黏土Ⅰ型断裂韧度影响因素试验

为研究击实黏土干密度、含水率对其断裂韧度的影响,把标准三点弯曲试验试样绕底部长边向前旋转90°,加载方向随之变为水平方向,使荷载的方向与重力方向垂直,从而消除自重对裂隙向土梁厚度、长度方向扩展的影响。对重庆地区罗系地层中的黏土岩风化形成的高塑限黏土进行了室内黏土Ⅰ型断裂韧度试验,总结了干密度、含水率对黏土断裂韧度的影响规律,结果表明,黏土Ⅰ型断裂韧度随其干密度的增大而增大,随其含水率的增大先增大后减小;存在一个最优含水率,此时断裂韧度取得最大值。     

内部裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响

为研究混凝土梁内部贯穿裂缝缺陷对其断裂性能的影响,设计了含不同裂缝缺陷混凝土梁的三点弯曲断裂试验,研究不同长度、位置及数量的水平裂缝缺陷对混凝土断裂性能的影响。通过试验测得的P-D_m曲线以及相关试验数据计算得到含不同裂缝缺陷的混凝土断裂参数与断裂能。对比结果可知:混凝土三点弯曲梁的起裂荷载和起裂韧度受水平裂缝缺陷参数变化的影响较小,而失稳荷载和失稳韧度受水平裂缝缺陷的影响较大;水平裂缝越长,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度和断裂能也越小。水平裂缝距离试件的底部越近,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度和断裂能也越小。水平裂缝数量越多,试验测得其失稳荷载越小,计算得到的失稳韧度越小,断裂能也越小。该现象表明混凝土试件中含线性缺陷导致材料的缺失量越大,其完全断裂所消耗的能量越小,且测得的断裂参数值也越小。     

黄原胶和棕榈丝纤维对上海黏土抗压强度的影响

为改良上海黏土强度低、易变形的工程特性,将黄原胶和棕榈丝纤维以不同质量加筋率加入上海黏土并在不同养护龄期下养护,通过无侧限抗压强度试验探究黄原胶和棕榈丝纤维对上海黏土抗压强度的影响。试验结果表明:与素土相比,黄原胶能够提高土体抗压强度,但也增加了土体的脆性;棕榈丝纤维能提高土体抗压强度,也能提高土体的延性;同时添加黄原胶和棕榈丝纤维,土体的抗压强度和延性均有明显提高;抗压强度最适宜加筋率为1. 5%黄原胶和0. 75%棕榈丝纤维。     

压实黏土Ⅰ型断裂韧度与抗压强度试验研究

无论在工程中还是在自然界中,黏土多处于受压状态,压剪破坏是最常见的破坏模式。因此,对压实黏土的Ⅰ型断裂韧度与抗压强度的研究对工程结构设计具有重要意义。采用无侧限抗压强度试验和改进后的三点弯曲试验对不同含水率条件下的压实黏土进行试验研究。研究结果表明:在三点弯曲试验中,压实黏土的预制裂缝长度需控制在15～30 mm才能真实反映土体的Ⅰ型断裂韧度值;压实黏土的Ⅰ型断裂韧度和无侧限抗压强度均随含水率的增加呈现先增大后降低的趋势,保证压实土体在最优含水率时施工能最大化发挥土体的抗压和抗断裂能力;不同含水率条件下,压实土体的Ⅰ型断裂韧度和无侧限抗压强度具有较好的线性相关性。     

钢筋混凝土断裂参数试验研究

按照三点弯曲梁断裂试验方法测得试件最大荷载、裂缝张口位移等参数,依据《水工混凝土断裂试验规程》计算出试件的断裂韧度值。分析了钢筋在混凝土中的限裂作用,同时利用声发射技术判断起裂点。试验结果表明:采用声发射振铃计数曲线、事件计数曲线、声发射能量曲线、振幅曲线判断起裂荷载具有较高的准确性;钢筋在混凝土试件中起到限裂作用,钢筋的位置对试件断裂韧度具有一定影响。     

黄原胶-粉煤灰联合处理酸污染土试验研究

绿色环保型生物聚合物黄原胶应用于岩土工程,可提高土体强度及抗风蚀、水蚀能力。鉴于黄原胶分子中的丙酮酸基团和糖苷键在酸性土壤条件下易水解,导致凝胶黏性减小、固土效果减弱,拟采用碱性材料粉煤灰协同黄原胶固化酸污染土,并开展液塑限、击实及无侧限抗压强度试验。结果表明：粉煤灰有助于提高固化土的塑限、最优含水率及最大干密度。酸性土壤条件下,粉煤灰能明显改善黄原胶固土效果,联合法固化酸污染土强度甚至超过联合法固化未污染土。另外,粉煤灰可提高土壤的pH值,缓解黄原胶水解,使其发挥增黏及胶结土颗粒的作用。基于试验结果,建议采用联合法固化酸污染土（FA=9%,XG=3%）,可比酸污染上海黏土强度提高310%;在未污染土中采用黄原胶即可（XG=4%）,可比未污染天然上海黏土强度提高90%。研究成果有助于绿色环保型生物聚合物的推广与应用。     

