干湿循环作用对昔格达土体抗剪特性的影响

昔格达土体涉水填方土压力计算时需查明抗剪参数(如黏聚力与内摩擦角)受干湿循环作用的影响。通过真空饱和增湿及自然风干脱湿模拟干湿循环过程,基于固结慢剪试验得到湿化及干湿循环作用下昔格达土体剪应力-位移曲线,分析峰值剪应力、黏聚力及内摩擦角随干湿循环次数变化规律;采用平行粘结接触模型探讨了宏观与微观参数的联系,揭示了干湿循环作用对微观颗粒间粘结及摩擦特性影响的差异性。试验结果表明:湿化作用降低昔格达土体黏聚力及内摩擦角;随干湿循环次数增加,昔格达土体应力-位移曲线从应变硬化过渡至应变软化,峰值强度、黏聚力及内摩擦角均减小并趋于稳定;黏聚力以前3次循环降幅(55.42%)较大,内摩擦角以第2-第4次循环降幅(11.04%)较大,干湿循环对黏聚力影响显著大于对内摩擦角的影响,对内摩擦角的劣化效应存在滞后性。建议工程中可从微观颗粒间粘结作用的角度削弱干湿循环对昔格达土体力学特性的影响。研究结果可为昔格达土涉水工程安全提供参考。     

木质素磺酸钙改良的低液限黏土三轴压缩特性

通过对具有不同木质素磺酸钙掺量、不同养护时间的改良低液限黏土进行一系列三轴剪切试验,分析了改良土应力应变曲线、峰值偏应力及抗剪强度参数的变化规律,结合扫描电镜探究了其内在机制。试验结果表明：木质素磺酸钙的掺入能够显著提升土体抗剪强度,随着掺量的增加,改良土的抗剪强度先增加后减小,最优掺量为8%;随着养护时间的增加,改良土的抗剪强度提升,且增强速度逐渐变缓;养护7 d后8%掺量的改良土获得最大峰值偏应力2 017.23 kPa,比养护相同时间的纯黏土高236.25%;改良土黏聚力随着木质素磺酸钙掺量的增加先增加后减小,而内摩擦角增大到一定值后趋于稳定。改良土强度提升的内在机制可以概括为填充孔隙、离子交换、吸附包裹土粒以及胶结土粒团聚体。     

不同掺灰率条件下改良膨胀土电阻率变化规律的研究

针对东北某铁路试验段不同消石灰掺量的改良膨胀土进行了不同养护龄期的自由膨胀率试验、抗剪强度试验、电阻率测试试验,分析了不同消石灰掺量的改良膨胀土随着养护龄期增长的膨胀性指标、强度指标与其电阻率的关系。研究表明:随着养护龄期的增加,改良膨胀土的自由膨胀率逐渐减小;内摩擦角不断增长,最终趋向稳定;黏聚力则先减小再增大,且最终养护后期土体的黏聚力虽然随着龄期的增长而增长,却达不到养护开始时的数值;电阻率越来越大,且在养护初期电阻率增长较快,最终逐渐趋于稳定。     

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

将风化砂按10%,20%,30%,40%,50%比例掺入膨胀土中,分别进行0~5次干湿循环,然后采用四联直剪仪进行直剪试验,研究干湿循环作用对风化砂改良膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:①内摩擦角在第1次干湿循环之后有小幅度的提高,随着干湿循环次数的继续增大,内摩擦角逐渐减小,最后趋于稳定;黏聚力随干湿循环次数的增加,呈二次函数形式衰减;②抗剪强度随着干湿循环次数的增加而衰减,且在第2、第3次循环过程中,衰减幅度最大,之后逐渐减小最后趋于稳定。综合考虑干湿循环次数以及掺砂比例对抗剪强度指标的影响,当掺砂比例为30%时,膨胀土抗剪强度最高,且可有效抑制膨胀土由于干湿循环效应所导致的抗剪强度的衰减,能够达到路基填筑用土的标准,更重要的是降低改良后土体对季节气候变化的敏感性,抑制其在干湿循环效应下抗剪强度的降低,确保工程建设的安全。     

