水泥固化漳州滨海风积砂液化特征试验研究

利用GDS动三轴仪对水泥固化漳州滨海风积砂进行液化强度试验,分析水泥固化漳州滨海风积砂在不同水泥剂量、不同龄期、不同基准应变和不同等幅循环应变幅值下的液化特性。试验结果表明:砂样的抗液化能力随水泥掺量的增加近似呈线性提高;随龄期增长而增强,但基准应变越高,增强越弱;随循环应变幅值的减小而显著增强;基准应变对砂样抗液化能力的影响受水泥掺量的制约。孔压半对数模型可以较好的反应水泥固化漳州滨海风积砂土的孔压发展规律;存在一个临界基准应变,使得抗液化能力随水泥剂量的增加得到最大化提高。     

淤泥再生EPS颗粒混合轻质土变形特性的试验研究

EPS颗粒混合轻质土具有轻质保温隔振、强度与密度可调节等优点,在工程中的应用已逐渐增多.为进一步揭示混合轻质土的变形特性,本文通过常规三轴试验研究了淤泥再生EPS颗粒混合轻质土的变形特性,分析了EPS颗粒体积含量、水泥掺入比、围压和养护龄期等因素对混合轻质土变形特性、破坏应变和变形模量的影响.结果表明:EPS颗粒体积含量、水泥掺人比、围压以及养护龄期对混合轻质土试样的变形特性均有影响,其应力-应变关系曲线均表现为应变软化型;试样的主应力差和初始弹性模量随EPS颗粒体积含量的增大而减小;水泥掺入比和围压越大,试样的应力-应变曲线变陡,初始弹性模量变大,应力强度变高,相应的破坏应变变小,脆性破坏明显;养护龄期越长,混合轻质土中的水化物不断增多,初始弹性模量增大,相应的峰值应力增大,材料由塑性破坏向脆性破坏过渡,峰值应变减小.     

水泥固化滨海风积砂力学特性试验及细观数值仿真

滨海风积砂因结构松散、自稳能力差、级配不良不易压实,被视为一种特殊土。水泥固化是常用的加固手段,而水泥剂量对风积砂力学性能的影响规律及细观作用机制目前尚不清楚。利用GDS土工三轴试验仪,对不同水泥剂量(0%,4%,6%)的水泥固化滨海风积砂进行不同有效围压(50,100,150 k Pa)下的CD试验。结合室内试验数据和水泥砂样显微照片,建立水泥固化滨海风积砂细观结构的颗粒流PFC2D模型,进行三轴试验的细观数值仿真分析。研究结果表明,水泥固化滨海风积砂应力–应变关系呈应变软化型,水泥剂量对滨海风积砂强度贡献明显,对体变影响相对较小。采用颗粒平行黏结方式的颗粒流数值仿真能有效反映水泥固化滨海风积砂的细观力学特性,水泥剂量对水泥固化滨海风积砂的黏结破坏数、配位数、位移场均有显著影响。     

含双孔洞砂岩裂纹演化规律研究

基于室内砂岩单轴试验,采用颗粒流软件模拟后获得了一组反应砂岩力学特性的细观参数。采用该组参数开展了不同倾角双孔洞砂岩单三轴试验,分析了不同孔洞倾角对峰值强度、裂纹扩展的影响。结果表明单轴试验中试样破坏模式分三种:裂纹沿压应力集中区向试样边缘倾斜扩展破坏;压应力集中区裂纹与远场裂纹贯通破坏;压应力集中区裂纹朝最大主应力方向扩展破坏。孔心距一定时,45°试样峰值应力最小(除2b=17 mm),在90°时峰值应力最大。在角度相同时,孔心距大的峰值应力普遍较大(除2b=27 mm)。三轴试验表明,峰值偏应力随围压升高先增加后降低,在围压为定值时,峰值偏应力大小顺序为90°60°45°30°,0°试样规律与其他不同。试样峰值偏应力大小与裂纹扩展路径及围压有关。     

