K_0固结黏土的渐近状态模拟

将正常固结土的渐近状态模型推广到K0固结土的渐近状态模型。推导出三轴压缩条件下耦合参量的求解公式,提出K0固结土的渐近状态模型中耦合参量关于应力Lode角的函数关系式,并用K0固结土的修正剑桥模型及K0固结土的渐近状态模型对多种黏土的三轴压缩、三轴伸长的试验结果进行预测对比。结果表明：K0固结土的渐近状态模型较K0固结...     

Ko固结三轴仪的研制与试验研究

本文报导了K0固结三轴仪加压装置的研制及试验成果。该装置用光纤维位移传感器控制双筒压力室内的水位,自动或手动对试样加压力,使试样在无侧向变形条件下发生固结,然后在保持侧压力不变或平均压力不变的情况下进行剪切试验。试验操作简便,适于配备在普通三轴仪上使用。对不同种类土样的试验表明,控制试样侧向不变形的灵敏度高,达到了K₀固结三轴剪切试验的要求。K₀固结三轴试验的有效应力强度指标与各向等压固结三轴试验的数值相同或前者比后者略大,排水剪的应力与应变关系曲线二者相差不大,但不排水剪试验相差很大。     

K_o固结三轴仪的研制与试验研究

本文报导了K_0固结三轴仪加压装置的研制及试验成果。该装置用光纤维位移传感器控制双筒压力室内的水位,自动或手动对试样加压力,使试样在无侧向变形条件下发生固结,然后在保持侧压力不变或平均压力不变的情况下进行剪切试验。试验操作简便,适于配备在普通三轴仪上使用。对不同种类土样的试验表明,控制试样侧向不变形的灵敏度高,达到了K_0固结三轴剪切试验的要求。K_0固结三轴试验的有效应力强度指标与各向等压固结三轴试验的数值相同或前者比后者略大,排水剪的应力与应变关系曲线二者相差不大,但不排水剪试验相差很大。     

饱和黏性土抗剪强度的试验方法

饱和黏性土的工程特性,与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态,是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验,分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标的影响,提出现场取得的不扰动土样,在试验室进行抗剪强度试验,必须进行恢复土样初始应力状态的预处理;应针对实际工程问题需要,确定固结压力及排水条件进行土样的剪切试验;资料整理时应区分工程应用的应力条件,小于前期固结压力的压力段和大于前期固结压力的压力段分别进行统计分析,确定抗剪强度指标。     

直剪与三轴试验抗剪强度指标理论上的分析研究

土的抗剪强度是指地基土抵抗外荷载破坏的能力,土的抗剪强度指标在地基承载力、土坡稳定以及挡土墙土压力等方面计算设计中至关重要。土的黏聚力与内摩擦角称为土的抗剪强度指标,土的抗剪强度指标主要通过室内试验获得,室内试验主要有直接剪切试验和三轴剪切试验,直接剪切试验有快剪、固结快剪和慢剪,三轴剪切试验有不固结不排水试验(UU)、固结不排水试验(CU)、固结排水试验(CD)。本文通过对直剪与三轴两种试验的对比研究,分析总结两种方法的异同。     

考虑时间效应的K_0各向异性UH模型

将所建立的考虑时间效应的超固结土统一硬化模型(时间UH模型)推广为能够考虑K0各向异性的弹黏塑性模型。基于广义非线性强度准则的变换应力三维化方法,将新模型扩展到三维应力状态。使用新模型预测K0固结土的一维和三轴等应变率加载试验,预测结果表明新模型能够合理反映应变率对K0固结土前期固结压力和应力应变曲线的影响。根据模型的基本方程,推导三轴压缩条件下不排水抗剪强度的理论公式,并将该公式的计算结果与试验结果进行对比,发现该公式能够反映不排水抗剪强度随超固结度和应变率的增大而提高的性质。     

K_0固结条件下花岗岩残积土三轴CU剪切试验研究

基于K0固结试验原理,将花岗岩残积土试样恢复到天然的K0应力状态,然后进行不排水剪切试验,同时进行三向等压固结状态下的不排水剪切平行试验。经试验结果分析,可知：花岗岩残积土静止侧压力系数K0试验值分布于0.38～0.40,与K0固结土样的K0计算值相近,K0固结试验测得的K0值比传统方式测得的数据稳定;花岗岩残积土CU...     