基于应力修正法的黏土抗剪试验因素研究

为了预防黏土体受降雨及内部砾石含量影响易发生滑塌等工程地质灾害,选取重庆地区具有代表性的黏土,开展室内直剪试验并考虑其误差,探讨了基于单点面积应力法修正后含水率及掺砾量对黏土体抗剪强度的影响规律。结果表明:经单点面积应力法修正后黏土试样在不同含水率下的黏聚力较修正前提高了8.29%,内摩擦角较修正前提高了15.97%;试样在不同掺砾率下的黏聚力较修正前提高了11.66%,内摩擦角较修正前提高了13.73%。随着含水率的提高,黏土的抗剪强度不断降低,其黏聚力呈现先增大后减小的趋势,而内摩擦角呈现缓慢下降趋势;随着掺砾量的提高,黏土的黏聚力总体呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角则呈现缓慢上升的趋势。含水率及掺砾量对黏土的黏聚力影响较大,而对内摩擦角的影响较小。     

磷尾矿最佳掺量下 EPS 和聚丙烯 纤维改良膨胀土试验

以南水北调中线工程南阳膨胀土为研究对象,在保持含水率20%和干密度1.7g/cm~3不变的条件下,基于磷尾矿最佳掺量为7.5%,分别将EPS颗粒、聚丙烯纤维按不同比例掺入膨胀土中进行无荷膨胀率、无侧限抗压强度和三轴CU试验。试验结果表明:EPS颗粒能有效抑制膨胀土的膨胀性,但会降低膨胀土的强度和延性,当掺量不为0%时,复合改良土应力应变曲线均随围压的增加,由应变软化型向应变硬化型过渡,15%为最佳掺量。进一步分析发现黏聚力和内摩擦角与掺量均呈线性负相关,并得到与掺量有关的抗剪强度公式。聚丙烯纤维对复合改良土抗压强度峰值影响较小,但能提高其延性和残余强度,使土体由脆性破坏转变为塑性破坏。最终得到磷尾矿、EPS颗粒和聚丙烯纤维最佳掺量分别为7.5%、15%、0.4%。     

基于响应面分析法的纤维加筋砂土抗剪强度分析

为研究纤维的掺入对砂土抗剪强度的影响规律,对不同纤维长度、纤维掺量、含砂率的纤维加筋砂土进行直剪试验,通过单因素试验确定影响因素水平,采用响应面分析法对黏聚力建立回归方程并进行方差分析,并通过验证试验对响应面分析的最优化方案进行验证。试验结果表明纤维的掺入对纤维加筋砂土内摩擦角的影响并不显著,对黏聚力的影响较为明显;黏聚力模型模拟出的数据与试验数据相关性极为显著,失拟项差异不显著,说明模型可信;含砂率对黏聚力的影响极为显著,纤维掺量对黏聚力的影响相对显著,纤维长度对黏聚力的影响不显著;验证试验所得黏聚力与理论预测相差不大,说明使用响应面分析法进行理论分析可以切合黏聚力的实际情况。     

干湿循环作用下原状黄土宏-微观参数关系研究

为探明不同干湿循环条件对原状Q₂黄土宏观力学性能与微观结构的影响,明确宏观力学参数与微观结构参数的定量关系,开展了干湿循环试验、三轴压缩试验和扫描电镜试验,分析了干湿循环过程中原状黄土宏观强度和微观结构的变化规律,基于综合结构势思想,利用宏观力学参数定义了原状黄土可变性参数表达式,推导了用以描述黄土微观孔隙结构特征的孔隙特征参数,建立了原状黄土宏-微观参数关系表达式。结果表明：干湿循环作用下,原状黄土孔隙面积比和分形维数呈增长趋势,黄土峰值偏应力和黏聚力持续减小,干湿循环幅度越大,下限含水率越高,黄土孔隙结构的扩张和宏观强度的衰减越快,但内摩擦角变化不大;原状黄土的可变性可用宏观峰值偏应力与土体黏聚力的比值表征,即可变性参数,随着干湿循环次数的增加,原状黄土可变性参数整体呈非单调增长趋势变化;原状黄土的微观孔隙结构特征可用孔隙面积比和孔隙分形维数的乘积表征,即孔隙特征参数,其与可变性参数的变化关系和三角函数接近;原状黄土峰值偏应力与孔隙特征参数的比值随黏聚力的变化规律服从指数函数关系,经验证,该函数关系可较为合理地描述原状黄土宏观和微观参数间的数量关系。     