海砂力学特性的黏粒效应和围压效应试验分析

利用GDS标准应力路径三轴试验系统,对钦州港海砂开展不同有效围压、黏粒含量下固结排水三轴剪切试验,分析有效围压、黏粒含量对钦州港海砂强度、变形特性的影响。结果表明：同一有效围压下,随着黏粒含量的增加,含黏粒海砂应力-应变曲线由应变软化型曲线向应变硬化型曲线过渡,峰值强度、应力相对软化系数及体积应变不断减小,而峰值应变增加。同一黏粒含量下,试样峰值强度随有效围压的增加逐渐增大,纯砂试样有效围压为300 kPa时的峰值强度相比于有效围压为100 kPa时提高了1.517倍,峰值强度与有效围压之间呈现良好的线性关系;而应力相对软化系数、体积应变则随有效围压的增大而减小。最后,建立了黏粒含量在0%～20%的应力相对软化系数与有效围压、黏粒含量之间的联系。     

城市生活垃圾焚烧炉渣的三轴试验研究

采用常规三轴试验,测试了饱和炉渣的剪切强度,分析了饱和炉渣的破坏模式和强度随龄期的变化规律,结果表明:围压小的试验中,饱和试样破坏模式为脆性破坏;围压大的试验中,饱和试样破坏模式为塑性破坏;饱和试样的内摩擦角基本不随龄期变化,粘聚力随龄期增加而增加。     

聚苯乙烯轻质混合土应力-应变特性分析

根据聚苯乙烯轻质混合土单轴应力-应变曲线和三轴应力-应变曲线的形态 ,得出水泥掺入比、密度、含水率、龄期等对聚苯乙烯轻质混合土变形特性有不同程度的影响 ;在围压作用下 ,曲线类型为应变硬化型 ,围压不同 ,主应力差大小不同。基于试验结果 ,得出聚苯乙烯轻质混合土单轴应力应变关系符合双曲线模型 ,三轴应力应变关系符合弹性 -线性强化模型 ,并对应力应变曲线进行拟合。     

考虑端部摩擦效应的岩石卸载强度准则

为分析端部摩擦对岩石力学参数的影响,采用RMT–150B岩石力学试验系统对砂岩试样进行不同端部摩擦因子和围压卸载速率下的三轴卸围压试验。结果表明:在相同端部摩擦因子和初始围压下,围压卸载速率越大,试样破坏围压越低,试样破坏差应力越大;在相同围压卸载速率和初始围压下,端部摩擦因子越大,试样破坏围压越低,试样破坏差应力也越大;在相同围压卸载速率下,试样内摩擦角φ和黏聚力c值整体上随端部摩擦因子增加近似直线增加;在相同端部摩擦因子下,试样内摩擦角φ和黏聚力c值整体上随围压卸载速率增大而增大,但增加速率逐渐降低。提出包含端部摩擦因子和围压卸载速率的end-friction(E-F)卸载强度准则,通过采用该准则对试样峰值强度和破坏围压的关系进行拟合分析,认为该准则能够较好地描述三轴卸围压破坏试样强度。若已知端部摩擦因子K值,可得到不同围压卸载速率v下岩石E-F卸载破坏强度包络线,进而获得不同围压卸载速率下岩石材料强度参数。     

用粉煤灰替代偏高岭石制备土聚水泥的试验研究

本文主要研究了以粉煤灰替代偏高岭石作为主要原料制备的土聚水泥的微观形貌和单轴抗压力学性能。结果表明：与单用偏高岭石作原料制备的土聚水泥相比，用含有20％、80％、100％粉煤灰的原料制得的土聚水泥的受压破坏面的物相成分比较杂乱，且有球状粉煤灰颗粒和裂缝：用含有粉煤灰的原料得到的土聚水泥的各龄期强度均略低于不掺粉煤灰制备的试样的同龄期强度。此外，不同土聚水泥试样各龄期的单轴抗压应力-应变曲线形状基本相似，在单轴压应力作用下，从开始加载到试样破坏，应变随应力增大而小幅增大。各试样的最终应变均小于5％，具有明显的脆性性质。     

