结构性对压实黄土侧限压缩特性的影响

对一定试验含水率及干密度下具有不同结构性(排列)的压实黄土试样进行侧限压缩试验,分析制样含水率引起的结构性变化对不同试验含水率压实黄土侧限压缩特性的影响,探讨压缩性指标与初始结构性参数之间的关系。以饱和压实黄土的压缩曲线为基础,通过引入反映结构性影响的初始结构性参数,提出压实黄土压缩曲线的表达式,根据此表达式可以确定湿载耦合时压实黄土的压缩变形。研究结果表明:制样含水率引起的结构性变化对压实黄土的侧限压缩特性有一定的影响,影响程度随试验含水率增大而减小,对饱和压实黄土压缩特性几乎没有影响;压实土的初始结构性随制样含水率的增大或试验含水率的减小而增强,弹性指数基本上不受结构性的影响,结构屈服压力及压缩指数皆随初始结构性参数增大而增大。在不同的试验含水率及制样含水率下,压缩指数及结构屈服压力与初始结构性参数之间皆有良好的归一化非线性关系,且可用以饱和压实黄土的压缩性指标为参照状态的双曲线来描述。     

路基压实黄土动力特性的试验研究

 在大量动三轴试验的基础上,对压实黄土的动力特性进行研究。试验结果表明：压实黄土的动应力–应变曲线在一定条件下近似为双曲线模型,并得到部分试样的模型参数取值。压实黄土动弹性模量随着动应变的增加而减小,逐渐趋于稳定,并且在不同干密度、不同含水率及不同围压状态下变化趋势基本相同。阻尼比受含水率、固结应力比、干密度及围压等因素的影响,综合反映为随动应变的增加而增加,取值为0.2～0.3,但离散性较强。振陷变形与干密度、含水率及荷载作用次数有着密切关系,干密度愈大,含水量越小,振动次数愈大;在同等的应力条件下,振陷变形愈小,并且存在一临界动应力。当动应力小于该值时,振陷变形较小,与动应力近似线性关系;当动应力大于该值时,振陷变形增加较快,呈现明显的非线性。     

黄土压实特性研究

通过静碾、振动和冲击三种机械碾压黄土填料室内试验,解析压实机理、应力的变化规律,总结出三种机械的压实效果、特性和适用范围,为实际施工中合理选用施工机械提供了科学依据。     

压实黄土平面应变方向的主应力特性

对不同含水率压实黄土进行等小主动主应力σ_x的平面应变三轴试验,研究了含水率w及小主动主应力σ_x对加载过程中平面应变方向主应力σ_y特性的影响,根据试验结果提出了描述平面应变方向与其它方向主应力双线性关系的表达式,验证了基于典型强度准则的中主应力公式描述压实黄土σ_y变化的适用性。研究结果表明:在等向固结及初始加载阶段,平面应变方向主应力不是中主应力σ_2,而是小主应力σ_3;平面应变方向主应力比σ_y/σ_x随着主动主应力比R的增大先平缓后快速增大,转折点前后主应力之间分别呈线性和非线性关系;转折点处的主动主应力比Rz大于平面应变方向主应力由小主应力转变为中主应力临界点处的主动主应力比Rc,w及σ_x对Rz的影响较大,对Rc的影响很小。R较小时,w及σ_x对加载过程中σ_y/σ_x几乎没有影响。主应力参数K(=2σ_y/(σ_x+σ_z))与主动主应力比R之间呈双直线;前段为水平直线,K近似为常数Kc;后段为倾斜向上的直线;Kc及直线斜率m与w及σ_x的大小无关。提出的双线性函数能较好地预测压实黄土加载过程中σ_y的变化特性,而仅在土样破坏时,基于Lade-Duncan及SMP准则的中主应力公式的预测值与试验值比较接近。     