枢纽工程坝基土新型改良材料下力学试验研究

为研究粤东北水利枢纽工程中坝基改良土三轴力学特性,利用三轴试验系统设计开展固化改良液掺量、养护龄期对力学特征影响分析.固化液聚合物对改良土强度提升存在合理掺量值,为0.2％,随固化液掺量,改良土三轴抗压增长,但增幅集中在掺量0.2％前;固化液聚合物对土体塑性变形特征影响显著.养护龄期与改良土承载应力为正相关关系,但围压...     

含水率和干密度对固化黄土抗剪强度的影响

固化黄土的强度受固化剂种类及掺量、含水率和干密度等因素的影响。以新型高分子材料SH固化剂固化黄土为研究对象,制作固化体试件,通过直接剪切试验,分析不同含水率和干密度条件下固化黄土的抗剪强度特性,并与黄土进行对比。结果表明:在固化剂掺量一定的情况下,含水率和干密度是影响固化黄土抗剪强度的两个主要因素,随着含水率的提高,固化黄土的抗剪强度指标降低,即黏聚力和内摩擦角明显减小;随着干密度增大,黏聚力及内摩擦角显著增大;黏聚力随含水率和干密度变化的幅度均大于内摩擦角的。分别得到了固化黄土黏聚力和内摩擦角与含水率、干密度的量化关系式。黄土的抗剪强度指标也有与SH固化黄土类似的变化规律。固化黄土的剪应力与剪切位移关系曲线表现为硬化型,而黄土则呈现弱应变硬化现象,在较低含水率条件下呈脆性剪切破坏。     

石灰改良膨胀土抗剪强度参数试验研究

对石灰改良膨胀土强度形成机理进行了分析,研究了养护时间、初始含水率、掺灰率对石灰改良膨胀土的凝聚力及内摩擦角的影响,提出综合考虑含水率与掺灰率的凝聚力计算式,通过研究认为养护时间对凝聚力和内摩擦角的影响0~7 d比7~28 d 大,但对内摩擦角的影响比凝聚力小,这些结论的得出对进一步研究石灰改良膨胀土的抗剪强度具有一定的参考意义。     

纤维-水溶性聚合物加固砂土抗剪强度特性试验研究

为了解纤维-水溶性聚合物的抗剪强度和砂土的破坏机理,通过一系列直剪试验和数值模拟,研究了不同水溶性聚合物含量和纤维含量条件下加固砂土的剪切强度特性,分析了加固砂土的抗剪强度特性及其参数变化和破坏特征。试验结果表明:加固砂土的抗剪强度特性随水溶性聚合物含量和纤维含量的增大而显著提高;水溶性聚合物和纤维的掺入提升了加固砂土的黏聚力,但对内摩擦角的影响较小;当纤维含量为0.8%时,水溶性聚合物含量从1%增大至4%,加固砂土的抗剪强度增强了55.58.kPa;当水溶性聚合物含量为4%时,纤维含量从0.2%增大至0.8%时,黏聚力增加了32.69.kPa。聚合物和纤维含量的增大促进了复合砂土各组分之间的联合,增强了加固砂土的整体性,提升了土体的稳定性。     