饱和砂土三轴试验中反压设置与抗剪强度的研究

为增加试样饱和度而采用反压饱和是室内三轴试验中普遍采用的技术手段,但现行规范对试样中反压取值没有具体规定。通过对福建标准砂的一系列固结不排水和固结排水三轴试验,分析了不同反压、围压下饱和砂土的应力–应变关系、孔压发展规律,并分析了几种常用破坏取值标准下土体强度指标的差异。试验结果表明固结不排水三轴试验中,反压对砂土应力应变关系、孔压发展有明显影响,从而影响强度取值;而在固结排水试验中,施加不同的反压对于砂土抗剪强度则基本无影响。在不排水剪切中,建议反压设为300～500 kPa,且在同一组试样中采用统一的反压对试样进行饱和。在破坏标准上,建议采用最大有效主应力比(σ'₁/σ'₃)_max对应强度作为砂土的不排水抗剪强度;而在考虑土体残余强度时,建议采用超静孔压下降为零为破坏标准。     

动三轴试验中饱和软黏土的孔压特性及其对有效应力路径的影响

 变围压动三轴试验能够同时施加循环变化的偏应力与循环变化的围压,可以模拟地震荷载下动剪应力与动正应力的耦合。通过GDS双向动三轴设备进行一系列饱和软黏土的变围压动三轴试验,系统研究循环偏应力和循环围压耦合对饱和软黏土孔压特性的影响。试验结果表明：在单纯循环围压条件下,饱和软黏土会产生相应的正的瞬时动孔压,但是并没有产生明显的负的瞬时动孔压;在循环偏应力与循环围压耦合情况下,饱和软黏土的孔压时程曲线表现出与常规动三轴试验不同的特性,即动孔压的振幅更大,并且最大动孔压和最小动孔压表现出不同的发展规律：最大动孔压持续增长,而最小动孔压在加载一定周数后趋于稳定。此外,对残余孔压的定义进行量化,并对循环偏应力和循环围压耦合对有效应力路径的影响进行研究。     

循环荷载下滨海风积砂孔压发展规律试验研究

利用GDS动三轴试验系统,在不同的基准应变下对福建漳浦滨海风积砂施加不同幅值的等幅循环应变荷载,分析了滨海风积砂在循环应变作用下的孔压发展规律。试验结果表明:滨海风积砂的孔压在初始段迅速增长,之后循环应变幅值不同,孔压有不同的动力响应。小幅值作用下,过渡段大致为“S”发展趋势,后期试样结构崩溃,孔压值迅速达到围压值。密实砂抗液化能力随着基准应变的增大和循环应变幅值的减小而增大,但是中密砂受基准应变的影响很小。根据实验数据建立孔压增长对数模型,模拟结果与试验结果一致性较好。     

南京砂的稳态特征研究

以南京砂的固结不排水试验为基础,对其稳态特征进行了研究。结果表明：在低围压下稳态线的曲线表达更符合实际情况,松散南京砂在低围压下广义剪应力终值接近于 0 而表现出不稳定;稳态是土体固有属性,稳态内摩擦角不仅可以通过稳定状态下的关系得到,也可通过同一围压下不同密实度南京砂的有效应力路径末端拟合得到,本研究得到南京砂稳态内摩擦角为 35.2 °;峰值强度高估了流滑中土体的强度,土体实际发挥的是残余强度,研究中建立了南京砂峰值强度和残余强度的关系;脆性指数能较好地反映南京砂应变软化程度和流滑的可能性;孔隙比的微小变化可导致南京砂软化程度的较大变化。     

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K_0固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明:初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。     

循环荷载作用下泥炭质土动力累积特性试验研究

 工程实践中,泥炭质土由于富含有机质,具有高含水量、低密度、超高压缩性以及低强度的异常力学特性,往往被视为问题土。针对昆明地区交通荷载作用下泥炭质土的动力响应特征,选取滇池草海附近典型泥炭质土,开展考虑围压水平、动应力幅值以及静偏应力影响的不排水循环三轴试验,研究该土的长期累积变形特性。研究表明：研究土样具有典型泥炭质土特征,表现为含水量181.5%～259.3%,密度1.10～1.22 g/cm3、有机质含量29.9%～53.0%,有机物质分解度较高;动应力幅值和静偏应力对昆明泥炭质土的长期动力特性影响显著,大动应力幅值和静偏应力加剧累积变形和孔压的发展,同时,当动应力水平小而静偏应力大时,累积塑性变形的发展速度反而大;虽然初始围压对累积变形影响较小,但对残余孔压的影响显著。此外,基于双对数坐标下累积应变速率与循环周次关系以及前人研究方法,建立了泥炭质土累积塑性应变与动荷载循环周次间的经验关系。     

