冻融循环下含水率对粉质黏土力学性质影响试验

为研究初始含水率对土体力学性质冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,进行不同含水率、围压及冻融次数条件下的三轴试验.结果表明:冻融循环使得不同初始含水率试样的应力-应变曲线趋于接近,低含水率试样的力学性质表现为劣化,在一定范围内,含水率越高,劣化效果越显著;当含水率增加至某一值后,一般为接近塑限时,冻融循环效应则表现为强化;封闭条件下土体冻融循环中的水分迁移会引起含水率的增减分区分布,且初始含水率越高,水分迁移量越大;土体破坏强度随含水率的增加以非线性规律减小,因此试样冻融循环后含水率增大区和减小区的强度变化幅度不同,会引起破坏强度增大、减小及不变等3种不同的变化趋势;冻融循环下土体力学性质会受到干密度、水分重分布及土体结构改变等多方面的影响,初始含水率和冻融次数不同,占主导地位的因素也不同,冻融循环效应就相应地呈现出多样化特征.     

冻融循环作用下不同含石量土石混合料剪切特性分析

为了探究冻融过程对土石混合料剪切特性的影响,采用室内冻融循环试验和大型直剪试验分析了含石量为10%、30%、50%、70%土石混合料试样(均处于最优含水率)和不同循环次数条件下抗剪强度变化规律。结果表明：冻融循环作用对土石混合料试样剪应力-剪切位移关系曲线变化有一定的影响,在高法向应力下随循环次数的增加剪应力峰值显著降低。     

冻融作用对原状黄土抗剪强度的影响规律

以西宁市某区域内原状黄土为研究对象,设计封闭系统下的三向慢速冻结试验、恒温恒湿的融化试验以及三轴剪切试验。基于土的莫尔-库伦强度理论,利用抗剪强度包线求解黏聚力和内摩擦角,研究不同冻融温度梯度下抗剪强度指标的变化规律。结果表明：随着温度梯度增大,黏聚力衰减速度显著,衰减为极小值时的最不利冻融温度梯度为-15~15℃;冻融黄土的黏聚力与冷端温度、融化温度有关;较低含水率和较小冷端温度耦合作用或较高含水率和较大冷端温度耦合作用时,与冷端温度相比,融化温度为主导影响因素。随着冷端温度的增大,不同含水率试样的黏聚力降低幅度呈先减小、后增大的规律,最不利的含水率为18.34%。内摩擦角呈现出不规律性波动,变化幅度约为0~14°。由试验数据拟合出黏聚力随冷端温度和含水率变化规律的计算式,经试验验证,计算式能较好地描述其变化特性。     

原状黄土冻融过程抗剪强度劣化机理试验分析

通过对西安Q₃原状黄土在封闭系统冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,研究了冻融作用对原状黄土微观结构和强度的影响。试验表明：冻融过程中原状黄土微观结构发生显著变化,大颗粒集粒数量明显减少,小粒径土颗粒所占比重增加,孔隙面积比增加。进一步基于损伤力学理论,得到微观结构冻融损伤度随冻融次数增加呈指数增加趋势,反映出冻融作用一定程度上破坏黄土体的结构强度,但多次冻融后黄土体结构强度趋于稳定的残余强度。冻融过程土样表面结构发生破坏,且含水率越高,土体表面特征破坏越严重。粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势,且含水率越高,粘聚力衰减幅值和速率越小;粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征,且冻融后粘聚力与含水率的变化规律近似重合;内摩擦角无明显规律性变化。粘聚强度冻融损伤系数随冻融次数增加呈指数增加趋势,随含水率升高有增大趋势。基于试验数据规律性,进一步提出了原状黄土粘聚强度劣化模型,该模型经试验验证可较好描述原状黄土粘聚强度劣化规律。     