弱膨胀土干湿循环直剪强度试验研究

为研究干湿循环作用下弱膨胀土的干湿循环直剪强度特征,采用南京胥河边坡弱膨胀土进行2种干密度下的干湿循环试验,对干湿循环后土体的剪应力、凝聚力及内摩擦角进行了分析,探究了膨胀土土样干湿循环后的直剪强度变化规律。试验结果表明膨胀土干湿循环后的裂缝扩展随着干湿循环次数的增加而增多、增宽,并呈现明显的不可逆性;土体的凝聚力随着干湿循环次数的增加而逐渐减小,且不同干密度土体干湿循环稳定后的凝聚力趋近于相同的稳定值;内摩擦角随干湿循环次数的增加变化规律不明显;直剪试验时的上覆压力对于土体抗剪强度测定的剪应力衰减影响明显,上覆压力越大,剪应力的衰减越小。在进行膨胀性土的边坡稳定性分析时,应采用低应力下的直剪强度参数作为分析参数,研究结论可为工程设计提供参考。     

四种人工合成纤维加筋黄土的抗剪特性

为了对比分析不同类型纤维的加筋效果及其作用机制,选取玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和玻璃纤维4种常用的人工合成纤维,以黄土为研究对象,在控制试样含水率、干密度、纤维长度和掺量等参数一定的条件下,制备5组试样进行直剪试验。试验结果表明:①纤维加筋前,土体的剪应力-剪切位移曲线存在比较明显的应变软化特征,纤维加筋后的曲线逐渐由应变软化转化为应变硬化。②纤维的掺入能够有效提高土体的抗剪强度。比较而言,玄武岩纤维的增强效果较其他纤维更好,玄武岩纤维加筋土的黏聚力和内摩擦角增幅分别为52.03%和24.30%;聚丙烯纤维次之,增幅分别为45.94%和16.01%;聚酯纤维和玻璃纤维增强效果相对较差。③加筋土黏聚力的提升与纤维-土界面的黏结力、纤维自身的抗拉强度有关,内摩擦角的提升主要与纤维-土之间的界面摩擦力有关。比较而言,玄武岩纤维的表面粗糙,抗拉强度大,使得加筋土的抗剪性能提升明显。相关分析结果可为比选纤维加筋土类型提供较好的参考。     

固化有机质土的抗剪强度试验研究

分别以固化土7d的粘聚力和内摩擦角作为评价指标,通过开展固化有机质土的正交快剪试验,研究复合固化剂的固化效果,结果发现固化土的粘聚力和内摩擦角均得到了较大幅度的提高,且粘聚力提高更为显著。对于粘聚力:水泥影响最为显著,高效减水剂FDN影响次之,玻璃纤维更次之,水玻璃影响最小;而对于内摩擦角:水泥影响最为显著,玻璃纤维影响次之,高效减水剂FDN更次之,水玻璃影响最小。     

纤维和纳米材料改良花岗岩残积土的力学试验及机理研究

在处理特殊土时,采用性能好、环保和成本低的材料加固土体有着非常重要的意义。为了研究玄武岩纤维和纳米氧化铁对花岗岩残积土力学性能的影响,采用单掺和复掺的方式,制备不同掺量的试样进行固结不排水三轴剪切试验,并取剪切后的土样进行扫描电镜试验分析其微观机理。试验结果表明：土样抗剪强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的变化规律,在掺量为1%时出现峰值,土样抗剪强度随纳米氧化铁掺量的增加而呈单调增加的变化规律;两种改良方法均能较大幅度提升土体的黏聚力,对内摩擦角的提升效果不明显,此外,复合改良土样提升土体抗剪强度的效果比单掺改良土样更加明显;土体抗剪强度的提高是由玄武岩纤维与土体之间产生互锁网、纳米氧化铁填充土颗粒之间的空隙所致,采用复合改良土样的方式能有效改善花岗岩残积土的剪切强度特性。     

硫酸钠溶液对水泥土抗剪强度的影响试验

为研究硫酸钠溶液对水泥土抗剪强度的影响,对硫酸钠溶液腐蚀后的水泥土进行了无固结排水直剪试验。试验结果表明:水泥土的抗剪强度随着硫酸钠溶液浓度的增加而逐步降低,相应的内摩擦角和黏聚力也逐步降低;硫酸钠溶液浓度不变时,水泥土抗剪强度随着硫酸钠溶液腐蚀时间的增加而逐步降低,黏聚力也逐步降低,腐蚀对黏聚力影响较大,而对内摩擦角影响很小。