原状黄土人工节理抗剪强度特性试验研究

应用直剪仪对原状黄土人工节理的抗剪强度进行试验研究,试验结果表明:原状黄土的节理形态特征对节理内聚力影响较大,而对节理内摩擦角影响较小;干密度对原状黄土节理内聚力的影响较大,而对内摩擦角的影响较小;黄土节理内摩擦角随含水量变化呈二次曲线规律变化,当大于界限含水量时,内摩擦角随含水量减小而增大;当小于界限含水量时,内摩擦角随含水量减小而减小;对于表面平整节理,内聚力随含水量变化而呈二次曲线规律变化,对于表面粗糙节理,内聚力随含水量变化呈指数规律变化。     

黄土塬地区非饱和结构性黄土的强度特性研究

为了揭示黄土塬地区非饱和原状及重塑黄土的结构性强度特性的有关规律,完善非饱和土的非线性模型,获得关于黄土塬地区非饱和黄土的变形和强度特性及相关参数,以陇东Q3原状及重塑黄土为对象开展试验研究,对不同初始吸力及不同净围压下的非饱和黄土进行了三轴固结排水剪切试验,研究了黄土塬地区非饱和原状及重塑黄土的变形特性、临界状态、强度参数及吸力变化特性。研究结果表明:原状黄土的剪切破坏表现出明显的剪缩现象,重塑土试样的变形出现剪胀和应变软化现象,剪切变形会出现明显的剪切带现象;不同初始吸力下,原状土偏应力与体应变临界状态线均成线性关系,而非饱和重塑黄土体应变受干密度的影响较大,试验过程中,较大干密度的试样出现了先剪缩后剪胀的现象;非饱和黄土的抗剪强度受基质吸力的影响,非饱和原状黄土的黏聚力随吸力的增大而增大,有效内摩擦角受吸力影响较小,可近似为一常数,非饱和重塑黄土的强度受基质吸力和干密度的影响较大,但对内摩擦角的影响较小;试验得出黄土塬地区非饱和原状及重塑黄土的强度参数,且求得的原状土参数K比重塑土参数K受吸力的影响更大。     

原状与重塑黄土冻融劣化机理对比试验研究

通过对西安Q₃原状和重塑黄土在冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,对比研究了原状和重塑黄土冻融过程抗剪强度劣化机理及规律。结果显示:冻融过程原状和重塑黄土微观结构都发生显著变化,土体胶结性变差。冻融条件下试样表观结构特征破坏较为严重,且原状黄土表观结构劣化程度更为严重。黏聚力随冻融次数增加均呈指数衰减趋势;原状黄土黏聚力高于重塑黄土,但随冻融次数增加,两者差异逐渐减小;原状黄土黏聚力衰减幅值及速率高于重塑黄土。随含水量增加,黏聚力总体呈线性减小变化规律,且反复冻融后黏聚力随含水量变化曲线分布特征近似重叠。冻融作用对内摩擦角无显著影响。随冻融次数增加,黏聚力冻融损伤系数表现出呈指数增加特征;原状黄土黏聚力冻融损伤系数高于重塑黄土。     

干密度和基质吸力对重塑非饱和黄土变形与强度特性的影响

 为解决填方工程沉降和边坡稳定性问题,采用非饱和土三轴仪,对延安新区填方的重塑Q3黄土,进行3种初始干密度下一系列控制基质吸力的三轴剪切试验,研究重塑黄土的变形和强度变化规律。研究结果表明：初始干密度和吸力对重塑黄土的破坏形态、变形特性和强度特性影响较大;随初始干密度的增大,试样的偏应力–轴向应变曲线逐渐由应变硬化型向理想弹塑性再向应变软化型转变;初始干密度和吸力越大,试样的剪胀性越显著,强度越高;有效黏聚力、内摩擦角和吸力摩擦角均随初始干密度的增加而增大;内摩擦角随吸力几乎不变,而黏聚力随吸力呈线性增加;初始切线杨氏模量和切线体积变形模量均随初始干密度与吸力的增加而提高。根据研究结果提出考虑初始干密度和吸力影响的重塑黄土的抗剪强度参数与非线性模型参数的表达式,可用于预估不同初始干密度、不同吸力下重塑黄土的强度和变形参数,为工程应用和数值模拟提供了依据。     

