压实度和含水率对含砂粉土性质的影响

基于静三轴试验,分析不同含砂量、压实度和含水率对粉土应力-应变曲线和抗剪强度指标的影响.试验结果表明,相同围压下增加粉土中含砂量,粉土峰值强度呈增加趋势,且围压较低时不同含砂量粉土均呈现不同程度应变软化现象,增高围压水平时应变软化现象减弱;增加含水率对粉土强度削弱明显,且最优含水率下粉土应变软化现象明显,粉土应变软化随含水率增加呈减弱趋势;减少压实度时应变软化现象减弱并最终趋于消失,相同围压下压实度越高,粉土峰值强度越大,且围压水平越低,压实度对峰值强度的影响越明显;同等条件下增加含砂量、提高压实度或减少含水率,均可显著提高粉土黏聚力,但对其内摩擦角影响较小,且压实度越高,含水率越小,含砂量越大,粉土的抗剪强度越高.     

不同含石量下泥岩土石混合体剪切特性及细观破坏机制

为探究含石量对泥岩土石混合体剪切特性及细观破坏机制的影响,设计了含石量20%~80%共4组试样,分别在0.2、0.4、0.6、0.8 MPa这4种不同围压下进行室内大型三轴剪切试验,研究不同含石量试样的偏应力、体积应变及抗剪强度参数的变化规律;基于数字图像处理技术生成PFC^2D颗粒流数值模型进行一系列数值分析。结果表明：试样抗剪强度随含石量增大而不断增大。与其他类型的土石混合体不同的是,泥岩土石混合体在低围压下呈先剪缩后剪胀的变化规律,且含石量越高,最终剪胀效果越明显;在高围压下始终表现为剪缩,且含石量越低,剪缩效果越强。内摩擦角随含石量增大呈慢快慢的“S”型增长趋势,且在20%~80%含石量内增长较快;黏聚力随含石量增大不断降低,但下降速率逐渐减小。数值试验表明：土石混合体在剪切过程中存在拉剪混合破坏;随含石量增加,土石混合体骨架结构效应越来越显著,剪切带绕过块石,形成多个形状不规则的小剪切带。     

乌审旗粉细砂水泥改良土三轴试验特性研究

为提高乌审旗地区路基承载能力和稳定性,进行了多组三轴试验,对不同水泥掺和比及不同围压下改良土的应力—应变关系、静强度参数和刚度规律进行了研究.试验结果表明,水泥改良土较粉细砂原状土抗剪强度有不同程度的显著提升.水泥改良土的应力—应变曲线随轴向应变的增大,前期呈线性增长,后期增长斜率减小.随着围压与水泥掺和比的增加,水泥土体的强度与刚度均增加.随着水泥掺和比的增加,改良土的内摩擦角和粘聚力均增加,水泥掺量超过7%时其脆性表现较为明显,并基于试验分析了水泥改良土的水泥最佳配比.     

人工制备土的结构性及其对应变局部化的影响

采用人工制备土方法和固结不排水(CU)剪三轴试验开展研究. 通过在宁波滨海粉质黏土中加入少量水泥和盐粒构造多组结构性强弱不同的人工结构性土,固结不排水剪三轴试验结果表明：水泥掺量为2%的试样的结构性与宁波原状粉质黏土最为接近,达到了利用人工制备结构性土来模拟原状土的效果. 随着水泥掺量的增加,人工结构性土的有效黏聚力近似呈指数形式增长,有效内摩擦角没有明显变化,初始变形模量增大. 在相同围压下,随着土体结构性的增强,试样更易发生应变局部化并出现剪切带破坏;应力-应变曲线出现软化,峰值点应力增大且对应轴向应变呈减小趋势. 对于同一种土体,结构性差异对剪切带倾角值影响不大,Mohr-Coulomb理论对剪切带倾角的预估值与实测值较为吻合.     

发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性试验研究

通过三轴试验对发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性进行了研究.结果表明:剪胀条件下轻量土的峰值主应力差早于最大有效主应力比到达或者二者同时到达,剪缩条件下二者则同时到达.应力-应变曲线的软化与硬化是剪胀剪缩的外在表现,软化型宜采用峰值主应力差标准,硬化型采用轴向应变15%标准.破坏包线有直线型与折线型,包线形态受配比与围压控制.黏聚力、有效黏聚力随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大而增大;内摩擦角、有效内摩擦角随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大没有显著变化规律,介于6.0°～13.0°.低围压,试样破坏形态为鼓型,出现剪切带,反之为收缩型,不出现剪切带.     

