饱和淤泥质砂土动力变形及动强度特性试验研究

为研究淤泥质砂土的动力特性,利用动三轴仪对现场饱和淤泥质砂土进行不同固结应力状态下(固结围压σ3c=100,200,300,400 kPa,固结应力比Kc=1.0,1.5,2.0)的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析动应力–动应变关系,阻尼比、动强度等一系列变化规律,并对淤泥与砂含量比例对淤泥质砂土动力特性的影响进行初步探索。研究结果表明:固结应力状态对饱和淤泥质砂土动应力–动应变关系影响很大;阻尼比随动应变的增大而增大,相同固结围压下,阻尼比随固结应力比的增大而增大;不同固结应力状态下,动应力随破坏振次的增大而降低,相同固结应力比,不同固结围压下σd/(2σ3c)与fN关系可以近似归一;不同的淤泥含量对饱和淤泥质砂土的动力特性影响显著,在相同的动应变条件下,动应力随着淤泥含量的增大而减小;在相同的固结围压下,阻尼比随着淤泥含量的增大而增大;强度并不是随着淤泥含量的增加而单调增加,在淤泥含量为20%时强度最低。     

基桩完整性检测中桩土相互作用参数的试验研究

通过模型桩室内试验模拟真实的桩土相互作用边界条件,应用低应变反射波法对桩土相互作用阻尼系数进行系统的研究。结果表明,桩土相互作用阻尼系数随着桩周土应力增大而增大,而且还与土质和土体的含水状态有关。对于砂土、粉土、粉质粘土,在相同应力状态下,粉质粘土的阻尼作用最大,粉土次之,砂土最小;对于同一类土,饱和土体阻尼作用大于非饱和土体。最后通过对试验结果的拟合分析建立阻尼系数与桩周土应力的相关关系。     

炭质泥岩土石混合料大型直剪试验研究

炭质泥岩是一种特殊的泥岩,西南地区炭质泥岩土石混合料广泛分布。通过对不同炭质泥岩含量试样的大型直剪试验,研究了30%、60%、100%三种含量的炭质泥岩土石混合料抗剪强度指标的变化规律,并对天然和饱和两种状态下炭质泥岩土石混合料进行大型剪切试验研究,试验结果表明:相同法向应力下,炭质泥岩含量越大,抗剪强度越大;随着炭质泥岩含量的增大,混合土石料的内摩擦角变小,内聚力变大;天然状态的剪应力随着水平位移增大而增加,没有明显的峰值,而饱和状态的剪应力与水平位移关系曲线趋于水平。     

初始干密度对非饱和土变形及强度影响的试验研究

通过压力板仪测定并对比分析了不同初始干密度下粉质黏土的土水特征曲线;使用GDS非饱和土三轴仪,进行了不同初始干密度、不同基质吸力下非饱和粉质黏土的强度试验。结果表明:van Genuchten模型可以较好拟合不同初始干密度粉质黏土土水特征曲线;试样进气值与初始干密度呈正相关,持水能力和水稳定性随初始干密度的增大逐渐增大;相同初始干密度的非饱和粉质黏土强度随基质吸力的增大而增大,随着基质吸力的增大,基质吸力对试样抗剪强度的贡献值逐渐变小。不同初始干密度的试样体积变化均随着基质吸力的增大而减小,且初始干密度越大,不同基质吸力试样体变越接近一致。重塑非饱和粉质黏土的应力-应变关系可以用双曲线模型来描述,试样切线模量随基质吸力的增大而增大。     

干砂饱和砂小应变剪切模量共振柱弯曲元对比试验研究

通过对2种洁净的干砂与饱和砂进行弯曲元与共振柱对比试验研究,得出了可靠的弯曲元剪切波传播时间确定方法,并对饱和砂土弯曲元与共振柱试验结果的偏差进行解释。不同频率激发信号对弯曲元剪切波速传播时间的研究证实,剪切波速随激发频率的增大而增大,采用激发频率为10kHz的初达波法与共振柱试验得到的结果具有较好的一致性。饱和砂土弯曲元与共振柱试验剪切波速结果相差6%～10%,可通过饱和砂土中剪切波速的弥散性对其进行解释。大部分洁净砂在弯曲元试验中激发频率一般大于特征频率,均需考虑剪切波速的弥散性。而对于天然砂土或粉土一般具有较高的特征频率,其弯曲元试验中一般不考虑剪切波速的弥散性。为洁净砂和天然砂土饱和土样的弯曲元测试提供有效方法。     