混凝土断裂能的测试及尺寸效应

在混凝土断裂能的测试中存在两个问题，一是用不同的试验方法得到的断裂能数值不尽相同，二是不同几何尺寸试件存在尺寸效应。本文首先详细讨论了目前广泛使用的几种混凝土断裂能试验方法的优缺点，然后用三点弯曲试验着重探讨了试件尺寸对断裂能的影响，并讨论了尺寸效应的力学机理。     

含砂量对黄原胶复合黏性土抗裂和抗冲刷性能的影响

为增强黏性土的抗裂和抗冲刷性能,对掺加不同含量砂土的黄原胶复合黏性土开展了一系列室内蒸发、干缩开裂和抗冲刷试验,通过测算试样含水率和土体抗冲刷系数,结合图形分析软件定量分析了土体表层裂隙的发育情况,以研究复合黏性土体内部水分变化规律及其抗裂和抗冲刷性能。结果表明：随着黏性土中砂土颗粒的掺入,试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度呈现先增大后减小的趋势;当含砂量为30%时,素土及黄原胶复合试样的裂隙率、裂隙宽度和受冲刷破坏程度均为各含砂量下的最大值;当含砂量为50%左右时,对于黄原胶复合黏性土,黄原胶胶体与砂土颗粒形成具有一定强度的稳定结构,其抗冲刷性能得到显著提高。     

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。     

岩石抗拉强度和断裂韧度的三点弯曲试验研究

断裂韧度和抗拉强度是岩石两个重要的力学特性。利用带切口的三点弯曲梁试验,研究了砂 岩的断裂韧度和抗拉强度特性。对比和分析了带切口三点弯曲和巴西劈裂试验抗拉强度的差别。从理 论和试验上,分析了目前常用的三种断裂韧度计算公式的差别。利用Ｊ积分理论计算了带切口的三点 弯曲梁的断裂韧度ＫＩＣ。研究结果表明:相比于巴西劈裂试验,利用带切口的三点弯曲试验测得的抗拉 强度更加稳定可靠;目前常用的三种断裂韧度计算公式在ａ／ｈ较小时相差不大,但随着ａ／ｈ的增大,差 别越来越大,建议选用ＡＳＴＭ提出的公式;利用Ｊ积分计算得到的断裂韧度ＫＩＣ介于ＡＳＴＭ和Ｔａｄａ给出的 公式计算结果之间,说明该方法是可靠的。     

击实黏土剪切断裂韧度的试验研究

为研究黏性土剪切断裂韧度,研制了土体剪切断裂韧度测试仪,对黏性土进行了断裂韧度测试,验证了使用线弹性断裂力学来简化土体断裂韧度研究的合理性,并进行相关试验探讨了试样干密度、含水率和剪切速率对断裂韧度值的影响。结果表明:断裂韧度与试样干密度呈正相关,即随试样干密度的增大,土体断裂韧度值也增大,并拟合了两者之间的经验计算式;含水率对断裂韧度有很大影响,当含水率为13%~17%时,断裂韧度随含水率的增加先增后减,即存在一个断裂韧度值最大的最优含水率;当剪切速率在0.5~6.0 mm/min时,相对于干密度和含水率而言,剪切速率对断裂韧度值影响较小,同时土体含水率、裂缝深度、试样尺寸等因素均对土体断裂韧度有较大影响,需要对其进行深入研究。     

桩-海洋黏土界面剪切性状试验研究

桩-土界面剪切性状制约着桩基受力特性,对研究桩-土相互作用机理具有重要意义。利用改进后的直剪仪,进行海洋黏土与钢板、混凝土板的界面剪切试验,研究不同含水率、不同固结时间的海洋黏土与钢、混凝土界面的剪切应力-剪切位移关系。结果表明:界面剪切应力-剪切位移关系表现出较好的弹塑性关系,可用双曲线模型表示;随着法向应力增大、含水率减小和固结时间增长,界面峰值剪切应力增大,所需峰值剪切位移增加,峰值剪应力的增加集中在固结开始后的14 d内;界面摩擦角和界面黏聚力随含水率增加而减小,界面摩擦角受固结时间影响不大,集中在20°～23°范围内,界面黏聚力随固结时间增加而增大,且集中在固结开始后的14 d内。研究成果可为海洋桩基工程沉桩阶段阻力估算及数值模拟提供参考。     