不同初始条件下高液限土的力学特性研究

通过直剪试验和无侧限抗压强度试验,研究不同含水率和压实度条件下高液限土的抗剪强度、饱和前后的无侧限抗压强度及其变化规律等。结果表明:高液限土在最优含水率和塑限附近,粘聚力下降幅度明显增大;低含水率时,在水的作用下强度急剧降低,含水率越大,饱和后强度衰减越小;低含水率、高压实度时,土体强度能完全满足路基规范要求。     

冻融循环对含砂粉土力学性质的影响

为了探究多年冻土区地表层的土体在冻融循环过程中力学性质的变化,通过对不同环境冷却温度、压实度、冻融循环次数、含水率和围压下的含砂粉土试样进行室内不固结不排水三轴试验,研究冻融循环后土体应力-应变关系曲线、破坏强度、弹性模量、抗剪强度参数的变化规律,然后借助正交试验的显著性分析理论,研究以上因素以及各因素间交互作用对破坏强度和弹性模量的影响程度.结果表明:含砂粉土的破坏强度和弹性模量随冻融循环次数增加,在围压300 k Pa或冷却温度-5℃的情况下呈先增加后减小最后稳定的趋势,且在冻融循环3次后达到最大值;随冻融循环次数的增加,内摩擦角在冷却温度为-5℃的情况下逐渐减小并趋于稳定,在冷却温度为-10℃和-15℃的情况下先增加后减小最后趋于稳定;围压、含水率、压实度、冻融循环次数对破坏强度和弹性模量影响显著,冷却温度的影响较弱,压实度和含水率、冻融循环次数和围压的交互作用对破坏强度影响显著.综上分析得出,在研究冻融循环对土体力学性质的影响时应综合考虑各因素及其之间的交互作用.     

高液限土和煤系土抗剪强度的水敏感性比较研究

为研究分布在广梧高速公路沿线的高液限土和煤系土的水敏感性,通过常规直接剪切试验测定了不同含水状态高液限土和煤系土试样的抗剪强度,对比分析了含水量对两者抗剪强度的影响,并探讨了实际工程中应对高液限土和煤系土问题的策略.研究结果表明:高液限土和煤系土的抗剪强度均与起始含水量具有明显的相关关系,起始含水量越大抗剪强度越小.随着含水量的增大,高液限土黏聚力的对数与含水量成线性关系减小,其内摩擦角则先小幅减小,后急剧减小.随着含水量的增大,煤系土黏聚力变化具有显著的分段性:先小幅减小,后大幅减小,且其对数与含水量成指数关系.含水量变化对煤系土内摩擦角的影响较小.粒组成分的不同是导致高液限土和煤系土水敏感性不同的主要原因.     

工程用镍铁渣粉水泥土三轴试验研究

为了研究掺入镍铁渣粉对水泥土力学性能的影响,采用应变控制式三轴仪对掺镍铁渣粉水泥土试样进行了不同围压下的固结不排水剪切试验,测得水泥土的应力-应变曲线及抗剪强度参数等力学指标,探讨不同围压和龄期对镍铁渣粉水泥土的应力-应变关系及剪切破坏形式的影响规律.研究结果表明:不同围压下镍铁渣粉水泥土的主要破坏形式为脆性破坏,与基准组水泥土相比,掺镍铁渣粉水泥土的黏聚力在7 d龄期时会出现较大的下降,随着龄期的增加,其黏聚力的下降率会逐渐减小,60 d龄期时其黏聚力接近基准组水泥土;镍铁渣粉可部分替代水泥用于软土固化工程.     

公路路堤生态边坡植被根系加筋效应的三轴试验研究

采用常规静三轴不固结不排水试验来探究边坡植被根系含量和压实度对重塑非饱和粉质粘土抗剪强度指标的影响规律.通过试验结果分析得出以下结论:(1)通过加筋土与素土对比,素土与加筋土的应力应变曲线趋势走向相近,且都呈现出硬化现象而无明显破坏峰值,说明加筋土也符合莫尔库伦强度准则.(2)加筋土的抗剪强度较素土有明显的增大,且加筋土的粘聚力随着试样中根含量比重的增加而增大,说明草根可以通过与土体相互作用约束土体的侧向变形起到加筋的效果.(3)在同一压实度条件加筋土相对素土内摩擦角变化很小,说明草根对土体的内摩擦角影响较小.(4)在含根量一定条件下,试样抗剪强度随着压实度的增大而大幅度提升,且加筋土比素土粘聚力增大幅度要大,压实度提高可以增大边坡的稳定性.(5)植被根系的加筋作用可以弥补浅层土体压实度不足,达到提高浅层边坡稳定性的效果.     

