考虑粗糙度影响的不同土与混凝土界面大型直剪试验研究

土与结构接触界面的力学特性对于土体与结构相互作用系统的研究具有重要意义,结构周围土体性质与结构表面粗糙度是影响接触面力学性质的重要因素。为研究结构表面粗糙度对不同土体与结构接触面的剪切力学特性的影响,采用大型直剪试验仪进行了3种土体（红黏土、砂土与碎石土）与混凝土接触面剪切试验。通过在混凝土表面预制不同数量的规则半圆型凹槽来改变表面粗糙度,并采用灌砂法对混凝土表面粗糙度进行定量评价,研究粗糙度对不同类型接触面的剪切应力与剪切位移曲线以及强度参数的影响。结果表明：土体类型对接触面的剪切应力与剪切位移曲线形态具有较大的影响,红黏土与混凝土接触面剪切曲线表现为剪切软化型,砂土与混凝土接触面剪切曲线表现出理想弹塑性特征,碎石土与混凝土接触面剪切曲线主要表现为应变硬化型。粗糙度对接触面的剪切强度有着显著的影响,不同土体与混凝土接触面的剪切强度随粗糙度的增大均有明显提高,但法向应力的增大会弱化粗糙度对接触面剪切强度的影响。不同粗糙度条件下接触面的剪切强度与法向应力之间均存在着良好的线性关系,表明接触面的剪切破坏符合摩尔-库伦准则。粗糙度的增大能显著提高接触面的表观黏聚力,但对接触面内摩擦角的影响较小。     

土与结构接触面单直剪试验力学性质研究

基于高应力下土与结构接触面单直剪试验结果,从接触面本构关系、接触面剪切刚度及接触面摩擦角等方面研究了高应力下单直剪试验接触面的力学性质差异。结果表明:高应力直剪过程中剪应力-剪切位移具有非线性弹性特征,可用双曲线模型描述,而单剪条件下两者可用非线性弹性-理想塑性表征,双曲线模型的本质特征与单剪试验数据不吻合;直剪试验中接触面剪切刚度未减至零,而单剪试验中接触面剪应力达到抗剪强度后接触面保持零剪切刚度状态;高应力单剪试验条件下土与结构接触面的强度准则更适合用无黏聚力的莫尔-库仑强度准则表示;两种剪切试验条件下,影响因素对接触面初始剪切刚度的影响不尽相同;借助Taylor基于Davis关系式提出的接触面流动法则,给出了高应力下单直剪接触面摩擦角差异的理论解释,试验结果印证了该分析的合理性。     

土与结构接触界面改进直剪试验研究

目的 研究土与结构接触界面力学行为随接触材料类型及含水率变化规律．方法 通过改进的直剪仪进行黏土自身、黏土与混凝土、黏土与石、黏土与砖4个含水率共64个试样的剪切试验．结果 得到了不同含水率不同正应力下土与不同结构接触界面的剪切应力应变曲线，当土体含水率增大时，黏土内部摩擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面的摩擦角急剧降低；土体内部的黏聚力逐渐减小。而土与结构接触界面的黏聚力均先增大后减小，各接触类型接触界面的抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降趋势．只在含水率为13％、法向应力为50kPa的黏土内部剪切时才出现剪胀现象．结论 土与结构接触界面的抗剪强度、摩擦角、黏聚力等力学参数与接触材料类型及土体含水率密切相关，研究结果为工程设计的计算参数取值提供了试验依据。     

粉煤灰改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

以宜昌市某公路沿线的膨胀土为原材料,采用宜昌热电厂产生的粉煤灰为外掺剂,在室内进行直接剪切试验,观察不同掺灰量对改良膨胀土的抗剪强度指标的影响规律.研究结果表明,掺粉煤灰改良膨胀土能提高膨胀土的抗剪强度,掺入粉煤灰之后,内摩擦角增大,黏聚力降低.掺粉煤灰改良膨胀土提高膨胀土的抗剪强度主要靠提高内摩擦角来实现.随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的内摩擦角先增大后减小,当掺灰量达14％时,内摩擦角达到最大值.随着掺人粉煤灰量的增加,改良膨胀土的黏聚力逐渐降低,降低的趋势先快后慢.随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的抗剪强度先增大后减小,当掺灰量达到14％时,抗剪强度达到最大值.结论为：掺灰量达14％时,改良效果最好.     