黄土-三趾马红土滑坡滑带土剪切力学特性影响因素

中国西北地区黄土广泛沉积于三趾马红土之上形成“双层异质”接触层面,控制和影响黄土滑坡的形成。为研究黄土-三趾马红土界面剪切力学特性,研制可视化界面直剪仪,开展界面试样剪切试验,探讨齿面角度、含水率、干密度对其剪切破坏模式、强度与变形特性影响规律。结果表明:试样均沿界面产生剪切破坏,试样剪切破坏模式可分为齿间滑动、齿间滑动-齿面剪断、齿面剪断3种; 界面试样剪切应力-位移曲线呈应变软化型,峰值强度后应变“跳跃”及“塑态”特征反映出界面的脆性与塑性剪断破坏特征,剪切刚度、剪切破坏位移演化规律均受界面接触条件影响; 界面剪切过程存在明显剪胀效应,剪胀位移演化规律反映了剪切过程的齿面挤密、齿间滑动、齿面剪断与界面摩擦阶段; 界面试样强度随界面接触条件均呈非线性变化,齿面角度越大,峰值强度与残余强度越高,试样剪切破坏模式越趋于脆性齿面剪断; 含水率越高,界面峰值强度越低,试样剪切破坏模式越趋于塑性齿面剪断; 界面试样干密度越大,峰值强度越大,残余强度越低,试样剪切破坏模式越趋于脆性的齿间滑动-齿面剪断。研究成果可为进一步研究黄土-三趾马红土界面强度准则,揭示黄土-三趾马红土复合型滑坡启动机制提供参考。     

冻融循环作用下混凝土的剪切强度试验研究

采用Z形试件剪切试验方法,对混凝土试件在冻融循环作用下的剪切强度进行了试验研究,并对混凝土冻融损伤的机理进行了初步分析.结果表明,在冻融循环作用下,混凝土的相对剪切强度随冻融循环次数的增加而降低,原因在于冻融循环引起水泥石本身和水泥石与骨料之间产生损伤,降低了混凝土的强度.     

兰州砂质黄土的湿陷变形特性

通过在兰州和平镇探井取不同深度Q3黄土的试样,在室内做了颗粒分析,测定了其常规物理力学指标,并测了不同深度土样的湿陷系数。研究表明:该地区黄土湿陷性以中等和弱湿陷为主,少量黄土湿陷性强烈,湿陷系数的峰值随深度增加而逐渐变小,湿陷的敏感性一般。该地区不同深度的砂质黄土在不同压力下会表现出不同的湿陷特性。随黄土层位加深,上部荷载对其湿陷性影响逐步减弱。在同一压力作用下,上中层黄土的湿陷系数较大,下层黄土的湿陷系数较小。     

超低温冻融循环作用下的混凝土强度

混凝土结构已应用于低温、超低温环境领域,而当前对超低温下混凝土性能的研究很少,超低温冻融循环作用下混凝土强度的研究在国内几乎是空白。参照《普通混凝土长期性和耐久性试验方法》,考虑循环次数、循环时的最低温度、水胶比及外界环境湿度等参数的影响,进行了立方体混凝土抗压、抗拉强度试验及砂浆残样的SEM扫描电镜试验,探究超低温冻融循环作用对混凝土强度的影响及损伤的微观机理。强度试验结果表明,较常规冻融循环,超低温冻融循环对混凝土有更不利的影响,且随温度的降低,水胶比的提高,损伤有加大的趋势;相应地,SEM电镜试验下混凝土砂浆孔径增大,材料变得更疏松,从机理上解释了强度试验结果的合理性。     

冻融循环条件下水泥稳定风化集料抗剪强度试验研究

选取质量分数分别为3%、5%、7%、9%的水泥,掺入到风化集料中,标准条件下养护7 d后,将冻融试验箱的温度调节在-15～15 ℃范围, 分别进行1、3、5、7、9次冻融循环,并在应变式直剪仪上进行直接剪切试验,得到了不同掺量的水泥稳定三峡库区风化集料内摩擦角和粘聚力经过不同次数的冻融循环作用后的变化规律。采用库仑理论计算出不同上覆荷载作用下,水泥稳定风化集料的抗剪强度变化规律,以期为三峡库区风化集料用作道路基层提供理论依据和试验指导。     

改良黄土作为高速铁路路基填料的试验研究

为保证西北地区修建的宝兰客运专线铁路黄土路基的强度,必须对黄土填料进行改良.在黄土中掺入不同配比的矿渣脱硫石膏生石灰,养护28 d进行冻融循环试验和浸水试验后测试其无侧限抗压强度,结果表明改良后的黄土强度能够满足铁路路基的强度要求,最后提出作为路基填料的改良黄土的最优配比.     