陶砂对石灰石-煅烧黏土-水泥砂浆性能的影响

采用轻质陶砂、水泥、偏高岭土和石灰石粉制备了石灰石-煅烧黏土-水泥（LC3）砂浆,研究了陶砂掺量及预湿状态对LC3砂浆干密度、力学性能、抗渗性能及抗氯离子侵蚀能力的影响,分析了其强度形成和微观结构机理.结果表明：随着砂胶比的增大,LC3砂浆的干密度和抗压强度逐渐降低,累积吸水量逐渐增大,抗氯离子侵蚀能力逐渐增强;与掺未预湿陶砂的LC3砂浆相比,掺预湿陶砂的LC3砂浆试件28 d抗压强度增大3.4%～10.8%,28 d电通量降低59.0%～80.0%,累积吸水量降低更为显著. LC3体系中石灰石粉的成核作用能够促进水泥早期水化,偏高岭土的火山灰反应有利于细化孔结构,同时预湿陶砂的内养护效应能够维持基体内部湿度继续促进水泥水化,使得掺预湿陶砂的LC3砂浆微观结构更为密实,从而提高了其力学性能、抗渗性能和抗氯离子侵蚀能力.     

石粉对机制砂砂浆干缩性能的影响

随着机制砂被更广泛地应用,石粉作为机制砂生产中的一种副产物,能够对砂浆或混凝土的性能产生影响。为了探索石粉对砂浆体积稳定性的影响,以不同水灰比和不同砂灰比砂浆为研究对象,通过测试不同石粉含量下,砂浆不同龄期(1～90 d)干缩率及失水率等性能,得到石粉对砂浆干缩的影响规律并对其机理进行分析。结果表明:不同砂灰比砂浆的干缩,随石粉含量增多逐步增大;不同水灰比砂浆的干缩,随石粉含量增多呈现先减小后增大的规律。当石粉含量一定时,砂浆干缩随水灰比增大而增大,随砂灰比增大而减小。砂浆在受水灰比影响时,干缩主要集中于14 d之前,之后变化较为平缓;在受砂灰比影响时,干缩随龄期增长而逐步增大。     

粉土对砂不稳定性影响的试验研究

通过对净砂和粉砂土（粉土含量为10％，20％）试样进行三轴不排水试验，研究了粉土对砂不稳定性的影响。试验结果表明：如使用粒间孔隙比es，就可以在与砂土相同的框架内描述粉砂土的不稳定特性。     

掺钢渣粉水泥胶砂早期收缩性能研究

混凝土保持体积稳定是防止混凝土早期开裂的关键措施,而磨细钢渣粉作为活性矿物掺合料对混凝土的干缩性能有着重要的影响。本文针对掺入不同种类、不同掺量钢渣粉的水泥胶砂早期干缩性能进行试验研究,探讨了钢渣粉对水泥胶砂干缩性能的影响规律。试验表明,磨细钢渣粉单掺或与矿渣粉复掺时,水泥胶砂的干缩率存在增大的趋势,在实际工程应用时不容忽视。     

粉质土工程特性试验研究

提出利用路测仪为主要加压设备,渗透性良好的土工布为缓冲层的粉质土试样压实试验、渗透试验制备方法,以粉质土土料为样本,通过颗粒分析、标准击实和静力压实、抗剪强度、渗透及沉陷(压缩)试验,对水成粉质土的力学特性进行详细探讨。研究结果表明:(1)级配不良的粉质土的击实曲线存在多峰值现象,其压实性能不完全由试样的颗粒级配决定,与液限有关;(2)粉质土压实试样的内摩擦角在饱和度为50%～80%时变化不大,在其他区域内变化急剧;(3)粉质压实土兼有砂土和黏土的渗透性,其渗透系数随含砂量的增大而增大;(4)粉质压实土在荷载作用下绝大部分沉陷量在加荷后的短时间内产生,与其孔隙比关系不大,而与土体的矿物成分有关。     