土工合成材料与粘土接触面直剪试验研究

筋土之间的摩擦力是加筋土结构的一个重要设计参数．对三种不同粗糙度的土工合成材料与粘土在不同含水量、垂直压力下进行了直剪试验研究，得出了垂直压力、含水量及土工合成材料的粗糙度对筋土之间剪切性能的影响规律．     

新型粗粒土直剪试验机研制

直剪试验是粗粒土强度指标测试的传统技术手段.但传统的试验设备存在的重大技术缺陷使得在试验过程中剪切面面积逐步缩小,剪切面中心位置逐渐偏移,导致剪切面上的正应力增大且分布不均,使试验结果产生误差和严重失真,并制约了该项技术手段发展和工程应用.为了克服粗粒土直剪试验设备的这一重大技术缺陷作者研制了一套大型粗粒土直剪试验机,采用齿轮齿条机构来固定剪切面中心的位置,同时运用线性比例调压技术使正应力恒定,有效地解决了这些技术难题,使粗粒土直剪试验技术得到了进一步完善.     

杭州市粉土的各向异性室内试验研究

工程现场取得杭州市典型的粉土土样,用击实的方法制备重塑粉土试样,按与水平沉积面成不同夹角方向切取土样,进行标准固结试验、直剪快剪及渗透试验,从土体压缩变形、强度和渗透性能三个方面,对重塑粉土各向异性特性进行研究.结果表明:重塑粉土在变形、强度及渗透性三方面都表现出不同程度的、相互关联的各向异性,45°取样方向试样的压缩系数比0°和90°取样方向试样小,其强度与渗透系数也比其它两个方向小.因此,进行粉土地基的变形分析和强度计算时,应考虑各向异性的影响.研究结果对复杂加荷条件下粉土地基的工程实践有一定的参考意义.     

大型渡槽桩土相互作用振动台试验研究

为了对南水北调中线工程中的沼河大型渡槽下部结构型式及优化设计各备选方案进行初步的评估,总结其地震反应的规律,获得必要的动力反应设计参数,分别对等长桩、不等长桩以及旋喷加固等长桩进行了振动台试验研究。根据所得试验数据,对等长桩和不等长桩2种不同设计方案下的动力反应特性进行了分析,对使用旋喷加固方法对桩基动力反应的影响进行了初步的判断,并对试验中使用的木一橡胶模型箱进行了评估。试验结果表明：采用长短桩设计方案比不等长桩更具优越性;使用旋喷加固方法能在一定程度上提高桩基动力反应的安全性;试验中所使用的木一橡胶模型箱在土的边界模拟上是合理和可行的。     

竖向荷载下膨胀土中桩侧摩阻力室内模型试验分析

为研究含水率和围压对膨胀土中桩侧摩阻力的影响,在经过改造的三轴仪上对膨胀土中的桩进行竖向极限承载力试验,测得桩侧摩阻力随含水率和围压的变化情况。试验结果表明：当沉降在2～3 mm范围内时,桩顶荷载达到极限承载力,之后承载力缓慢下降,最后趋于稳定;在相同含水率条件下,桩侧极限摩阻力随着围压的增大而增大;在相同的围压条件下随着含水率的增大,桩侧极限摩阻力表现为先增大后减小的变化趋势。通过试验结果对比发现,土体在最优含水率18%条件下的桩侧摩阻力最大,直剪试验表明桩侧摩阻力与土体的粘聚力有一定的关系,所以在含水率18%条件下桩-土界面的摩擦力要优于其他2组含水率的土体。     