黏土水泥浆材抗溶蚀性能试验研究

为研究黏土水泥浆材结石抗溶蚀性能,采用自制的压滤装置进行了注浆模拟试验,采用浸析法测得不同压力下注浆结石的CaO累计溶出量,并结合扫描电镜照片和吸水动力学法研究不同黏土掺量下结石的孔隙结构。结果表明:黏土水泥浆材水灰比越大,结石的CaO累计溶出量越小;速凝剂掺量越高,CaO累计溶出量越大;黏土掺入水泥浆液能改善结石的孔隙均匀性,减小速凝剂的不利影响;考虑压滤效应时,黏土水泥、纯水泥结石的CaO累计溶出率分别减小5%、1.4%左右,黏土水泥比纯水泥浆材结石的抗溶蚀性能提高更明显。为获得良好的抗溶蚀性能,工程实践使用黏土水泥浆材灌浆防渗,黏土的掺量不宜超过45%,速凝剂掺量不宜超过1%。     

浸水时间对水工沥青混凝土弯曲性能影响研究

为研究不同浸水时间沥青混凝土的弯曲性能,通过小梁弯曲试验研究了浸水时间 0,50,75,100 h 沥青混凝土试件的弯曲性能。试验结果表明：浸水时间对不同温度下沥青混凝土的应力 - 应变曲线、弯曲性能有较大影响,随着浸水时间的增长其峰值应力下降,试件破坏形式主要呈延性破坏;在 3℃和 15℃时,沥青混凝土随着浸水时间增加,其抗弯强度减小,浸水时间在 50～100 h 时沥青混凝土抗弯强度下降趋势明显变缓;在 15℃时,沥青混凝土的弯曲模量随着浸水时间的增加而有所降低,弯曲模量逐渐趋于稳定;在 3℃时,沥青混凝土在浸水后弯曲模量下降较明显,随着浸水时间的增长,弯曲模量逐渐稳定。随着浸水时间的增长,沥青混凝土仍具有较好的抗弯强度和变形能力,研究结果可为沥青混凝土的研究提供参考。     

水泥净浆和水泥砂浆材料的Ⅰ型断裂韧度测定

本文针对水泥净浆和水泥砂浆两种灌浆材料,采用三点弯曲梁进行了不同强度、不同尺寸以及不同初始缝高比的断裂试验。根据水工混凝土断裂试验规程,利用试验中测得的最大荷载及对应的裂缝口张开位移计算了水泥净浆和水泥砂浆的失稳断裂韧度,并通过电阻应变片法确定的起裂荷载得到了二者起裂韧度的实测值。试验中发现,水泥净浆并不是一经起裂就失稳破坏,而是在失稳破坏前存在着一个比较明显的裂缝稳定扩展过程。结果表明,随试件强度的提高,两种材料的起裂韧度和失稳韧度均增大,而随试件尺寸和初始缝高比的变化,水泥净浆的起裂韧度和失稳断裂韧度     

堆石坝黏土料心墙工程性能及应用研究

为研究接触黏土料在水利工程堆石坝心墙建设中的应用,依托于硖门水库建设工程,展开接触黏土料现场碾压试验和室内压缩试验研究。结果表明,接触黏土料能够满足堆石坝建设要求。当铺料厚度30 cm、碾压8次时,接触黏土料工程性能最佳,此时干密度为1.67 g/cm³,压实度达98.76%。     

利用废旧胶粉改善红黏土工程性质试验研究

随着废旧轮胎的日益剧增,回收利用率较低带来了严重的环保问题。利用废旧轮胎胶粉对红黏土进行改良,形成混合土。通过标准轻型击实试验、等效击实试验、直剪试验以及渗透试验,研究了不同胶粉掺量(0%,3%,8%,15%,25%)和不同含水量对混合土的击实特性、抗剪强度特性以及渗透性的影响。研究结果表明:①混合土的最大干密度比原状红黏土低,且胶粉的掺量越大,最大干密度越小;②胶粉掺量增大,标准击实试验的最优含水率增大,等效击实试验的最优含水率有减小趋势;③胶粉掺量不超过15%时,随着胶粉掺量增大,混合土的抗剪强度增大,内摩擦角增大,且出现应变硬化现象:④标准击实下,胶粉掺量为8%时,混合土的渗透速率变化不明显;但胶粉掺量增加到15%时,混合土的渗透速率显著提高,提升幅度达到97.3%。研究成果可为贵州地区今后废旧胶粉的循环利用和胶粉改良红黏土的工程运用提供参考。     

胶凝砂砾石抗压强度性能试验研究

本文通过对胶凝砂砾石材料在不同龄期、不同粉煤灰掺量和水泥用量下的抗压强度变化进行试验研究,得到水泥、粉煤灰等材料掺量对胶凝砂砾石材料强度的影响程度,从而得出水泥、粉煤灰的最优掺量。试验结果显示:在材料中掺入粉煤灰,材料强度提高的效果最好,但粉煤灰对材料前期的强度影响较小;而且随着砂率的增大粉煤灰对材料抗压强度的影响减小。最优用水量为80~120kg/m~3,且随胶凝材料掺量和砂率的增大而增大;最优水胶比为0.87~1.41,随胶凝材料用量和龄期的增加最优水胶比都呈减小趋势。