武广高铁无砟轨道路堑基床红黏土动剪应变门槛试验研究

 针对武广高铁无砟轨道红黏土路堑基床动力稳定性问题,首次利用改造后的应力控制式动三轴仪代替国内尚无的剪应变控制式共振柱仪测定土体的短时及疲劳动剪应变门槛。提出一套完整的短时及疲劳动三轴试验方案和数据处理方法,为动剪应变门槛的确定开辟新的试验途径。给出9种试验条件下红黏土短时动剪应变门槛、疲劳动剪应变门槛及相应的成果曲线。红黏土疲劳动剪应变门槛小于短时动剪应变门槛,且前者是后者的2/10～3/10。根据 曲线形态特征的不同,红黏土 曲线簇可分为稳定型、临界型、破坏型3类,且不同试验条件下同类型的曲线具有相似的走势特征。探讨含水比、围压对红黏土动剪应变门槛的影响,给出简单实用的动剪应变门槛经验估算公式。基于对比分析可以认为：采用应力控制式动三轴试验代替剪应变控制式共振柱试验测定动剪应变门槛是可行的,试验成果及数据处理方法是正确合理的。研究成果为高速铁路红黏土路基动力稳定性评价提供宝贵的第一手资料,也为类似工程提供有益的参考。     

非饱和红粘土强度特性的三轴试验研究

以贵州毕节红粘土为例，对非饱和红粘土的强度特性进行了常规三轴试验研究。根据试验结果，提出了非饱和红粘土的吸力强度与饱和度之间的非线性关系表达式，并证实了非饱和红粘土抗剪强度与含水量之间存在指数函数关系。     

冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验CT检测研究

基于对冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验前后试件CT检测结果，详细研究了冻土的强度、微观变形机制和结构损伤等变化特性及其与试验的负温和围压、土的含水量和容重、轴向荷载的振动频率和振动次数等主要影响因素之间的关系。     

EPS材料动三轴试验研究

通过室内多功能三轴试验,研究了EPS材料在不同围压,不同频率,不同循环次数的EPS材料的工程性状和循环荷载作用对EPS的静力学工程性状的影响。     

青藏铁路冻结粉质粘土动静三轴试验对比

直接针对采自青藏铁路工程中的粉质粘土,根据低温动、静三轴试验结果,进行了冻土的动强度与静强度对比研究。研究表明,冻土的静强度和动强度均随负温降低而增大、随含水率增加而减小,相应的静粘聚力、静内摩擦角和动粘聚力、动内摩擦角随负温及含水率的变化规律也如此;冻土的动强度随围压上升而增大;冻土的静力变形明显存在弹性、塑性两个不同性质的变形发展区,冻土的静强度在塑性变形区随围压上升有增大的趋势,但在弹性变形区这一变化规律不明显,并且在塑性变形区冻土静强度增长缓慢且发生一定的塑性流动;冻土的动内摩擦角随振次增大显著减小,而动粘聚力随振次变化较小。     

利用应变控制动三轴研究饱和软粘土的动强度

<正>一、前言 土的动强度是土动力学的一项重要研究内容。用应力控制动三轴试验确定土的动强度,至少需要九个性质相同的土样。本文尝试用应变控制动三轴试验以较少上样确定饱和软粘土的动强度。 动三轴试验表明,等压固结后的饱和软粘土样,在轴向对称循环荷载作用下,其变形基本呈对称状态逐渐发展直至破坏。据此,本文设计了一种应变控制动三轴试验方案。利用该方案,定义出一条应力应变全曲线,进而确定动强度。并对影响动强度的两个主要因素作了分析。     

动三轴试验研究土的动剪切模量和阻尼比

对不同土样的动剪切模量和阻尼比进行试验研究,最后采用曲线拟合得到动剪切模量以及阻尼比与剪应变的关系曲线,可供岩土和其他土木工程的地震安全性评价工作参考和借鉴.     