冻融循环对泡沫沥青再生混合料微观结构的影响

为了探究泡沫沥青冷再生混合料抗水损害能力的衰变情况,选取6种不同级配泡沫沥青冷再生混合料,采用劈裂强度试验及电子断层扫描试验,系统研究了不同冻融循环次数下混合料强度衰减特性、空隙级配及最可几孔径的变化规律.结果表明:随着冻融循环的增加,冷再生混合料的强度明显减小,微空隙显著减小,大空隙显著增加,空隙数目的变化直接影响到混合料的强度.电子断层扫描试验及劈裂强度试验结果表明:在总空隙率相同的条件下,微空隙越多混合料强度越高;大空隙越多混合料强度越低.以此为基础提出再生混合料内部空隙的3种分类:无害孔、少害孔及有害孔.前2次冻融循环对冷再生混合料最可几孔径影响最大.在相同的冻融次数下初始空隙率越大泡沫沥青冷再生混合料的最可几孔径越大.     

冻融循环作用下危岩体稳定性劣化机制及敏感参数分析

寒区危岩体常因温度起伏而受到冻融循环作用,使其力学性能劣化;而危岩体失稳破坏的实质是主控结构面的起裂和扩展问题,建立考虑断裂韧度劣化的危岩体稳定性分析方法能为寒区危岩体工程的长期稳定性评价提供理论依据.首先,根据断裂力学及冰冻结分离压力理论,考虑冻融循环作用对岩石Ⅰ型断裂韧度的劣化和结构面冻胀力,构建冻融循环作用下危岩...     

陕西泾阳南塬黄土滑坡滑带土残余剪切强度特性

为探求陕西泾阳南塬高速远程黄土滑坡的复活机理,从大型黄土滑坡滑带采集原状黄土试样、古土壤试样(原状土),部分制备重塑试样(重塑土),进行不同体积含水率下的反复剪切试验,从而获得滑带土残余剪切强度指标与体积含水率、黏粒含量之间的关系。结果表明:原状土和重塑土的剪应力-位移曲线均为硬化型; 在不同的垂直压力下,原状土和重塑土的残余剪切强度差值变化较大; 当剪切强度达到峰值强度以后,随着剪切位移的继续增大,原状土和重塑土的残余剪切强度都有一定程度的损失,这种损失因垂直压力的不同而不同; 对同类土,通过反复剪切试验获得的内聚力和内摩擦角随体积含水率的增加而降低; 相关性分析表明,该区滑带土的黏粒含量较低,对残余剪切强度的内摩擦角影响很小,尤其是当天然体积含水率较低时,体积含水率的变化对残余剪切强度的影响远远大于黏粒含量的影响。     

河北省非饱和土含水量与抗剪强度参数关系的试验研究

以河北省非饱和原状土和重塑土为对象,采用常规三轴不固结不排水试验,对不同含水量土样的抗剪强度参数进行了测定,探究土样含水量与抗剪强度参数的关系.证明了含水量对非饱和土的粘聚力有较大的影响,而与内摩擦角的关系不明显,并且内摩擦角有随含水量增加而减小的趋势.这一研究成果加深了工程师对非饱和土的认识,方便了非饱和土研究在工程中的应用.     

厦门地区砂砾状强风化花岗岩强度与变形特征试验

目的研究砂砾状强风化花岗岩的特殊工程特征,合理确定砂砾状强风化花岗岩承载力和变形指标的大小.方法通过对厦门地区的砂砾状强风化花岗岩进行现场载荷试验、旁压试验与标准贯入试验的对比研究,探讨了承载力和变形模量与标准贯入试验之间的对应关系,建立了砂砾状强风化花岗岩地基土承载力和变形模量与常规原位测试标准贯入试验击数的定量模型,确定了有关模型的参数.结果砂砾状强风化花岗岩地基承载力特征值宜采用标准贯入试验的实测值与地基承载力特征值的对应关系的相关公式确定,试验结果其承载力特征值fak均大于600 kPa,地基承载力提高20%以上;变形模量在30~50 MPa,而过去提供的变形模量均大于50 MPa,工程设计时需引起重视.结论确定砂砾状强风化花岗岩地基承载力和变形模量的方法是可行的.     

重塑膨胀土的抗剪强度试验研究

土的含水量和压实度是影响膨胀土抗剪强度的重要因素。在实验室研究了不同含水量和压实度情况下土的抗剪强度特性，采用多元线性回归方法，分析了内摩擦角和粘聚力与含水量和峰值抗剪强度的关系，发现重塑膨胀土的抗剪强度参数与压实度无显著相关，含水量对其有显著影响，定性分析了不同含水量下土的剪应力与位移的关系。