沉积相和深度对第四纪土动剪切模量和阻尼比的影响

依据苏州第四纪地层特点,使用GCTS循环三轴试验仪对取自典型钻孔剖面100 m以浅的40个原状土样进行了剪应变10~(-5)~10~(-2)量级的动剪切模量和阻尼比试验,研究了土的沉积环境、深度和土类对土体的规准化动剪切模量比G/G_(max)和阻尼比λ的影响。当剪应变g1×10~(-4)时,G/G_(max)折减很小,土体处于非线性弹性状态。沉积相、土层深度和土类对苏州第四纪地层土的G/G_(max),l与g关系曲线的影响有明显差异。相同沉积相的同类土,土层深度越深,G/G_(max)随g增长而衰退越慢,l越小;深度相近的同类土,滨海相土比河泛相土具有更为明显的非线性,而滨海相土的l略高于河泛相土。沉积相相同、深度相近时,粉砂、粉质黏土、黏土的G/G_(max)随g增长而衰退的速率依次减慢;应变水平相同时,粉砂的l最小,粉质黏土的次之,黏土的最大。     

双向耦合剪切条件下饱和砂土动强度特性试验研究

针对饱和粉细砂,利用双向耦合多功能剪切仪进行了均等固结条件下的循环耦合剪切试验。应用已有的动强度定义,着重研究了双向动荷载的相位差β,双向动荷载的幅值比值λ对砂土动强度及孔压特性的影响。实验结果表明,砂土液化动强度与相位差β及幅值之比λ密切相关,现有的动强度定义在复杂加载情况下具有一定局限性;双向动荷载相位差β以及幅值比值λ对孔隙水压力增长速度影响显著,但对归一化孔隙水压力发展模式没有显著的影响。     

条形粗糙基础极限承载力求解与误差分析

利用滑移线法计算了粗糙条形基础极限承载力,计算时考虑了土的黏聚力c、内摩擦角φ和土体重度g的共同作用,避免了对破裂面形状的人为假定,并满足所有边界条件。将数值计算结果与其他学者的解答进行了对比,证明了解答的准确性。分析了地基承载力系数N_γ的影响因素,证实了N_γ除了与地基摩擦角φ有关外,还与超载比l有关。绘制了不同j值下N_γ随l的关系曲线,给出了N_γ的拟合公式,计算结果表明拟合公式的误差在±4%以内。最后对传统叠加方法计算承载力与精确解之间的误差进行了计算,总结了不同j值时误差e随l的变化规律,发现叠加计算结果比精确解小,且最大误差出现在l介于0.1~1之间。     

珊瑚砂动剪切模量预测的应变-损伤状态耦合模型

对南海饱和珊瑚砂进行了4类不同加载模式的不排水动三轴试验,研究了不同相对密度Dr和平均有效围压σ'0下加载第一周的动剪切模量比G1st/G0与剪应变幅值γa的关系,G1st/G0受Dr的影响很小,随σ'0的增大而增大。由于分级加载过程中土体结构与相对密度发生改变,在γa3×10-4时,应变控制的分级循环加载获得的G1st/G0-γa曲线位于等应变幅值循环加载获得的G1st/G0-γa曲线的上方。结合两类试验结果,给出了饱和珊瑚砂的G1st/G0-γa模型。基于弹性应变能理论,提出了可以描述土体损伤状态的状态参数Pd(damage parameter),探究了不同加载模式下动剪切模量比G/G0随土体损伤状态参数Pd的发展规律。在双对数坐标中,同一应变幅值下的(1-G/G0)-Pd可用直线表示,其斜率与应变幅值γa和历史加载过程中的最大应变幅值γa,max有关。结合G1st/G0-γa和G/G0-Pd关系,给出了可以同时反映应变幅值和破坏状态影响的珊瑚砂动剪切模量预测模型。     

高掺砂率膨润土混合土膨胀特性及其膨胀量预测

膨润土与砂混合土中掺砂率的高低会引起混合土膨胀特性的差异。对纯膨润土及其低掺砂率混合土,浸水膨胀完成后蒙脱石孔隙比em与竖向应力σv在双对数坐标内呈唯一线性关系。对高掺砂率混合土,在较小荷载下浸水,不会形成砂骨架,em–σv线性关系仍成立;在较大荷载下浸水,会形成砂骨架,砂骨架形成后,em与σv间不再满足该线性关系。利用砂骨架孔隙比的概念可确定不同掺砂率混合土形成砂骨架时对应的起偏应力及混合土能够形成砂骨架的临界掺砂率。砂骨架形成前,砂颗粒被蒙脱石包围,外力由蒙脱石承担,最终变形量由试样中单位体积蒙脱石的含量决定。砂骨架形成后,竖向应力最终由砂骨架和蒙脱石共同承担,提出了确定不同掺砂率下两者承担比例的方法,进而可确定砂骨架形成后的膨胀变化量,预测结果与膨胀试验结果吻合较好。该方法可以预测高掺砂率混合土的浸水膨胀量。     