冻土路基粉质粘土动力学特性试验研究

基于低温动三轴试验,研究青藏铁路沿线冻结粉质粘土在分级循环荷载作用下的动力学特性及动力学参数的确定,在不同温度、围压和含水率等条件下,并主要针对含水率变化,对冻土的动力学参数动剪切模量随动剪应变幅值的变化规律进行了探讨,得到了一些有价值的结论。     

不同应力路径下红粘土的力学特性

红粘土的力学特性与土体中应力变化过程、应力状态有关，常规的直剪试验、三轴试验并不能真实地反映天然土层的初始应力状态、应力-应变和强度规律。采用不同应力路径试验以模拟土体在实际受荷过程中的应力．应变过程，结合试验结果分析了红粘土的力学特性。研究结果说明，在工程实践中应根据实际的受力情况、应力状态来确定相应的应力路径，以正确、合理地测定红粘土的力学参数。     

单向循环荷载作用下饱和重塑红黏土的动力特性

为探究长期循环动荷载作用下红黏土的塑性累积应变效应,对南昌地区饱和重塑红黏土进行单向加载循环三轴试验,研究了动应力比、初始孔隙率、固结围压、加载频率、排水条件对红黏土塑性累积应变和动孔压的影响。结果表明:随着动应力比的增大,红黏土变形曲线由渐稳型向破坏型过渡;当动应力比小于临界动应力比时,随着循环振次的增加,红黏土的塑性累积应变和动孔压发展曲线均表现为起始快速增长,后出现拐点,最终趋于稳定;相同的动应力比下,试样的累积应变和动孔压随初始孔隙率、固结围压的增大而增大,随加载频率的增大而减小,不排水条件下的累积应变要大于排水条件下的累积应变;塑性累积应变越大,应变发展曲线拐点出现越滞后;随着动应力比的增大,土体的软化程度也越大,但在较高的循环振次下,软化程度减弱。     

粉质粘土动剪切模量的试验对比研究

在100、200、300kPa三种固结压力下,分别进行了原状土样的循环单剪试验、扰动土样的动三轴试验。得到了最大动剪模量Gdmax和G/Gdmax-γ曲线,并进行了对比分析。结果表明:由循环单剪试验得到的原状土的最大动剪模量Gdmax比相同固结压力下的扰动土样的动三轴试验结果稍低,Gd/Gdmax-γ曲线也有一定差异,且随着固结压力的不同而变化。     

海积软粘土的单剪试验研究

开展了天津新港海积软粘土的一系列基于应变控制的单剪试验,研究了动剪切的频率、土样超固结比和剪切应变幅值对该土的等效动剪切模量影响,以及等效动剪切模量和阻尼比与动荷载作用时间的变化关系。试验结果表明:剪切频率越高或者土样的固结比越大,相同应变幅值对应的应力幅值和等效剪切模量越大,但是存在一个动荷载频率的阈值,低于此阈值,荷载频率对等效剪切模量的影响可以忽略;等效剪切模量随着循环振次增加而衰减,这种衰化主要发生在循环的初始阶段,超过一定的循环周次后,振动周次的影响逐渐减小;阻尼比受循环振次的影响较小。     

Comparison of sand liquefaction in cyclic triaxial and simple shear tests

The liquefaction resistance and correction factors K_σ and K_α of Nakdong River sand obtained from cyclic triaxial (CTX) tests were compared with those determined by cyclic simple shear (CSS) tests to ascertain the importance of the reduction factor C_r and correction factors K_σ and K_α in liquefaction evaluations, especially in view of the lack of comparative liquefaction assessments based on different laboratory test apparatuses. All samples used for the comparisons were obtained from the same type of sand by using similar preparation methods and they were subjected to similar stress states to minimize the number of factors influencing the comparison results; moreover, the apparatuses used in the two tests were manufactured by the same company and all tests were conducted by a single operator. It was found that the liquefaction resistance in CTX tests was always greater than that in CSS tests. Furthermore, C_r varied from 0.63 to 0.36, and it depended on the relative density D_r and initial static shear ratio α. K_σ, which increased with the normal effective stress σ′_nc in CTX tests, was identical to K_σ observed in CSS tests when α was increased up to 0.1. By contrast, K_α in the CSS tests was 58%–97% of K_α measured in the CTX tests, and it depended on the combined effect of D_r, σ′_nc, and α. The relationship between K_α and α in both CTX and CSS tests was well represented by a parabolic function. Moreover, the differences in K_α values between the CTX and CSS tests were also found to be a parabolic function of α. This information can be used for converting CTX (or CSS) values into equivalent CSS (or CTX) values.     