饱和花岗岩水-力耦合力学特性试验研究

采用全应力多场耦合三轴试验仪,对饱和花岗岩开展了不同加载速率、不同围压、不同孔压下的水-力耦合三轴压缩排水试验,分别给出了饱和花岗岩在不同加载速率、不同有效围压下的应力-应变曲线,分析了峰值强度、峰值应变、弹性模量随加载速率以及有效围压的变化规律。研究结果表明:(1)在不同有效围压和加载速率的条件下,岩样的应力应变曲线均经历了非线性压密、弹性、屈服、峰后四个阶段。偏压加载初期非线性压密阶段比较明显,而随着围压的升高非线性段逐渐消失;由于花岗岩的致密性较高,因而曲线的弹性阶段较长且相对平滑;在屈服和峰后阶段,岩石呈现出明显的脆—延性转化的过程。(2)饱和花岗岩的峰值强度随着加载速率的增加而增大;且当有效围压相同时,岩石的峰值强度大致相等,抵抗外界荷载的能力大致相同。(3)缓慢加载条件下饱和花岗岩的峰值应变表现出加载速率强化效应,但强化效果是有限的;且在有效围压相同条件下,随着围压和孔压的同步增长,峰值应变也呈增长的趋势。(4)弹性模量随着加载速率的增加呈二次多项式增长,但随着围压和孔压的同步增长而逐渐降低。     

饱和度对砾质土性质影响三轴试验研究

对糯扎渡土石坝心墙砾质土料进行了不同饱和度条件下三轴不固结不排水剪切试验,对非饱和砾质土的应力应变及强度特性进行了研究。结果表明,相同围压下,试样的变形模量随着含水率增大而逐渐减小;试样的强度随着含水率的增加而减小;试样的粘聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小,且粘聚力比内摩擦角减小幅度较明显。     

Effect of strain rate and water-to-cement ratio on compressive mechanical behavior of cement mortar

Effects of strain rate and water-to-cement ratio on the dynamic compressive mechanical behavior of cement mortar are investigated by split Hopkinson pressure bar(SHPB) tests. 124 specimens are subjected to dynamic uniaxial compressive loadings.Strain rate sensitivity of the materials is measured in terms of failure modes, stress-strain curves, compressive strength, dynamic increase factor(DIF) and critical strain at peak stress. A significant change in the stress-strain response of the materials with each order of magnitude increase in strain rate is clearly seen from test results. The slope of the stress-strain curve after peak value for low water-to-cement ratio is steeper than that of high water-to-cement ratio mortar. The compressive strength increases with increasing strain rate. With increase in strain rate, the dynamic increase factor(DIF) increases. However, this increase in DIF with increase in strain rate does not appear to be a function of the water-to-cement ratio. The critical compressive strain increases with the strain rate.     

重塑红土强度的三轴试验研究

采用三轴试验研究不同压实度下红土的应力变形规律,获得了不同压实度下红土的邓肯-张模型参数。结果表明:红土粘聚力及内摩擦角随着压实度增大而增大;其切线模量及体积模量也增大。初始压实度低的土样在剪切过程中均出现先剪缩再剪胀现象;而对初始压实度较高土样,只有在低围压下才出现剪胀现象,高围压下仍表现剪缩现象。     

桩—土界面残余强度影响因素分析

桩周土体因卸载或上部堆载使桩-土界面应力发生变化,并导致桩-土界面峰值剪切强度受损而下降为残余强度。为研究法向应力、压实度、含水率及预压力等多因素对桩-土界面的残余强度影响,利用自制的剪切试验装置对桩-土界面试件进行了剪切试验。试验结果表明：剪切应力达峰值强度后出现软化,法向应力越大软化越明显。残余强度随压实度和法向应力提高而增大,随含水率的提高先增后减,且在最优含水率附近达到最大值;在不同的法向应力情况下,受含水率和压实度的影响下,残余强度表现为山峰型,在最优含水率附近和压实度最大处达峰值,且预压对法向应力较小情况下残余强度提高比例更高。对不同压实度下的法向应力-残余强度、法向应力-残余应力比进行了讨论,得知有无预压界面残余强度与法向应力存在显著的线性关系,符合莫尔-库伦剪切破坏准则,不同压实度下残余应力比均随着法向应力的增长而衰减,而有预压影响时,这种现象会更明显。     

Influence of moisture content on shearing strength of unsaturated undisturbed quaternary system middle pleistocene