EPS颗粒整体集合的直剪试验研究

为研究聚苯乙烯泡沫颗粒整体集合的抗剪强度特性,通过直剪试验,针对粒径为1、3及5 mm的泡沫颗粒,测定了不同法向应力条件下剪应力与剪切位移之间的关系,分析了颗粒粒径及压缩性对抗剪强度的作用影响。结果表明:随着粒径的增加,EPS颗粒整体集合的抗剪强度逐渐降低;当EPS颗粒粒径由1 mm增加至5 mm时,其整体的内聚力由8.1 kPa减小至2.75 kPa,内摩擦角也随之减小,其原因在于EPS颗粒整体集合的压缩量随粒径的增加而增大。     

围桩-土耦合式抗滑结构室内试验

针对一种新型围桩-土耦合式抗滑结构,建立室内模型试验,采用应力、应变等测试手段,研究结构的加固滑坡工作机制.结果表明:黏性土介质为主滑坡体中,采用4倍围桩桩径作为围桩间距,呈正六边形布置,桩顶圈梁连接构成耦合结构,锚固深度为桩长的2/5时,在滑坡推力作用下,结构整体能够发挥较好的耦合效应,即桩土形成复合体,各围桩桩后的滑坡推力在滑面以上呈抛物线分布,在滑面以上约桩长10%附近出现最大值,滑面以下呈倒三角形分布,各围桩桩前的滑床抗力在滑面以上呈倒三角形分布,且在桩顶处出现最大值,在滑面以下呈正三角形分布,在滑动面处为最小值;各围桩的桩身最大弯矩位于滑动面以上10%桩长处,滑动面上、下圴呈抛物线分布;滑体中的土压力沿滑动方向不断减小,在桩位处土压力基本不变.其研究成果为建立这种新型抗滑结构的设计理论提供依据.     

三门峡原状黄土的大型直剪试验及其尺寸效应

三门峡原状黄土富含大孔隙且垂直节理较为发育,在工程实践中对其本身的抗剪强度及变形特性有着重要影响。以往的黄土强度和变形试验多数采用常规直剪试验,导致试样避开了多数节理面和大孔隙,使试样的整体代表性降低。通过对三门峡原状黄土进行一系列的大型直剪试验,并结合常规直剪试验分析了原状黄土抗剪强度的尺寸效应。试验结果表明:关于试样的剪应力-剪切位移关系曲线,在50、100 kPa垂直压力下呈现剪切软化现象,而在200、300 kPa垂直压力下呈现剪切硬化现象;在相同垂直压力条件下,大型直剪试验得出的试样抗剪强度低于常规直剪试验得到的,并且这种差异随着垂直压力的增大逐渐变得显著。工程实践中应充分考虑尺寸效应对黄土抗剪强度的影响,进一步提升工程的安全性。     

叶舞深部盐岩直剪试验研究

为了解叶舞深部盐岩的性能,在RDS-200岩石直剪测试系统上对叶舞盐岩进行了常规直剪试验。试验结果表明:对于河南平顶山叶舞盐岩,盐岩的抗剪强度参数黏聚力和内摩擦角值分别为3.97 MPa和37.12°。通过与国内盐岩抗剪强度参数对比发现,其抗剪强度略低于湖北云应盐岩;黏聚力高于金坛盐岩,而内摩擦角低于金坛盐岩。剪切位移与剪应力关系曲线比较平缓,表现出不同于一般脆性岩石的延性特征。在高法向应力下,试件破坏前,剪应力与剪切位移曲线主要表现出线性特征,在峰值应力附近,曲线斜率较小,峰值并不明显。整个试验过程,存在明显的剪胀特征,剪胀结束点一般在剪应力-剪切位移关系曲线峰值应力对应的剪切位移后。本试验研究对了解该地区盐岩力学性能以及对盐岩储库的选址工作有一定的参考意义。     

Visual Basic在直剪试验数据处理中的应用

根据现行的中华人民共和国国家标准《土工实验方法标准》，采用Visual Basic（以下简称VB）以最小二乘法原理对直剪试验进行数据处理．系统的总体设计分为数据输入、管理和数据处理及图形管理两个模块．通过数据库管理，希望能对VB数据库在直剪试验方面的应用起到一定的推动作用．     