含水率对压实黄土变形和强度的影响研究

以长临高速路某一区段的压实黄土为材料,进行了不同能量下的击实试验,设计了在不同含水量下压实黄土的固结试验和剪切试验,并获得了相应的规律,通过试验证明含水率是影响压实黄土工程性质的重要因素。     

压实黄土的一维次固结特性研究

在一系列的一维固结试验的基础上,探讨了压实黄土的次固结特性,分析了固结压力、固结时间、加载比和超载预压处理对次固结的影响。试验结果表明:随着固结压力的变化,压实黄土的次固结系数表现出与当前应力状态有关的变化规律。当处于正常固结状态时,次固结系数近似为一常数;而当超载预压处理后,次固结系数随超载比和超载作用时间不同而变化。同时,在正常固结状态时,次固结系数与压缩指数具有很好的相关性,且受加载比和作用时间的影响较小。     

昆明地区压实红黏土蠕变特性研究

红黏土的工程特性地区差异很大,针对昆明地区高填方压实红黏土,对其在不同压实度、不同含水率与不同竖向荷载条件下进行了长期单轴蠕变试验来研究其蠕变特性。研究结果表明:在压实度大于92%时,压实度对蠕变影响不大;对在同一压实度情况下,当含水率低于21.26%时,压实红黏土蠕变随含水率的增大而变化较小,当含水率超过这一值时,蠕变随含水率的增大而增长较快。为了进一步分析含水率对压实红黏土蠕变的影响,引入次固结系数,发现同一压实度下,在含水率15.83%~21.26%区间内存在沉降最小含水率,并通过建立蠕变模型,计算工后沉降量,确定其沉降最小含水率为18.33%,低于最优含水率20.77%。     

人工制备黄土湿陷性影响因素及微观机理研究

基于模型试验相似理论和Monte Carlo原理,选用石英粉、砂、膨润土、石膏和工业盐,采用空中试验自由下落法制备人工湿陷性黄土。对不同含水量和压实度的土样进行土工试验、能谱仪元素分析和电镜扫描测试。试验结果表明:该人工黄土的元素组成与天然湿陷性黄土具有一致性;人工制备黄土的湿陷性随着初始含水量的增加呈先增大后减小的趋势,随着压实度的增大线性减小,湿陷规律与天然湿陷性黄土相似;该人工黄土具有易受应力状态和浸水影响的结构性。随着压实度和含水量的增大,颗粒的各向异性、面积比和等效直径增大,而扁圆度和充填比减小。土的湿陷系数与各向异性、扁圆度、面积比等微结构参数存在着良好的相关关系。从微观角度合理地解释了该人工黄土相似材料的湿陷性机理,与天然黄土湿陷规律有较高的契合度。     

冻融作用对压实黄土结构影响的微观定量研究

通过补水条件下的冻融循环试验,对经历不同冻融次数的压实黄土土样进行电镜扫描图像的定量分析,同时进行土样宏观物理性质的测试,探讨微观结构与宏观性质之间的关系,揭示冻融循环对压实黄土结构影响的过程与机理。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,土样内部冰晶的生长及冷生结构的形成导致土样中孔隙体积增加,土颗粒受到挤压并形成新的土骨架结构。大中孔隙个数及其所占孔隙总面积百分比显著增加,由 2 次冻融循环后的 78% 增加至 31 次冻融循环后的 90% 。同时,土样中出现一些由大中孔隙组成的、对黄土湿陷性起控制作用的架空孔隙。宏观物理性质测试表明,随着冻融循环次数的增加,土样含水率显著增加并出现重分布,而干密度则先减小而后基本保持不变。 31 次冻融循环后,土样上下层含水率相比于初始值增加分别超过 140% , 50% ,而干密度则由初始的 1.86 g/cm³ 减小为 1.55 g /cm³ ,减幅为 17% 。微观结构和宏观性质的改变均表明了冻融作用对于压实黄土结构的弱化作用。     