The unsaturated undisturbed quaternary system middle pleistocene loess,a typical unsaturated soil,often occurs in the implementation of western development strategy.To obtain the shearing strength characteristics of this unsaturated undisturbed loess,based on the analysis of mineral composition,the triaxial shear test of undisturbed quaternary system middle pleistocene loess under different moisture contents is conducted with the specialized triaxial instrument for unsaturated soil.The test results show that the mainly mineral composition of undisturbed quaternary system middle pleistocene loess is quartz and albite.Under the same confining pressure,the matric suction increases with the decrease of moisture content.The smaller the moisture content,the larger the matric suction;the higher the moisture content,the lower the matric suction.Under the same moisture content,the matric suction increases with the confining pressure and reaches a maximum when the confining pressure is 100 kPa,and then decreases with the increase of confining pressure.This phenomenon is closely related to the grain contact tightness of soil mass under high confining pressure.According to the triaxial test of loess,the sample of loess experiences 4 stages from loading to failure:1) compaction stage;2) compression stage;3) microcrack developing stage;4) shear failure stage.The test sample is of brittle failure(weak softening)under low moisture content and confining pressure.With the decrease of matric suction and the increase of consolidated confining pressure,the stress-strain curve changes from softening type to ideal plastic type.In the shearing strength parameters of unsaturated undisturbed loess,the influence of moisture content on internal friction angle is small,but that on cohesive force is obvious.Therefore,the shearing strength of unsaturated undisturbed loess is higher than that of saturated undisturbed loess and varies with the moisture content.     

含水率对花岗岩残积土邓肯-张模型参数影响

制作了不同含水率花岗岩残积土击实试样,进行一系列固结排水三轴试验.得出在不同围压和不同含水率条件下,花岗岩残积土击实试样在三向应力作用下均呈现鼓胀破坏的变形特征,其固结排水应力-应变曲线均为加工硬化型,与邓肯-张模型的条件式基本吻合.通过邓肯-张模型参数的计算与分析,得知含水率对花岗岩残积土的邓肯-张模型参数整体上影响较大,其中粘聚力受影响最显著,无因次指数n和低围压时的初始变形模量受影响较显著,基本规律为:抗剪强度指标粘聚力、内摩擦角值,初始变形模量及无因次基数K均随着含水率的增大而减小;无因次指数、破坏比随含水率的增大而增大;各参数与含水率关系曲线均在最优含水率处出现拐点,且当含水率大于最优含水率时,其对各参数的影响不同程度地加大.     

水泥改良西藏林芝地区粉土路用性能试验研究

为解决西藏林芝地区路基填料问题,对林芝地区粉土进行水泥改良处理并进行击实试验、CBR试验、无侧限抗压强度试验和冻胀融沉试验,研究不同水泥掺量对改良土的最大干密度、最优含水率、CBR值以及冻融循环下改良土的物理力学性质的影响。试验结果表明:不同掺量的水泥改良粉土的最优含水率几乎不变,最大干密度随掺量增加缓慢增大;在冻融循环作用下水泥改良粉土仍为脆性破坏模式,水泥改良粉土的第5次冻融后和第10次冻融后的单轴应力应变曲线几乎趋于重合,在实际工程中可以以冻融循环5次后的强度作为水泥改良土的设计参考强度;在考虑冻融循环作用下,西藏林芝深厚粉土区域二级公路上路床粉土填料的最优水泥掺量为4%以上。     

水泥固化土强度特性试验研究

为研究水泥固化土强度特性,对水泥固化土进行室内不固结不排水三轴试验。结果表明,达到一定应变条件下,随着围压的增加水泥固化土应力不断增加。说明随着围压的增加,水泥固化土的强度不断增强,水泥对土体具有很好的加固作用。从不同水泥固化剂掺量应力应变关系曲线可知,水泥固化剂掺量对应力应变关系的影响从大到小顺序为5%、8%、12%、2%。随着水泥固化剂掺量的增加,破坏应力与应变成"波浪型",在水泥掺量5%处出现一峰值点。水泥固化剂掺量对固化土抗剪强度的影响,随着水泥掺量的增加黏聚力增加,但在水泥掺量5%～8%出现平稳过渡段,然后继续增加,而内摩擦角却几乎保持不变,说明水泥可以很好地改善土体强度,水泥固化土抗剪强度的重要指标是黏聚力。因此,采用水泥来加固土体,可以大大改善土体的力学性能,选取水泥掺量5%作为最佳配比,最经济合理。     

水泥固化淤泥废弃土作为填土材料的试验研究

现阶段的基坑工程会产生大量的废弃土,为实现固体废弃物的资源化,本文以淤泥废弃土作为研究对象,根据击实特性设置不同的击实度,基于无侧限抗压强度试验和水稳定性试验探讨淤泥废弃土经水泥固化后作为填土材料的可行性。结果表明,在淤泥废弃土中加入水泥后,最大干密度会降低,而最优含水质量分数则相反。水泥固化淤泥废弃土的强度会随着水泥质量分数和压实度的增加而增加。在水泥质量分数低于5%时,水泥固化淤泥废弃土的强度对压实度的降低和浸水条件均比较敏感,会出现明显下降。压实度的提高能明显改善水稳定性,但随着水泥质量分数和龄期的增加,压实度对水稳定性的改善效果会趋于平缓甚至减弱。