桩—承台—地基土相互作用试验研究

对于低承台摩擦桩基础，在桩－承台－地基土之间存在着复杂的相互作用。这种相互作用与土的类型、柜距、桩数等因素有关，这些因素是如何影响这种作用的，目前还缺乏充分的资料使得在设计中方便地考虑这种作用。为此在实验室进行了不同桩距和桩数的模型桩基础载荷试验，增进了对桩距和桩数这两个因素对于相互作用的影响规律的认识，得出了一些有益的结论。     

温度影响下能量桩-土接触面剪切特性试验研究

能量桩工作过程中,桩体受温度变化影响会产生热变形,进而引起桩周土体的循环剪切作用,弱化地基承载力,给桩基的正常使用带来风险。由于传统直剪仪无法模拟能量桩工作过程中的温度变化,因此对桩-土接触面力学特性受温度影响的变化规律研究较少。对传统直剪仪进行改造,使其可以改变剪切试样温度;所用土体从重庆某施工现场取样,开展不同温度变化下桩-土接触面的室内土工直剪试验,分析单次温度变化和循环温度变化对桩-土接触面力学性能的影响,并对温度影响下桩-土接触面力学特性与土体力学特性的差异进行比较。结果表明,能量桩-土接触面的抗剪强度受温度影响较大;随着温度的升高,能量桩-土界面摩擦角和黏聚力先减小后增大;低法向应力下温度循环对桩-土接触面力学特性影响较大,而高法向应力下温度循环对桩-土接触面力学特性影响不显著;土体的抗剪强度、黏聚力和摩擦角随温度变化规律与桩-土界面类似。     

含水率对下蜀土抗剪强度的影响

为研究不同剪切方式中,含水率对下蜀土抗剪强度的影响,选取下蜀土为研究对象,进行多组原状土样的快剪、慢剪和反复直剪试验。试验结果表明:下蜀土试样含水率在19%~28.2%之间变化时,随着含水率的增加,土的抗剪强度总体呈下降趋势,但不同剪切方式中影响规律不同。快剪试验中,含水率对土体抗剪强度的影响较大,当含水率增加到23.5%附近时,黏聚力和内摩擦角均急剧下降;慢剪和反复直剪试验中含水率对土体的抗剪强度影响较小。快剪和反复直剪试验中,土的抗剪强度主要受黏聚力控制;慢剪试验中,土的抗剪强度主要受内摩擦角控制。快剪、慢剪和反复直剪分别模拟下蜀土滑坡中的快速滑动、缓慢滑动和古滑坡的再次滑动,试验结论可为不同类型下蜀土滑坡的防治工程提供参考。     

植物根系固土护坡抗剪强度试验研究

以全风化花岗岩残积土为研究对象,通过对加入狗牙根根系形成的根土复合体在不同含水率条件的室内直剪试验,研究了土壤含水率及含根量对抗剪强度的影响,用以评价植物根系对全风化花岗岩残积土坡的加筋效应及固坡效果.结果表明:植物根系可以显著增强土体的抗剪强度,促进边坡的稳定;根土复合体的抗剪强度随着含水率的增加而降低;随着含根量的增加,根土复合体的抗剪强度增强,主要表现在粘聚力c随含根量增加而显著增大,内摩擦角φ值几乎不变;当含根量达到0.3%及以上时根土复合体的抗剪强度增幅有所减缓,即存在最优含根量区域;根系对25%含水率的土体加筋效果最显著.     

膨胀土中桩侧阻力的静载试验研究

通过室内模型试验，研究和分析了不同荷载以及不同时间条件下膨胀土地基中桩侧阻力的时程性。试验研究发现：相同时间、不同荷载作用下，桩身不同深度处侧阻力随荷载增加呈线性分布，靠近桩顶截面的侧阻力增加趋势更快，靠近桩端截面的侧阻力增加趋势相对较慢；在同级荷载不同时间条件下，桩身不同深度处的侧阻随时间增加变化不大。在试验研究的基础上，还对桩侧阻力的影响因素作了相关的理论分析和探讨。