重金属污染对土压实性及抗剪强度影响的试验研究

通过在实际重金属冶炼企业的尾矿库、废料堆填区采取重金属尾矿样品,与代表性净土进行掺和,配制了不同压实度、不同龄期、不同掺和比的重金属污染土样;在各自的最优含水量下,进行击实和直接剪切等物理力学试验,研究重金属污染对土的压实特性与抗剪强度的影响规律。试验表明:1)重金属污染对土体击实特性的影响,金属Mn的影响不大,Pb、Zn、Cd、Cr影响较大,后者表现为随掺和比增大,最优含水量减小,土的最大干密度增大;2)随着重金属污染土体压实度的增大,土的黏聚力C逐渐增大的,内摩擦角φ值逐渐降低,污染土的强度指标明显低于重塑净土的抗剪强度指标;3)重金属污染的作用效应是一个缓慢的过程,随着重金属污染物作用时间的延长,土的黏聚力c值下降,内摩擦角φ值上升;4)随着污染浓度的增加,土的黏聚力c值增大,则φ值呈降低趋势。     

盐渍土强度参数与含盐量、含水量关系初探

在室内试验条件下,以青海格尔木市郊土样为样品,研究了盐渍土抗剪力学性质的变化。试验结果表明,加入不同盐类和含量的氯盐及硫酸盐,土体粘聚力c和内摩擦角φ均与含盐量同含水量的比值m存在良好的线性关系。当m〈1.54时,加入的氯盐和硫酸盐所得c,φ值差异较大;当m〉1.54时,差异较小。经分析可以认为,盐渍土强度参数c,φ值的变化,主要是由土体中易溶盐相态变化所致。     

Cr(Ⅵ)污染土剪切过程中电阻率变化规律研究

为研究不同干密度下无污染重塑土和Cr6+污染重塑土在剪切过程中电阻率与抗剪强度关系,分别制取6种不同干密度的无污染重塑土和Cr6+污染重塑土试样,对其进行直剪试验,同时测量其电阻值,然后进行电阻率的换算与修正,并分析收集整理的数据。结果表明:较小频率可以反映土体结构变化,无污染重塑土较早达到抗剪强度值;Cr6+污染重塑土的强度随剪切位移而不断增加,Cr6+污染重塑土剪切过程电阻率的变化较无污染重塑土呈逐渐减小的趋势;Cr6+污染重塑土随干密度增加,剪应力增大,电阻率呈现先减小再增大,最后减小的走势;干密度在特定区间时,Cr6+污染重塑土的黏聚力小于无污染重塑土,其内摩擦角大于无污染重塑土的,而当干密度小于或者大于1.35~1.5区间时,黏聚力和内摩擦角的变化规律正好相反。     

十字板试验确定软黏土抗剪强度指标探讨

从十字板剪切试验原理出发,结合Mohr-Coulomb抗剪强度公式,得到了十字板剪切试验强度与深度的关系式,通过最小二乘法建立了土体抗剪强度指标黏聚力c和摩擦角φ的计算公式。实例计算表明,由十字板剪切试验成果推算的抗剪强度指标c、φ值与直剪固结快剪试验的结果接近。     

重塑黄土抗剪强度研究

对延安新区重塑Q3黄土进行了控制不同含水率、不同干密度的直剪试验,研究了含水率、干密度对黄土抗剪强度的影响,试验结果表明:黄土的强度主要受含水率的影响;随着干密度的增大,黄土粘聚力呈指数增长,内摩擦角增大,抗剪强度总体增大;随着竖向荷载的增加,黄土的抗剪强度得到提高。     

高程对强风化灰岩抗剪强度敏感性分析

高程对强风化灰岩抗剪强度具有非常重要的影响。以北衙金矿露天采场边坡的强风化灰岩为研究对象,在对现场原位直剪试验计算得到的抗剪强度结果进行正态性检验的基础上,采用敏感性分析方法,探讨了高程对强风化灰岩抗剪强度影响的敏感性程度。研究结果表明:高程H对强风化灰岩抗剪强度参数粘聚力c的敏感性程度远强于其对内摩擦角φ的敏感性程度,即,高程H对粘聚力c的影响程度远大于其对内摩擦角φ的影响程度。因此,在对不同高程强风化灰岩粘聚力的取值时要比内摩擦角的取值更为谨慎、精确。研究成果可为北衙金矿露天采场边坡及其它地质条件类似的矿山或工程在不同高程强风化灰岩抗剪强度参数的取值提供一定的技术参考依据。     

压实黄土强度及渗透各向异性研究

为揭示各向异性对黄土强度和水分场的影响,通过抗剪强度试验和渗透试验对压实黄土强度和渗透各向异性进行研究。结果表明:压实黄土存在强度各向异性,其垂直方向强度参数大于水平方向;压实黄土粘聚力各向异性随含水率增大而减小,干密度对压实黄土粘聚力各向异性无显著影响;含水率和干密度对压实黄土内摩擦角各向异性均无显著影响;压实黄土存在渗透各向异性,水平方向渗透系数大于垂直方向;压实黄土渗透系数随着干密度、围压的增大而减小,且增大到一定程度后变化趋于平缓;干密度、围压对压实黄土渗透各向异性都有较大影响,随着干密度和围压的增大,压实黄土的渗透各向异性会逐渐削弱。     