K_0状态下西安黄土流变特性的研究

对原状西安黄土进行三轴流变试验,系统分析黄土在不同含水率和不同压应力状态下的流变特性。考虑到天然黄土不等向固结历史的影响,试验土样在进行三轴流变试验前均先进行K0固结至原位应力状态。研究表明:对于K0固结黄土,加载初期黄土具有一瞬时变形,当应力值固定时,流变变形后期衰减趋于稳定。在较高的应力作用下,加载初期出现加速流变现象;不同含水率下,流变曲线变形趋势相似,变形幅度与含水率正相关;在不同应力与含水率下,黄土流变均呈现出两阶段变形。基于此,建立了三轴条件下不同含水率的黄土非线性流变本构模型。     

ABAQUS在计算基坑开挖变形中的应用研究

探讨了商业有限元软件ABAQUS中多孔介质弹性模型与黏土临界状态塑性模型中有关参数的物理含义和基于常规三轴试验及压缩试验成果确定模型中参数值的方法。基于e–lnp′平面中各向等压固结线、回弹线、K0状态压缩线及临界状态线间的相关关系以及修正剑桥模型,推导了K0状态下初始孔隙比与平均主应力的相关关系,并通过子程序嵌入ABAQUS的计算中。采用ABAQUS中多孔弹性模型和临界状态塑性模型相结合的弹塑性本构关系,针对某土钉支护案例的变形进行了计算。分析了支护水平位移以及地面沉降的计算结果的合理性,验证了ABAQUS数值模拟在分析计算基坑开挖变形问题的可行性。     

长时高压 K0固结黏土的卸载力学特性试验研究

针对深厚表土井筒建设中深部土的特殊受力工况,开展深部重塑黏土的长时高压K0固结及"恒轴压、卸围压"试验,获得长时高压K0固结黏土在卸载应力路径下的偏应力–轴向应变曲线及三轴抗压强度,分析固结时间、固结应力对土样变形特性及强度的影响。研究表明:长时高压K0固结黏土的卸载偏应力–轴向应变曲线呈近似理想的刚塑性应力–应变曲线;固结时间和固结应力可显著影响土的三轴抗压强度;固结应力恒定,抗压强度随固结时间延长而增大,但增幅逐渐减小,二者近似成对数曲线关系;固结时间恒定,抗压强度随固结应力增加而增大,固结应力和三轴抗压强度显著相关。本研究有助于更深入地认识深部黏土的原位力学性状。     

从变形、水量变化和强度三方面验证非饱和土的两个应力状态变量

为了验证非饱和土两个应力状态变量的合理性,对常规非饱和土三轴仪进行了改进,采用3个压力–体积控制器分别控制孔隙水压力、内室压力和外室压力,提高了量测体变和含水率的精度;用加荷器施加轴向荷载,可以方便地控制偏应力。在笔者前期用各向等压试验验证非饱和土的两个应力状态变量的基础上,使用改进的非饱和土三轴仪和重塑Q_3黄土做了两类验证试验:第一类是两组控制净围压、偏应力和吸力的固结不排水剪切试验,第二类是3组控制净围压和吸力的固结排水剪切试验。在第一类试验中,等值改变(增加或减少)总围压、孔隙水压力和孔隙气压力而保持净围压、吸力和偏应力本身不发生变化,发现试验过程中土样的体积变化和含水率变化均非常小,可以忽略不计。第二类试验的每一组包含两个控制净围压和吸力分别相同的固结排水剪切试验,其中一个试样在固结完成后直接进行排水剪切试验,另一个试样在固结完成后等值增加总围压、孔隙水压力和孔隙气压力而保持净围压和吸力本身不发生变化的条件下进行排水剪切试验,发现二者的抗剪强度、剪切过程中的体积变化、排水量和广义剪应变都分别十分接近,可以认为两两相等。研究结果从变形(包括体应变和剪应变)、水量变化和强度3个方面说明描述非饱和土的两个应力状态变量是合理的,进一步夯实了非饱和土力学的应力理论基础,为非饱和土的两个应力状态变量理论提供了牢靠的试验依据。     

