干湿循环效应下裂隙性黄土单轴压缩力学特性

通过系统开展干湿循环效应下裂隙性黄土的单轴压缩试验,对干湿循环效应下裂隙性黄土的裂隙演化规律与单轴压缩力学特性进行了深入探讨。结果表明:不同倾角试样表面裂隙率R_sc与分形维数D_f均随干湿循环次数增加逐渐增大,但增速逐渐减缓;干湿循环效应对裂隙性黄土单轴压缩应力 应变曲线的类型及特征无显著影响;应力 应变曲线的初始斜率随干湿循环次数增加逐渐降低;不同倾角试样单轴压缩应力-应变曲线均表现为软化型,其中45°倾角试样的应力 应变曲线表现出“双峰”变化规律;不同倾角试样单轴抗压强度均随干湿循环次数增大表现出减速衰减特征;不同干湿循环次数下裂隙性黄土单轴抗压强度与裂隙倾角关系曲线均呈现出“双V”变化特征。     

干湿循环作用下土-膨润土强度和渗透特性试验研究

由土-膨润土组成的阻隔墙在干湿循环条件下及重金属侵蚀后,强度和渗透性能严重衰减。为研究强度和渗透性能劣化程度,文中通过干湿循环条件下强度试验和渗透试验,分析无侧限强度和渗透系数的变化规律。结果表明,随着干湿循环次数的增加,无侧限强度降低和渗透系数增大,6次循环后,强度只有原来的50%左右,而渗透系数增大了几个数量级,同样循环次数下,重金属锌离子的侵入,使强度下降一半以上,渗透系数增大一个数量级。     

基于干湿循环的尾矿力学特性试验研究

采用三轴固结不排水试验,测试经历1～6次干湿循环后的尾矿试样的力学特性。通过对经过不同循环次数后试样的应力-应变关系、孔隙水压力和静强度的对比分析,探讨干湿循环作用对尾矿力学特性的影响规律。结果表明:经历不同次数干湿循环后尾矿的应力-应变曲线均呈明显的软化特征,随循环次数的增加,加载初期应力-应变线性增长程度在循环达3～4次后逐渐稳定,峰值应力所对应的应变量在3～4次循环时达到最大值;孔隙水压力峰值分别集中在经1、2、5次循环的试样,尾矿试样的剪缩趋势在此阶段明显加剧;尾矿的静强度在循环达到3次后逐渐稳定且有略微下降的趋势。干湿循环过程中水的反复作用导致了试样内部颗粒间结构状态的变化,致使尾矿在经历不同时期的干湿循环作用时,表现出力学特征的差异。     

干湿循环过程中改良土的物理力学特性研究

对高淳膨胀土进行了改良后的干湿循环试验研究,包括直剪试验和无荷膨胀率试验,研究了干湿循环对改良膨胀土抗剪强度和变形的影响。结果表明,随着循环次数的增加,抗剪强度逐渐减小,土的粘聚力c也逐渐减小;无荷膨胀率增大后趋于稳定。     

干湿循环下红粘土力学特性衰减规律研究

采用三轴试验、回弹模量试验和固结试验研究了红粘土力学特性衰减规律,并从微观结构的角度分析了衰减机理,探讨了干湿循环下红粘土边坡、路基沉降和路面结构层厚度计算中的参数取值问题。研究结果表明,干湿循环显著降低了红粘土的强度指标,增大了变形指标,其中第一次干湿循环对红粘土力学指标的影响较大,经过一定次数的干湿循环作用后,强度与变形指标均趋于稳定。初始状态红粘土微观结构为凝聚结构,第一次干湿循环后成为叠聚式粒团结构,承载能力急剧衰减,3~5次干湿交替后,结构逐渐重新平衡,土样力学性能趋于稳定。建议干湿循环下路基边坡稳定性计算参数取值为:粘聚力稳定值为未经循环值的47%~57%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~64%;路面结构层厚度计算中土基回弹模量稳定值为未经循环值的10%~46%;路基沉降计算中压缩系数稳定值为未经循环值的1.4~10.5倍。     

