三轴试验固结标准的探讨

《土工试验方法标准》(GBJ123-88)对三轴固结不排水剪试验中的土样固结程度没有明确的控制标准,操作时难于掌握,并容易出现错误.笔者结合实践探索出一些可行的操作方法及控制标准.     

循环孔隙水作用下混凝土动态特性试验研究Symbol`@@

对0、10、50次孔隙水循环下不同应变速率(10 -5、10 -4、10 -3、10 -2/s)的混凝土和中低应变速率(10 -4、10 -3/s)下不同孔隙水循环次数(0、10、50、100、200次)的混凝土进行了常三轴压缩试验,试件尺寸为300 mm×600 mm。对循环孔隙水压作用后混凝土的峰值应力物理力学参数的变化规律进行了统计分析,并对混凝土在不同加载速率下的吸能变化规律进行了分析。结果表明：随着应变速率增大,混凝土的峰值应力呈增大趋势,随孔隙水压循环次数的增加,峰值应力大体呈现先增大后减小的阶段性变化;混凝土的吸能能力随加载速率的增加,表现出明显增大的趋势。混凝土的吸能能力随孔隙水压循环次数的增加表现出一定的离散性,但整体上呈先增大后减小的趋势;选用基于Weibull统计理论的混凝土材料分段式动态损伤本构模型对试验数据进行拟合,经验证,此模型与试验结果吻合较好。     

三轴冲击荷载作用前后软黏土的微观结构变化研究

利用SPAX-2000改进型静动真三轴测试系统进行了软黏土冲击试验，借助扫描电子显微镜观测技术获取了软黏土微观结构图像；提取了孔隙个数、孔隙总面积、面积分级、孔隙总周长、平均孔径、圆度、形状系数和各向异性率共8个微观结构参数；对比了冲击荷载作用前后的微观结构参数变化。研究结果表明，冲击荷载作用下微观结构参数呈现一定的规律变化，该研究成果可为动力排水固结法处理软土地基提供微观理论依据。     

双向动荷载饱和粉土孔隙水压力研究

地震引起的土体液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一.利用美国GCTS空心圆柱扭剪仪,以天津地区海相可液化粉土为研究用土进行振动试验研究,对不同相位差的应力与孔隙水压力进行了分析,结果表明：双向动荷载不同相位差条件下动孔压增速不同,其中相位差为180°时孔压增长最快,相位差为0°和270°时孔压增长规律非常接近;土样在不同相位差双向动荷载作用下,相位差为180°时最先达到状态转换面,粉土振动最激烈、最先液化;围压、相位差对剪胀影响很小.     

饱和土二维固结试验在离心力场条件下的适用性分析

土工离心模型试验技术是各类土工物理模型试验中相似性能最好的模型试验,由于试验条件限制,通常认为其进行的都是一维单面排水固结试验,而实际工程中,地基的侧向排水会加速超静水压力的消散,对其固结沉降有较大影响.为了探索更接近于实际情况的土体固结特性,及其在二维排水条件下饱和土的离心模型固结特点,基于离心机模型箱的改造设计,对典型区域饱和土体的二维固结特性进行了离心模型试验研究及其试验结果的对比分析.结果表明,在离心力场条件下,固结系数对土体的试验结果影响较大,固结系数较小的饱和土样二维固结试验特性更接近于理论;土工离心模型试验具有饱和土二维固结特性研究的基础条件.     

主应力轴旋转下饱和砂土振动孔隙水压力发展和变化的研究

通过对连续行进的无限长简谐风浪荷载作用下海床土层中动应力特征的分析，认为在保持不变下，主应力轴旋转对土体的反复抗动，是导致饱和土孔隙水压力产生并发展的重要原因之一，并且得到了试验验证。对试验结果进一步分析表明，主应力轴旋转下，土的动强度约降低２０％左右。     

动静荷载耦合的固结计算问题研究

研究动静荷载耦合条件下的孔隙水压力发展规律,分析了动荷载和静荷载作用下固结系数的区别．建立了动静荷载耦合的基本固结微分方程式并就几种典型情况给出其一般解析解．最后给出它的具体应用．     

周围压力对饱和软黏土不排水剪强度的影响

在饱和软土不固结不排水剪试验中,由于周围压力的施加方式不同于土体的实际受荷情况,造成了摩擦角小于零,与理论不相符合的现象.通过理论分析,发现其原因是对灵敏度较高的饱和软黏土的原始结构造成一定程度上的破坏,使其抗剪强度有所降低.     

孔隙压力作用下泥岩三轴蠕变实验研究

在具有孔隙压力系统的岩石三轴蠕变仪上,对泥岩进行了考虑孔隙压力作用的三轴蠕变实验.实验中不仅考虑了轴压σ₁和围压σ₃对蠕变的影响,而且考虑了孔隙压力p在泥岩蠕变过程中产生的重要影响.通过不同应力水平下的蠕变实验,对比含孔隙压力和不含孔隙压力的蠕变实验曲线,表明当轴压σ₁和围压σ₃一定时,随着孔隙压力p的增加,蠕变变形量将会减小,在稳态蠕变阶段的应变率也会减小,在一定程度上会延长蠕变三个阶段的蠕变时间.并采用经典蠕变模型对实验结果进行分析.     

武汉原状粉质黏土与其重塑土的试验对比研究(Ⅱ):剪胀特性分析

以武汉沙湖粉质黏土为研究对象,在不同的加荷路径和固结排水条件下,对原状土和重塑土沿3种三轴试验加荷路径的剪胀关系进行了系统整理,结果表明:1)相对于重塑土体,原状土在剪缩区(d≥0)表现出更大的剪缩量.2)而在剪胀区(d<0),相对复杂些,若原状土与重塑土均处于OCR≤2.0的弱超固结状态,原状土和重塑土表现出大致相同的剪胀量;若原状土处于较大的超固结OCR>2.0状态,而重塑土处于OCR≤2.0的弱超固结状态,则原状土样表现出的剪胀量明显大于重塑土样的剪胀量;3)结合试验资料,对Cam-Clay、修正的Cam-Clay、Nova Cam-Clay和Rowe等剪胀方程进行了检测.     