低应力条件下海洋粉土的不排水强度特性及其在海底浅层滑坡分析中的应用

 针对浅层滑坡等海底地质灾害,设计并实施一系列的十字板试验和三轴试验,对低应力条件下典型海洋粉土的不排水强度特性进行研究探讨。试验结果显示：固结度对粉土的十字板强度有明显影响,十字板强度随着超孔隙水压力的升高而降低。剪切应变速率对粉土的固结不排水三轴强度影响很小,而超固结比和剪切围压则影响较大;三轴试验中各个试样都能够达到临界状态,临界状态强度随着超固结比和剪切围压的增大而增大。分析波浪作用下海床土剪切滑动的渐进特性,指出临界状态是滑坡发生时滑带土所能达到的最终状态。采用平均有效应力,对十字板强度和三轴临界状态强度进行归一化处理,两种强度显示较好的一致性,得到低应力条件下海洋粉土的临界强度线。最后,应用所得的临界强度线,对风暴潮作用下黄河水下三角洲粉土海床浅层滑坡及“复活”进行很好地分析和解释。     

Peak and residual strength characteristics of cement-treated soil cured under different consolidation conditions

The shear strength of cement-treated soil can be changed by both cementation and consolidation during the early stages of hardening because of cement hydration. Based on the results of triaxial and unconfined compression tests, this paper describes the effects of isotropic and one-dimensional consolidation stress, applied during the curing period, on the undrained peak and residual shear strengths of cement-treated soil. The sample used was a mixture of fine-grained sand and ordinary Portland cement. A consolidated undrained triaxial compression test (ICU) was conducted on the specimens immediately after the cement treatment. Each test was conducted under different consolidation pressures, curing times and delayed loading times. The following conclusions were developed from the results and discussions: (1) the undrained peak shear strength of cement-treated soil, cured under different consolidation conditions, increases with an increase in either the consolidation pressure or the curing time, whereas it gradually decreases with an increase in the delayed loading time. (2) The rate of undrained strength increase resulting from consolidation differs significantly between isotropic and one-dimensional consolidations. (3) For a curing time of between one and seven days, the rate of strength increase by isotropic consolidation exceeds that by one-dimensional consolidation. The simultaneous volumetric change of cement-treated soil during consolidation depends on the stress conditions of the specimen, that is, the difference between isotropic and one-dimensional consolidations. (4) When the test is not conducted under nearly in-situ conditions, the undrained shear strength may be underestimated, depending on the time interval between the cement treatment and the start of consolidation. (5) The shear strength in the residual state is influenced by the consolidation pressure during curing. (6) As the consolidation pressure during curing increases, the specimens exhibit a higher residual strength.     

正常压密饱和粘土的抗剪强度理论

本文批判地评述了某些现有的粘性土抗剪强度理论,包括克雷-蒂德曼、伏斯列夫、奥德、马斯洛夫、尼奇波罗维奇、黑菲利、斯肯普顿-贝伦、斯肯普顿-毕晓普和伦杜列克-亨克尔等强度理论。在此基础上,对于正常压密饱和粘土提出一种综合的抗剪强度理论,以概括用总应力、有效应力和真强度参数定义的各种强度试验结果,并在它们之间建立关系。这样就可以由常规三轴试验得出的结果推求真强度参数,以避免一些困难的试验测定技术,为进一步应用真强度方法打下基础。     