黄土压实质量控制指标的科学性和合理性研究

回填地基或路基工程中,回填土的压实质量是导致沉降病害的一个重要原因。目前国内通常采用压实度作为填土压实质量控制指标。但压实度自身的准确性受诸多因素影响,若以压实度作为唯一重要指标是存在一定缺陷的。本文通过室内试验研究了不同击实能和含水量下压实黄土的压缩变形规律,分析了压实黄土土样空气体积率的变化规律。研究表明无论击实能如何变化,压实黄土土样的空气体积率在相应击实能对应的最优含水量附近时总是一定的。分析了采用空气体积率作为黄土压实质量附加控制指标的合理性。结合当地工程实际经验,建议在满足规范要求的前提下,以空气体积率不大于6.5%作为判定该地区黄土压实质量合格的参考指标,从而提高当地黄土状填土的压实质量。     

含水率和压实度对花岗岩残积土电阻率的影响研究

花岗岩残积土常用作铁路、公路路基土,但由于其特殊的物理和力学特性,常常引发自然事故。电阻率法具有连续、快速、无损伤等操作优点,能够更快捷地获取原状土的相关参数。通过室内土工实验,利用控制变量,探究了花岗岩残积土的含水率、压实度与初始电阻率之间定性关系。结果表明,当压实度一定时,随着含水率的提高,土对应的初始电阻率逐渐降低,并趋于平缓;当含水率一定时,初始电阻率随着压实度的增大,呈现出先增大后减小的趋势。     

弹塑性黄土微结构与动变形模型的建立与分析

从微观角度分析土的动力学性质,是本构模型探索的重要方向之一。根据架空孔隙是导致弹塑性黄土产生动残余变形动力因素的微观机制,结合气固表面和颗粒理论以及双曲线公式,采用动三轴试验参数、架空孔隙面积、围压等数据建立震陷模型,获得动应力作用下土的残余变形系数计算公式。通过主要黄土沉积区土样的残余变形系数计算值与试验值对比,两者吻合较好。研究结果表明,所获得的微孔隙一维动变形模型能较好地反映不同围压、含水量和干密度下,不同地区黄土微结构差异导致的残余变形强弱,能较普遍反映黄土的弹塑性变形特征。     

季冻区黄土微观损伤识别与宏观力学响应研究

针对冻融循环对天然黄土结构性和力学性质的影响,制备不同含水率的原状黄土试样,通过冻融作用下的质子核磁共振(1 H NMR)测试、扫描电镜(SEM)观测及三轴剪切试验,研究了季冻区黄土微观结构损伤规律与宏观力学响应机制.试验结果表明:土体微观结构受冻融影响显著,孔隙体积、颗粒形状系数均先后出现波动-增长期和平衡-稳定期,...     

干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特性研究

为了研究干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特征,利用自主设计的黄土增减湿过程模拟装置,制备了初始含水率为10％,干密度分别为1.45、1.55、1.65 g/cm3的土柱,首先将其浸水饱和,然后在自然条件下干燥收缩至初始状态,如此进行3次反复干湿循环试验.结果表明:浸水直至土体饱和过程中,土体会持续膨胀,膨胀应变ε随时间...     

三轴剪切下黄土结构特性试验研究

为了研究原状黄土结构性,在控制吸力的条件下以黄土三轴剪切试验为基础,研究了原状与重塑黄土的应力—应变曲线和结构强度qs的变化规律。试验结果表明:重塑黄土与控制吸力为50kPa的原状黄土呈塑性破坏,而吸力为100kPa、200kPa的原状黄土试样则呈脆性破坏;三轴剪切条件下,黄土结构强度发挥曲线分为三个阶段,当轴向应变ε1为2%左右时,瞬时结构强度τε达到峰值,即为原状黄土结构强度qs。含水量w是影响黄土结构性的主要因素,吸力s是非饱和土中重要的应力变量,利用数学函数拟合,分别建立了黄土结构强度qs与含水量w、黄土结构强度qs与吸力s的数值关系。     