反复干湿循环对非饱和土的力学特性影响研究

通过非饱和土三轴仪测试黏土试样经过多次吸湿–脱湿循环路径后的力学特性,研究反复干湿循环对非饱和土变形和强度特性的影响效应。试验成果表明:干湿循环使SWCC产生变化,相同含水率所对应的基质吸力减小;收缩特性亦发生改变,干湿循环后试样在基质吸力增加的开始阶段(收缩屈服前)收缩性增强,屈服后收缩特性基本与循环前一致;非饱和土固结屈服后的压缩指数增高,但增高的幅度随基质吸力增大而降低;有些试样经过干湿循环后,剪切时产生了滑裂破坏面,其应力–应变关系表现有明显峰值和应变软化特征;吸湿–脱湿循环过程不仅使非饱和土有效内摩擦角?′降低,而且对吸力内摩擦角?b值产生一定影响。说明非饱和土经过反复干湿循环的应力路径后,其力学特性将产生不可逆转的变化。     

干湿循环对三峡库区岸坡砂岩力学特性的影响研究

三峡库区库岸边坡分布有大量的砂岩地层,在库水位升降和降雨的长期影响下,砂岩受到干湿循环作用的严重影响,岩体力学性能劣化,从而可能导致岩体失稳破坏。本文以长寿长江二桥桥头砂岩为研究对象,采用单轴压缩试验、三轴压缩试验对天然状态和干湿循环后的砂岩试件进行试验研究,得到干湿循环作用对岩体力学特性、破坏类型以及破坏模式的影响。结果表明：干湿循环后的砂岩抗压强度和弹性模量都显著下降,在单轴压缩条件下其破坏模式由天然状态下的剪切破坏转变为劈裂破坏,而在三轴压缩条件下其破坏模式仍为剪切破坏,但内摩擦角和粘聚力均有一定程度的降低。在长寿长江二桥桥头的桥基施工中,应注意对基坑开挖后的裸露边坡进行及时覆盖,并做好排水措施。     

循环荷载作用下土的非线性应力应变模型

本文在伊万（Iwan）模型的基础上,提出了一个新的物理模型。新模型导出的应力-应变关系,骨架曲线的形状既可为加工硬化状,也可为加工软化状,且骨架曲线与滞回曲线的两个分枝可以相同,也可不同。而梅辛（Masing）型关系只是其中的一种特殊情况。根据该物理模型,对土在循环荷载作用下的剪应力-剪应变关系,提出了一个分析模型,目前常用的双曲线模型只是该分析模型的一个特例。最后还对读物理模型所代表的非线性系统在谐和外力作用下的稳态反应进行了讨论。     

低应力水平下CAS–1模拟月壤力学特性试验研究

"月壤采样"工程中的关键问题是,月面特殊环境条件下钻取机具与月壤之间的相互作用机制。针对CAS–1模拟月壤在低应力水平下的力学特性,开展直剪、压缩、三轴试验。研究表明:(1)低应力水平下,当孔隙比e=0.8~1.1时,黏聚力c=2.8~5.0 k Pa,内摩擦角?=39.84°~41.09°,压缩曲线表现出先上凹、再下凹的变化特征;当e=0.9~1.1时,初始压缩模量E0=12.647~3.923 MPa,应力–应变曲线分为硬化和软化阶段,软化下降速率较快,残余强度持续时间较长,应力比曲线分布集中。(2)低应力水平下,e越小,峰值偏应力/应力比越大,峰值轴向应变越小,但均在2%~5%范围,残余强度/应力比越大,持续时间越长。(3)初始切线斜率?、峰值应力比?f、残余应力比?r均与围压P0成一定对数线性关系,但在低应力水平下,?下降较慢,初始切线模量Gi(1/?)变化幅度较小,而?f与?r均下降较快。     

干湿循环作用下浸矿后离子型稀土力学特性试验研究

原地浸矿法是现有离子型稀土矿山唯一的高效绿色开采方法,浸矿后离子型稀土在干湿循环作用下的力学特性影响着浸矿后边坡的稳定性。为研究浸矿后离子型稀土在干湿循环作用下的力学特性,选取赣南地区浸矿后的稀土样,利用固结不排水三轴试验,并结合核磁共振技术,测试了不同干湿循环次数下试样的强度特性和孔隙变化,得到干湿循环前、后试样的应力-应变曲线、孔隙水压力发展曲线和横向弛豫时间T2分布。结果表明:干湿循环作用下,试样初始刚度有所增大,试样强度降低,围压大小和干湿循环次数共同决定了孔隙水压力的发展。黏聚力c和内摩擦角φ随干湿循环次数增加而减小,第一次干湿循环后的降幅最大,内摩擦角的弱化幅度小于黏聚力。从横向弛豫T2谱发现,干湿循环过程会使土体产生微裂隙;并且随着干湿循环次数增加,裂隙累积扩展。     