复杂应力路径下糯扎渡堆石料应力–应变特征研究

 通过对云南澜沧江糯扎渡水电站坝体I区筑坝堆石料在拟定应力路径下的三轴固结排水剪切试验数据分析,获取了堆石料的应力–应变参数。通过研究复杂应力路径下堆石料的应力–应变特征,得出了堆石料应力–应变特征将严格受控于应力路径,且试验实测应力路径与拟定应力路径相一致、不同应力状态下筑坝堆石料变形模量存在较大差异的结论。通过计算获得了复杂应力路径下堆石料的强度参数和等应力比加载条件下堆石料的变形模量。针对应力状态这一影响堆石料强度的主要因素,深入研究了其与堆石料强度之间的关系,得出了应力状态、黏聚力和内摩擦角三者之间的关系,对糯扎渡水电站大坝本构模型的建立和稳定性计算有一定意义。     

不同中主应力条件下粗粒土应力变形特性试验研究

采用长江科学院大型真三轴仪,对粗粒土进行了一系列不同中主应力系数条件下的真三轴试验和平面应变试验,研究了中主应力对粗粒土的应力变形的影响规律。试验结果表明,中主应力比b一定时,应力–应变关系曲线的斜率和峰值强度随着固结压力的增大而增加,在低围压条件下,体变关系曲线在加载过程中表现为先剪缩后剪胀的特性,而在高围压下,整个加载过程中表现剪缩的特性;固结压力一定时,随着b值的增大,应力在峰值后的软化现象愈加明显,体变全过程曲线表现出剪胀特征对应的固结压力越来越低,小主应变–大主应变关系曲线的斜率绝对值增大。研究成果可为进一步研究粗粒土的本构模型奠定基础。     

结构性黄土应力应变特征分析

利用GDS三轴试验系统开展了饱和黄土等压/偏压固结不排水常规三轴压缩试验研究(应变控制式),获得了一组结构性黄土应力～应变关系曲线。此类曲线反映了饱和黄土应力～应变关系具有"暂稳态"特征,其后发生强烈应变软化。此外又开展了应力控制式三轴压缩试验研究,试验结果表明,应力增量式剪切能够最大程度地反映土体微观结构特征,应力失控的拐点即为土体结构强度。而应变增量控制的传统剪切模式,在应变速率精确控制的同时,削弱了其结构性。因此,研究在外界荷载作用下的黄土的力学性状,建议开展应力控制式三轴压缩试验,以获得更为合理的结果。     

土体抗剪强度试验方法及强度指标的物理含义

对土的抗剪强度理论作了简述,介绍了工程中常用的测定土的抗剪强度试验方法,根据三轴剪切试验和直剪试验时固结排水条件的不同,分析了六种试验方法的对应关系及不同强度指标的物理含义,以合理选用抗剪强度指标,保证土体分析结果的可靠性。     

论土体应力应变关系曲线类型和临界状态

为探讨应力历史对土体本构关系的影响,进行了一系列正常固结土和超固结土的排水剪切常规三轴压缩试验,对比具有不同应力历史的土体应力应变关系曲线发现,对于体应变,超固结比是决定性因素,而体应变对固结压力不太敏感。对于抗剪能力,固结压力是决定性因素,超固结比的影响也不可忽略,超固结比决定了是应变强化还是应变软化,且决定了应变软化的程度,但试样最终会达到一个统一的临界状态,具有大体相同的残余强度。根据塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用原理阐明,土体变形过程中,塑性体应变的变化控制了剪切抗力的升降,从而决定了土体应力应变关系曲线的类型;临界状态实际上是一个纯粹剪切变形过程,其中不发生塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用,压硬性、剪胀性、应力路径相关性统统消失,它与以前所经历的应力历史无关。     

利用煤灰进行土质改良的可行性研究

论述了煤灰作为土质改良材料的可行性。围绕软弱土经改良后的压缩性和剪切强度的变化,采用不同混合比的土样品进行了一系列的压缩试验和三轴剪切试验。试验结果表明,随着灰土比例的增加,样品的最大干燥密度芽剪切强度增加,固结系数及次固结系数减小。