泥质粉砂岩高围压三轴压缩松弛试验研究

高应力条件下应力松弛特性是岩石长期力学特性研究的重要方面,开展了泥质粉砂岩围压为15~35 MPa的三轴松弛试验研究。高围压下应力松弛曲线的分析表明,岩石的应力松弛可以分为衰减松弛和稳定松弛两个阶段。当松弛初始应力水平较低时,试样主要以衰减松弛为主,很快趋于稳定,当松弛初始应力水平接近岩石峰值应力时,应力松弛明显增大,并出现明显的稳定松弛阶段。不同围压条件下,试样松弛曲线对比分析表明,松弛初始应力水平较低时,岩石处于黏弹性阶段,围压对岩石松弛特性的影响相对较小,随着松弛初始应力水平的增大,当应力水平接近峰值应力时,岩石的应力松弛将随围压的增大而减小。基于三轴松弛试验结果的分析,建立了能够反映泥质粉砂岩三轴松弛特性的西原模型,并验证了模型的合理性。     

Peak and residual strength characteristics of cement-treated soil cured under different consolidation conditions

The shear strength of cement-treated soil can be changed by both cementation and consolidation during the early stages of hardening because of cement hydration. Based on the results of triaxial and unconfined compression tests, this paper describes the effects of isotropic and one-dimensional consolidation stress, applied during the curing period, on the undrained peak and residual shear strengths of cement-treated soil. The sample used was a mixture of fine-grained sand and ordinary Portland cement. A consolidated undrained triaxial compression test (ICU) was conducted on the specimens immediately after the cement treatment. Each test was conducted under different consolidation pressures, curing times and delayed loading times. The following conclusions were developed from the results and discussions: (1) the undrained peak shear strength of cement-treated soil, cured under different consolidation conditions, increases with an increase in either the consolidation pressure or the curing time, whereas it gradually decreases with an increase in the delayed loading time. (2) The rate of undrained strength increase resulting from consolidation differs significantly between isotropic and one-dimensional consolidations. (3) For a curing time of between one and seven days, the rate of strength increase by isotropic consolidation exceeds that by one-dimensional consolidation. The simultaneous volumetric change of cement-treated soil during consolidation depends on the stress conditions of the specimen, that is, the difference between isotropic and one-dimensional consolidations. (4) When the test is not conducted under nearly in-situ conditions, the undrained shear strength may be underestimated, depending on the time interval between the cement treatment and the start of consolidation. (5) The shear strength in the residual state is influenced by the consolidation pressure during curing. (6) As the consolidation pressure during curing increases, the specimens exhibit a higher residual strength.     

气泡混合风积沙土配合比试验研究

风积沙在新疆广泛分布,掺加风积沙的气泡混合土是解决道路软基病害的有效手段。本文以水泥、自制固化剂X3、XG1、南疆当地两种风积沙为材料,通过配合比试验,研究气泡混合风积沙土可能的强度规律。结果表明:风积沙1粒径较小,掺入气泡混合土后其强度优于风积沙2;气泡混合风积沙土容重越大,其抗压强度也越大;以自制固化剂X3、XG1为胶凝材的气泡混合风积沙土28d强度均高于水泥为胶凝材的气泡混合风积沙土,容重1000kg/m3的X3、XG1气泡混合风积沙土强度分别为为2.48MPa和2.69MPa,分别为水泥气泡混合风积沙土的1.6倍和1.72倍,固化效果良好;通过扫描电镜微观结构分析可知,XG1固化的微观形貌优于水泥固化的微观形貌是前者强度优于后者的主要原因。