基于正交设计的红砂岩改良土抗剪强度试验和回归分析

兰州地区地铁深大复杂基坑日益增多,为了保护生态环境和减少工程造价,通过试验将开挖后的红砂岩添加黄土和水泥进行改良作为路基填料。基于兰州某地铁工程,采用正交试验,对不同配合比下的改良土展开了击实试验和快剪试验,分析了红砂岩改良土抗剪强度的影响因素及其影响大小,给出各因素最佳配合比,并得出了红砂岩改良土抗剪强度的回归模型。试验结果表明:黄土对内摩擦角的影响显著,水泥和含水率对黏聚力影响显著,各因素对黏聚力影响的主次顺序为:水泥掺量→含水率→黄土掺量,对内摩擦角影响的主次顺序为:黄土掺量→含水率→水泥掺量。针对不同配合比下的试验数据,建立回归方程预测改良土的黏聚力和内摩擦角。试验结果对评价红砂岩作为路基回填料具有一定参考价值。     

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。     

基于大型直剪试验的高炉矿渣粉煤灰混合料力学特性研究

依托包钢新体系2 250 mm热轧车间的地基处理工程对混合料的力学特性进行研究;借助大型直剪仪对不同围压和含水率的混合料进行直剪试验,分析了混合料在不同条件下的抗剪强度、力学参数以及从混合料剪切“翻滚 跳跃”现象的角度对相应的剪应力 剪切位移关系曲线上下波动情况进行分析;通过线性回归分析得到含水率与粘结力和内摩擦角的关系曲线。结果表明:当含水率相同时,随着法向应力的增加,混合料的抗剪强度峰值逐渐增大;相同法向应力作用下,随着含水率的增加,混合料的抗剪强度逐渐降低;随着含水率的增加,粘结力和内摩擦角逐渐降低,并且含水率的变化对粘结力的影响程度较内摩擦角大;当剪切位移处于试样长度的1/60~1/10时,剪切“翻滚 跳跃”现象最为明显,相应的剪应力 剪切位移曲线所出现的上下波动幅度也最大。     

南宁市河流冲积相黏性土抗剪强度热效应研究

为研究不同初始状态黏性土抗剪强度的热效应规律,以南宁市河流冲积相黏性土为研究对象,选取7种初始含水量和5种初始干密度制成720个三轴试样,分别在20℃、40℃、60℃环境中养护168h后利用温控三轴仪进行剪切试验。试验结果表明:温度升高时,黏性土的黏聚力和内摩擦角有升有降,它由土样含水量以及温度变化范围所决定;黏性土抗剪强度的热效应存在一个临界含水量,此临界含水量在该土的最优含水量附近;当温度从20℃上升到40℃时,若小于临界含水量,黏聚力降低,内摩擦角升高,反之则黏聚力升高,内摩擦角降低;当温度从40℃上升到60℃时,若小于临界含水量,内摩擦角降低,反之则内摩擦角升高,而土样黏聚力均升高;在临界含水量处,黏性土的热效应最不明显,含水量与临界含水量相差越大,热效应越显著;对于含水量小于临界含水量的土样,存在一个干密度,使其热效应最显著,此干密度远小于最大干密度,大于临界含水量土样的热效应与干密度之间的规律并不明显。     

纤维加筋非饱和黏性土的剪切强度特性

纤维加筋是近些年发展起来的一种土质改良技术,系统掌握纤维加筋土的力学性质对评价纤维加筋土工程的稳定性和进一步推广该技术在工程中的应用具有重要意义。为了了解纤维加筋的剪切强度特性,以非饱和黏性土为研究对象,以聚丙烯纤维为加筋材料,在控制含水率和干密度条件下开展了一系列直剪试验。借助扫描电镜,从微观的角度探讨了纤维的增强机理,并对相关宏观力学性质进行了分析。结果表明：纤维加筋能有效提高土体的抗剪强度,且抗剪强度随纤维掺量的增加而增加;相对于内摩擦角,纤维对黏聚力的增强效果要明显得多;纤维加筋土的抗剪强度随含水率的增加而减小,随干密度的增加而增加;总体上,低含水率和高密实度条件有利于发挥纤维的拉筋效果,提高纤维对强度的贡献。此外,纤维加筋在提高土体峰值剪切强度的同时,还能增加土体破坏时对应的应变及破坏后的残余强度,改善土体的破坏韧性。由扫描电镜分析可知,单根纤维一维拉筋作用和纤维网三维拉筋作用是纤维加筋土的主要增强机理,增强效果则取决于纤维-土界面力大小;剪切面上的纤维在剪切过程中呈现拔出和拉断两种失效模式。