波浪荷载下钙质砂孔压增长特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪模拟海洋波浪的加载形式，对相对密度为30％的钙质砂进行扭转和竖向加载耦合循环剪切试验，着重研究波浪荷载作用下主应力方向连续旋转及初始主应力方向角α0对饱和钙质砂孔隙水压力增长特性的影响。结果表明，主应力方向的连续旋转导致了钙质砂中孔隙水压力的增长。初始主应力方向和动应力幅值对钙质砂的孔压增长模式有显著的影响；归一化后的孔隙水压力比与广义剪应变之间的关系可以用双曲线表示。     

细粒含量对饱和砂土动孔压演化特性的影响

利用GDS循环三轴仪,对不同细粒含量砂土进行了不排水动三轴液化试验,并基于Seed孔压应力模型,研究了细粒含量对液化进程中动孔压演化特性的影响。研究结果表明：细粒含量对砂土孔压发展影响较大,其影响主要体现在孔压发展模式参数θ的不同。含细粒砂土中细粒含量与孔压参数θ的关系不是呈单调的线性关系。参数θ先随着细粒含量的增加而减小,并在细粒含量为30%时达到最小值,之后随着细粒含量的增加又逐渐增加,不同的是参数θ在细粒含量超过30%后,其增加的趋势相对平缓。通过对不同细粒含量砂土动孔压演化特性试验研究,更进一步证明了临界含量的存在,试验所用的含细粒砂土,临界细粒含量在30%左右。     

冲击载荷下含孔洞材料的屈服及孔洞的动态演化

探讨了在三轴高速冲击载荷作用下,含孔洞的率相关材料的宏观屈服行为及孔洞长大率.结果表明,惯性效应使宏观屈服面向外扩展且随加载速率的增大而更加明显;存在一个临界应力三维度,当应力三维度TσTcrσ时,惯性效应抑制孔洞长大,且孔洞长大到一定尺度后,长大速度趋于稳定;当孔洞半径足够小时,惯性效应可以忽略不计.     

爆炸引起饱和砂孔压变化规律的室内试验研究

介绍了以雷管作为爆炸动力源,多孔装药爆炸法密实饱和砂的模型试验,实测了饱和砂土体在依次循环爆炸荷载作用下孔隙水压力的增长与消散过程,分析了孔隙水压力的变化规律。试验结果表明,孔隙水压力的增长与消散在沿深度及径向方向上的变化规律具有独特性。同时,对爆炸荷载在饱和砂土体内所引起的液化范围进行了分析,所得结论可为爆炸法处理饱和粉细砂地基的工程设计与理论研究提供参考。     

饱和黏性土坡的地震稳定状态研究

通过对无限边坡的拟静态平衡分析,探讨了动孔压对饱和黏性土无限边坡的地震稳定状态的影响.分析表明,地震时孔隙水压累积导致的抗剪强度衰减会导致边坡发生永久变形,甚至导致整体滑动破坏,对某些黏性土也可因液化而发生流滑破坏.引入一个黏聚力界限值来区别此类边坡的最终破坏模式,以及两个界限动孔压比值来评价抗剪强度衰减对其破坏机制的影响.最后给出了此类边坡稳定状态的判别图,并建议了分析步骤.     

高应力条件下双向激振时尾粉砂的动力特性

强地震荷载作用下P波(纵波)对土体的作用不可忽略,然而传统采用单向振动分析循环荷载作用下土体动力特性的方法往往忽略了纵波对土体动力稳定性的影响。为研究高应力条件下尾粉砂的动力特性,采用双向激振循环荷载模拟地震荷载,开展了一系列不同围压、动剪应力比、固结应力比下的双向振动三轴试验。研究结果表明：在双向循环荷载作用下,等压和偏压固结时饱和尾粉砂试样均存在转折累积塑性变形εtp,且在等压和偏压固结时转折累积塑性变形εtp的值与其对应的振次随着动应力幅值的增大呈相反的线性关系;围压对尾粉砂累积孔压增长曲线的形态具有显著的影响,围压相同时,动剪应力比、固结应力比的改变对累积孔压的增长曲线形态影响不大;随着围压的增大,在等压和偏压固结条件下尾粉砂的累积孔压增长曲线主要有两种发展模式,分别为3和4个发展阶段。同时,通过对试验结果的分析,提出尾粉砂在高应力条件下考虑多因素时的累积孔压增长模型,并得到等压固结和偏压固结时该模型的两种表现形式。该成果对地震荷载作用下尾矿坝体的动力稳定性研究具有一定的参考意义。     

碎石桩加固液化砂土孔隙水压力变化

通过振动台对未加固与碎石桩加固的液化砂土的宏观表现及孔隙水压力曲线、孔压比曲线比较,得到碎石桩加固液化地基土不仅有挤密增强土体抗液化效果,而且随着排水,土体强度也在逐渐增强.说明工程实际中碎石桩加固液化土只考虑挤密过于保守.     

饱和沥青混合料的孔隙水压力解析

基于有效应力理论,推导了饱水状态下的沥青路面结构内部的孔隙水压力计算方程,并通过Matlab软件求得数值解,具体分析了孔隙水压力的变化规律以及标准胎压、混合料孔隙率和沥青材料弹性模量等材料参数变化对孔隙水压力产生的影响.