考虑结构性影响的原状软黏土应力–应变特性真三轴试验研究

通过对营口原状软黏土和饱和重塑软黏土的真三轴试验,研究围压和中主应力系数对软黏土强度的影响。基于综合结构势理论,提出真三维应力条件下软黏土的应力比结构性参数,建立引入结构性参数的原状软黏土偏应力–广义剪应变关系式。研究结果表明:当固结围压先期固结压力时,原状软黏土偏应力–广义剪应变曲线形态表现为应变软化,体应变表现为剪缩特性;当固结围压先期固结压力时,其曲线形态表现为应变硬化,体积应变表现为剪胀特性;饱和重塑软黏土的偏应力–应变关系曲线则不受先期固结压力的影响,均表现为应变硬化型。软黏土强度都随着固结围压和中主应力系数的增大而增大。应力比结构性参数m_η随广义剪应变、固结围压和中主应力系数的增大而降低,其与广义剪应变呈显著的对数关系。将拟合得到的应力比结构性参数m_η引入到原状软黏土的q-ε_s曲线中,得到q/m_η-ε_s关系曲线,进而建立引入结构性参数的原状软黏土偏应力–广义剪应变关系式,其与试验结果具有较好的一致性,从而使原状软黏土q-ε_s曲线得到合理描述。     

上海软土小应变三轴试验及本构模拟

软土地区新建地下工程为了减少对周边的影响,周边土体的变形通常要求控制在小应变范围内(0.001%~0.1%)。近年来随着环境要求的不断提高,软土在小应变范围内的力学特性日益受到关注。目前国内在三轴试验中测量软土小应变力学特性的研究相对较少,也缺乏相应的试验数据。利用安装有LVDT局部位移传感器的三轴仪,对上海(2)~(6)层软土进行了K0固结不排水剪切试验,成功获得了上海软土从0.001%小应变到20%大应变范围内的剪切模量变化规律。通过分别用初始剪切模量和有效平均主应力来对剪切模量进行归一化处理,揭示了上海软土的非线性特征、土体剪切模量的衰减规律等。考虑土体应力状态、孔隙比和超固结比的经验公式能够合理地描述上海软土层初始剪切模量;经典的骨干曲线模型能较好地拟合各土层的剪切模量衰减规律。     

砂土剪切模量测定的弯曲元、共振柱和循环扭剪试验

利用弯曲元、共振柱和循环扭剪试验联合测定了不同围压和密实度条件下干砂的小应变剪切模量,研究了弯曲元试验中输出信号的特性和各种信号分析方法确定剪切波传播时间的可靠性,并对比了不同试验的结果。研究结果表明,在共振柱试验时,需要考虑系统刚度对试验结果的影响,特别当试样刚度较大时。弯曲元输出信号中最先到达的是近场效应,其初始极化方向跟剪切波相反。近场效应随着输入频率的增加有一定程度的减小,但不会消失。实际试验中建议输入频率不断增加,直至输出信号比较稳定。值得注意的是,剪切初达波的振幅可能远小于后续振动,因此容易造成初达波的误判。时域初达波法能比较可靠准确地确定剪切波的传播时间,波峰法、交互相关法和交互功率法结果均随输入频率有较大波动,不能可靠地确定剪切波的传播时间。对比试验表明,弯曲元、共振柱和循环扭剪试验确定小应变剪切模量对细砂和粗砂均吻合良好,初步表明砂土粒径对不同试验方法结果的一致性没有影响。     

应力历史对重塑红黏土动力特性影响的试验研究

土体动力特性是影响工程稳定性的重要因素。大量试验研究表明应力历史对红黏土静力特性有较显著影响,但目前研究应力历史对红黏土动力特性影响的成果甚少。为进一步揭示应力历史对红黏土动力特性的影响,对承受过不同应力历史的重塑红黏土土样进行了大量动三轴试验,得到了不同应力历史条件下重塑红黏土的动应力应变骨干曲线及动模量变化曲线,分析了不同应力历史对重塑红黏土的影响规律。试验结果表明：在不超过重塑红黏土强度的范围内,提高土体压实度、围压、固结比和振动频率,有利于提高土体动强度和动弹性模量。为给相关工程提供基础数据及参考,建立了重塑红黏土动力指标与应力历史因素的经验公式。