冻融黄土微观结构变化规律及分形特性研究

季冻区黄土微观结构性研究是冻融环境下黄土工程机理劣化分析的关键科学问题之一。本文对不同冻融循环次数作用的原状黄土进行扫描电镜试验,采用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS)结合分形理论,定量分析陕西咸阳原状黄土颗粒微结构特征。结果表明:随着冻融次数的增加,土颗粒排列、形态、尺度分布等特征参数呈现规律性变化,概率熵减小,分形维数增大;平均形状系数、面积概率分布指数、颗粒分布分形维数先减小后增大,在冻融循环5次时出现最小值。研究表明:冻融循环过程中,由于土中水相变化及冷生结构形成,土颗粒偏转,颗粒排列方式改变;胶结力弱化,集粒经历了碎屑开始剥落及完全分离的两个过程,土颗粒的形态、尺度分布发生变化,形成新的结构体系。     

透水性基床级配碎石填料宏细观压实特性试验研究

透水性级配碎石填料因其良好的渗透性而逐渐用于透(排)水性基床结构层,其压实质量直接影响路面结构工后变形和耐久性等关键服役性能。针对由颗粒堆积理论提出的石砂比(G/S)指标所设计的7种不同的透水性级配,分别开展室内重型击实和新型平板振动压实试验,研究级配、压实方式和能量水平等因素对碎石填料宏观压实特性和颗粒破碎的影响以及平板振动压实的最优激振参数组合,提出并初步验证对同种类型填料级配、压实方法和能量等的改变不敏感的干密度–饱和度归一化压实曲线;进一步采用高精度工业XCT扫描技术,从细观尺度对比研究了最优激振参数组合下不同级配的碎石填料试样内部颗粒运动、空隙分布和连通性特征等。结果表明：石砂比(G/S)指标级配设计方法可有效地区分透水性级配碎石填料不同的颗粒堆积结构类型,存在最优G/S值范围可使压实后的干密度最大、颗粒破碎程度最低和空隙结构最佳;平板振动压实下干密度随激振时间呈现3个不同的阶段,最优激振频率范围为25～27 Hz,且存在有效的激振时间和激振力组合,XCT扫描结果从细观层面分析不同阶段颗粒的运动规律验证宏观压实特性的变化规律,对比不同级配的空隙分布和连通性证实石砂比(G/S)...     

“土力学”课程思政教学探索与研究

高校的核心任务是立德树人,知识传授的同时进行价值引领,培养适应我国社会发展需求的全方位合格人才。针对目前专业课程知识传授和思想教育“两张皮”的现象,如何将思政元素有机地融入专业知识传授之中,是高校课程思政建设必须要解决的问题。文章以“土力学”课程为例,分析课程思政目标、深挖课程思政融入点、研究课程思政教学方法等,详细探究如何将如“盐”般的课程思政元素潜移默化、无声无息地融于“水”一样的专业知识,提出课程思政教学改革措施,实现育才育德的双重育人目标,同时为工科专业课程思政的建设提供一些思路。     

宁夏南部山区黄土丘陵地区春秋植树把“七关”

原州区近年来造林面积日趋增加,为了提高造林成活率,目前造林树种在坚持适地适树原则的基础上,积极探索各种抗旱造林技术措施,提高了造林成活率和保存率,使我区的森林覆盖率从来的7.6%提高到目前的13.6,有效的改善了当地的生态环境和人居环境。     

新旧“测试规程”压实度试验方法对比研究

为保证路基施工质量,必须对压实度进行检测。本文对JTG 3450-2019和JTG E60-2008新旧两个版本《公路路基路面现场测试规程》中常用的测试压实度试验方法挖坑灌砂法和沉降差法进行对比分析,提出新规程中的亮点和有待进一步研究完善的地方,有助于更好地指导现场压实度检测。