影响可能存在一个临界频率值,在这个值前后土体变形都会增大。研究成果对保证研究区交通设施的安全运营具有重要意义。     

淤泥质粉质黏土基础处理

在淤泥质粉质黏土基坑基础处理研究中需要综合各方面的制约条件而采取适宜的施工方案。如何有效掌握设备性能、适用条件以及单位产量的能耗大小、最优组合各种工艺，提高综合经济效益一直是困扰工程技术人员的重要难题。基于此，以湖北宜城水利工程泵站施工为研究背景，对淤泥质粉质黏土基坑基础处理进行研究，找出一套人员、设备与施工工艺最优组合模式，以期为后续类似淤泥质粉质黏土基坑基础处理的施工提供经验。     

崇明地区粉质黏土物理力学指标的线性分析

基于大量的土工试验数据成果,针对崇明地区粉质黏土的液性指数与天然含水率、孔隙比、天然密度、压缩模量、压缩系数之间存在的关系进行研究。研究结果表明,该地区粉质黏土的液性指数与天然含水率、孔隙比、压缩系数呈正相关线性关系,液性指数与天然密度、压缩模量呈负相关线性关系,它们的相关系数处于0. 872 2～0. 962 2之间,并分别给出各自对应的线性函数式。此外,通过对比邻近地区粉质黏土物理力学指标的相关关系发现,崇明地区与它们之间具有较高的相似度,这对研究长江下游地区类似场地的粉质黏土相关参数具有重要意义。     

海水环境下水泥加固不同土质土体的效果研究

结合港珠澳跨海大桥西人工岛桥隧段软土地基处理工程,通过室内模拟试验,在已知固定水泥掺入比为18%的前提下,开展了水泥土在不同土质(淤泥、淤泥质黏土、粉质黏土)、不同龄期、不同养护环境条件下的力学性能试验。分析了土样的矿物成分、有机质含量,不同养护环境对水泥土无侧限抗压强度的影响规律及水泥的加固机理。结果表明:海水环境下水泥加固效果最好的是粉质黏土,其次是淤泥质黏土,最差的是淤泥;海水环境对3种水泥土的前期增益效果顺序依次是淤泥质黏土、淤泥、粉质黏土,后期增益效果顺序依次是粉质黏土、淤泥、淤泥质黏土。     

冰水沉积粉质黏土非饱和强度特征与细观机理研究

为弥补当前对非饱和粉质黏土细观结构研究的欠缺,基于Fredlund双应力变量理论、Fredlund-Xing土-水特征模型,通过室内试验从细观结构、矿物成分至非饱和力学特性方面展开对冰水沉积粉质黏土的系统研究,查明非饱和抗剪强度及参数变化特征,深入分析细观作用机理。研究表明:冰水沉积粉质黏土非饱和抗剪强度随基质吸力增大而提高,增长速率逐渐降低,内摩擦角φ′与含水率构成对数函数关系,内聚力c_total1具有峰值特征,峰值点含水率约为10.24%。土中的矿物组分遇水发生的水解、离子置换等作用对土体结构造成较大影响,在低基质吸力条件下造成宏观非饱和抗剪强度的损伤,根据其作用特征将非饱和抗剪强度随基质吸力的变化过程划分为3个阶段,建立了适用于冰水沉积粉质黏土的三维破坏包络面的概化模型。与此同时,分析发现材料参数φ^b在低基质吸力段并不为常数,以某一初始值逐渐减小,变化曲线呈反“S”形,最终无限趋近于0。     

利用CPTU对淤泥质黏土工程性质的评价

针对某场地河滩沉积淤泥质黏土,利用CPTU(孔压静力触探)对该场地不同深度的淤泥质黏土进行原位孔压消散试验,得出其固结系数。将该固结系数与室内试验所得的固结系数进行比较,得到现场测得的固结系数比室内试验测得的固结系数约大1～2个数量级的结论。介绍了CPTU估算不排水抗剪强度的方法,对比十字板剪切试验结果,对各种估算方法在该种土质中的适用性作出评价,确定了各种方法经验系数的取值范围。     

粉质黏土次固结特性的试验研究

本文通过一维固结试验,研究了沿江地区粉质黏土的一维压缩固结特性。固结试验采用不同的分级加载路径,达到相同的最终加载量,从而得到相应的粉质黏土固结变形曲线。试验结果表明:(1)不同的分级加载会影响试样的固结变形,加载分级越多,试样的最终变形量会越小,然后从土的次生结构方面分析了其原因;(2)根据四级加载的固结曲线得出试样在分级加载时各级间的固结变形量会呈现出一定的变化规律;(3)重塑土和配制土的e-lgt曲线存在明显差异,配制土的主固结终点比重塑土难确定。最后,采用殷建华提出的非线性蠕变模型对两种重塑粉质黏土的固结曲线进行拟合,该模型较适合椒江地区的粉质黏土,进而确定了相应的模型参数值。     