洛川Q_2黄土残余强度影响因素试验研究

自然界存在许多天然黄土边坡,当它们发生滑动时,发现这些滑坡的滑动面上的平均剪应力,比它们的抗剪强度小得多,发生上述现象的一个重要因素就是土的残余强度问题,因此研究黄土的残余强度具有深刻意义。试验结果表明:环剪仪是目前测量土残余强度最符合实际的仪器,单级剪切是作为测量土残余强度的首选剪切方式;洛川Q_2黄土的初始结构对其残余强度几乎无影响;洛川Q_2重塑黄土的残余强度参数c_r、φ_r随着初始含水率的增大而减小;洛川Q_2重塑黄土的残余强度参数cr、φr随干密度的增大而增大;洛川Q_2重塑黄土的残余黏聚力cr随着剪切速率的增大而减小,残余内摩擦角φ_r随着剪切速率的增大呈先增大后减小的趋势。     

双环注水试验装置的研制及其应用

针对现有双环注水试验装置在高渗透性土体中应用时的缺陷,研制了一套轮换注水式双环注水试验装置。该装置由注水系统和供水系统组成,巧妙地采用了在内环、外环中分别设置两组流量瓶向环内轮换注水,外接水箱向注空的流量瓶中供水的结构设计,保证了试验过程环内水头高度的稳定和连续注水。采用新研制的试验装置测试安哥拉格埃路地层(Quelo)棕红色砂土的渗透系数,获得了满意的应用效果。试验结果表明:安哥拉Quelo砂在天然状态下的渗透系数在10~(-3)~10~(-2) cm/s数量级,经压实后(重型击实试验控制,压实系数λ≥0.95)可降低1~3个数量级;在同一孔隙比下,现场双环注水试验结果高于室内变水头渗透试验结果约0.5个数量级。     

冻结砂土三轴试验中颗粒破碎研究

压力作用下颗粒发生破碎是引起砂土力学特性变化的重要因素之一,冻结砂土也是如此。对冻结砂土进行了不同温度和围压下的三轴剪切试验,并筛分得到三轴试验前后的颗粒大小分布曲线。通过引入Hardin定义的颗粒破碎率Br,分析了围压与颗粒破碎的关系及颗粒破碎对冻土抗剪强度的影响。结果表明:在温度为-0.5℃,-1℃,-2℃,-5℃和围压为0.5,2,5,10 MPa的条件下,三轴剪切过程中会产生较为可观的颗粒破碎;颗粒破碎率Br随围压增大,到达一定围压后Br不再随着围压的增大发生明显变化,即存在一个颗粒不再发生明显破碎的临界围压σr。结合前人研究发现,-5℃下一般工程关心的围压范围内压融对冻土力学特性没有显著影响,而颗粒破碎起控制性作用。分析表明:-5℃条件下在不同的围压范围颗粒破碎对抗剪强度具有不同的影响。试验所采用的围压范围内,随着围压的增大,颗粒破碎率增大使得冻土的抗剪强度降低;破碎率达到极限以后,由于破碎的颗粒重排列又导致抗剪强度有所提高。     

三轴低频循环荷载下盐岩体积应变特性研究

地下储气库围岩长期处于复杂疲劳应力状态下,盐岩三轴循环荷载下的变形规律对储气库稳定性分析有参考价值。对8个盐岩试块进行了不同围压、不同应力水平和不同频率条件下的循环荷载试验。对每一试块施加恒定围压和轴向低频循环荷载。对试验参数进行了无量纲处理,分析了应力比强度(广义剪应力强度与球应力的比值)、应力比振幅、上限应力水平、荷载频率、循环次数(N)等对体积应变(?v)的影响。利用函数?v=?lg N+?v0,对每一试块的体积应变–循环次数曲线进行了拟合分析,获得了参数?和?v0随应力比振幅、上限应力水平和频率变化的数学表达式。标准化回归系数分析表明,上限应力水平是影响盐岩体积变形的主要因素,其次是应力比振幅。在高上限应力水平三轴状态下,盐岩主要表现出体积扩大现象。     

饱和黄土的液化特性与稳态强度

通过应力控制固结不排水三轴试验，研究了饱和黄土的稳态强度特性及超同结对其不排水性状的影响。对比分析了黄土与砂土静力液化特性之间的异同。提出了饱和黄土流滑破坏的产生条件和利用稳态强度判断饱和黄土能否产生液化流滑的方法。