干湿循环条件下干燥应力历史对粉质黏土饱和力学特性的影响

以大连地区典型粉质黏土为研究对象,对经历不同干燥应力历史的粉质黏土试样在饱和条件下进行了固结不排水三轴剪切试验。通过对各组试样固结不排水剪切试验的应力-应变关系、孔隙水压力和有效应力路径等试验结果的对比分析,探讨了干燥应力历史对粉质黏土饱和力学特性的影响。固结不排水三轴剪切试验结果表明:干湿循环过程中粉质黏土在饱和条件下的力学特性变化与历史干燥应力有关,历史干燥应力越大,土体在饱和条件下的力学特性变化越明显。相同围压条件下,干湿循环试样的初始剪切刚度比未经历干湿循环的原始试样要高,历史干燥应力越大,初始剪切刚度增长越明显。随着历史干燥应力的增加,干湿循环试样的应力-应变曲线逐渐由应变硬化转变为应变软化,孔隙水压力的发展由先增加后减小转变为孔压持续增长,有效应力路径逐渐由"S"型转变为向左下方发展。干湿循环过程引起了土体的不可逆体积压缩和微裂隙的发展,进而影响土体的饱和力学特性。     

基于蚁群算法的冻结重塑黏土分数阶导数西原模型分析

掌握冻结状态下岩土体的蠕变规律,对利用冻结法施工的井筒建设安全至关重要。对人工冻结重塑黏土在-5,-10,-15 ℃下进行单轴抗压强度试验,得到温度对人工冻结重塑黏土单轴抗压强度的影响规律;根据重塑黏土冻结下的单轴强度,分别进行3个加载等级的蠕变试验,得到温度、加载等级对蠕变的影响规律。将Abel黏壶引入到西原模型,建立分数阶导数西原模型;利用蚁群算法对重塑黏土冻结状态下蠕变西原模型和分数阶西原模型进行参数辨识,通过分析2种模型的模拟结果,表明分数阶西原模型更适合于计算重塑黏土冻结状态下的蠕变规律。     

青藏铁路北麓河段路基冻土动力参数试验分析

冻土动力参数即是进行工程设计的依据,同时还为动力响应模拟提供必要参数。选取青藏铁路沿线粉质黏土为研究对象,通过试验分析了在不同的温度、围压、频率作用下冻土动弹性模量、动剪切模量、阻尼比的变化特性。利用等效黏弹性模型将动弹性模量(或动剪切模量)、动阻尼比与动应变幅值之间的关系具体化,并将以上函数曲线与Hardin双曲线进行拟合,确定等效黏弹性模型中的试验参数。试验发现,冻土动弹性模量与动剪切模量随温度的降低而升高,随围压、频率的升高而升高;动阻尼比随着温度降低而降低,随着围压升高而升高,随频率升高而降低。     

深厚淤泥质粉质黏土河道生态护岸设计研究

江苏省苏州市吴江区水系连通及农村水系综合整治试点县工程中局部河段存在深厚淤泥质粉质黏土,该土层力学性能较差,对护岸稳定较为不利.工程位于长三角一体化示范区,为了避免传统河道护岸工程设计中存在硬质化严重、景观生态性差等缺点,本工程在保证护岸安全的前提下提出生态需求.通过对杉木桩护岸、仿木桩护岸与生态砌块挡墙等方案从安全稳...     

漳州沿海地区土体的残余变形试验研究

利用DSC2000多功能动三轴试验系统,选取粉质粘土和淤泥两种典型海岸地基土进行残余变形特性试验研究。分析了围压、固结比对残余体应变和残余剪应变的影响,分别整理了沈珠江残余变形模型和改进后修正沈珠江模型参数,并对两种模型参数进行了对比。研究得出:残余体应变随着围压的增加而增大,固结比对残余体应变的影响不是很明显;残余剪应变随初始固结比、围压和动应力的升高而增加;针对沈珠江残余变形模型参数与改进后沈珠江模型参数进行了对比,对模型的剪应变进行修正后的结果将会对数值计算的结果产生比较大的影响。     

浇筑式沥青混凝土应力应变关系试验研究

对以天然砂砾石作为骨料的浇筑式沥青混凝土在不同沥青用量和不同温度条件下进行三轴试验。结果表明:浇筑式沥青混凝土的应力应变曲线呈现出应力硬化形态,且随着沥青用量的增加、温度的升高,应力硬化现象更加明显,双曲线段范围增大;邓肯-张模型及修正邓肯-张模型的理论曲线与试验曲线均吻合较好,主要模型参数随沥青用量增加或温度升高均呈下降趋势。通过对比两种本构模型破坏偏应力随围压的变化情况发现,在较高围压情况下,随着围压的升高,修正邓肯-张模型的破坏偏应力趋于平缓,增幅小,而邓肯-张模型的破坏偏应力几乎呈线性增加,其值明显大于修正邓肯-张模型的破坏偏应力,因此修正模型更加符合浇筑式沥青混凝土的强度特性。     

不同应力路径下固化河道疏浚淤泥力学特性探究

为了探究固化河道疏浚淤泥在不同应力路径下的力学行为,对其开展了常规单轴,常规三轴,定轴卸围压,卸围升轴4中不同应力路径下的强度及变形特征。研究结果表明:常规加载过程中,固化淤泥的强度随着围压的升高呈线性增加,变形逐渐由张拉破坏向剪切型破坏转变;三轴卸围压过程中,固化淤泥破坏时所对应的轴向应变和围压值随着卸荷速率的增大而减小,卸荷速率越大,损伤扩容越滞后;卸围升轴过程中,初始围压越大,固化淤泥的强度越高,且呈指数型函数增长,试件主要以张剪型破坏为主。