干湿循环对泥质砂岩力学特性及其微细观结构影响研究

以取自三峡库区某边坡的泥质砂岩为研究对象,通过单轴、三轴压缩试验,对不同干湿循环次数作用后泥质砂岩的物理力学特性进行了研究。借助SEM电镜扫描,对不同干湿循环次数作用后的泥质砂岩的微细观结构变化进行了探讨。研究发现:随干湿循环次数(1~20)的增加,泥质砂岩的峰值应力、弹性模量、黏聚力和内摩擦角都逐渐降低,峰值应变表现出下降、稳定两个阶段。其微细观结构变化总体上可归纳为整齐致密状、多孔团絮状和开裂紊流状3个阶段。基于离散元软件PFC~(2D),研究了干湿循环对泥质砂岩颗粒的接触网络,力链分布和裂纹分布的影响。基于试验数据拟合,对经历不同干湿循环次数作用的泥质砂岩的莫尔–库仑强度理论表达式进行了修正。     

工程中典型应力路径下土的应力-应变特性分析

分别采用Mohr-Coulomb模型、修正剑桥模型和UH模型预测正常固结土在常规三轴压缩、三轴伸长和平均主应力p减小的压缩工况中典型路径下土的变形特性。Mohr-Coulomb模型为理想弹-塑性模型,屈服之前为弹性变形,屈服之后为变形无限增大的弹-塑性变形。修正剑桥模型能够较好地模拟压缩路径条件下正常固结土的应力-应变...     

干湿循环与动态压缩耦合作用下砂岩力学特性的试验研究

水库的建设与管护过程中,库岸边坡岩石不仅会受到天然降水与水库蓄排水导致的干湿循环作用,还会受到地震、爆破、隧道掘进等动态冲击荷载扰动,二者耦合作用影响着库岸边坡稳定性。为研究干湿循环与动态压缩荷载作用下岩石的力学特性,利用分离式霍普金森压杆对经历不同干湿循环次数的砂岩展开动态冲击压缩试验,分析动力学参数、能量耗散规律、破碎分形维数受干湿循环条件的影响,并借助扫描电子显微镜观测不同干湿循环次数下砂岩的微观结构,揭示砂岩宏观物理力学行为的劣化机制。结果表明：干湿循环作用会削弱砂岩的超声特性和静、动态力学参数。干湿循环次数增加,砂岩单轴抗压强度、弹性模量、P波波速、动抗压强度、动弹性模量与耗散能减小,破碎分形维数增加;干湿循环条件下,应变率增加,砂岩动抗压强度、动弹性模量、动峰值应变、耗散能与破碎分形维数呈增长趋势。微观分析表明：干湿循环条件下砂岩劣化是由于微观结构发生了显著变化,即孔隙增加,颗粒表面受损,胶结弱化,裂纹间距增加。研究结果可为干湿循环条件下水库除险加固设计与施工提供理论基础。     

冻融-干湿循环作用下土工合成黏土衬垫防渗性能变化规律

土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liners,GCL)是废弃物处置场底部衬垫系统和上部覆盖系统建设中经常使用的一种材料。由于气候的周期性变化对GCL的防渗性能会造成一定的影响,分析了冻融循环和干湿循环作用下GCL渗透系数变化的内在机制及规律。膨润土黏土粒径及双电层变化是影响GCL渗透系数改变的主要原因,冻融循环对GCL防渗性能的影响较小,而干湿循环对GCL渗透系数的影响较大。     

循环荷载作用下土拱效应的离散元研究

基于室内Trapdoor模型试验,采用PFC2D研究了循环荷载作用下不同路堤高度的土拱效应,从力链和位移的角度对路堤内土拱结构、填料移动的变化规律进行了宏观和微观分析。结果表明:抗扭转模型可以较好地模拟以铝棒相似土作为填料的Trapdoor试验; 在循环荷载作用下路堤内形成的土拱结构发生破坏,土拱效应得到削弱,土拱结构的破坏主要发生在初始加载阶段,并且在这个阶段高路堤底部土拱结构比低路堤受到外部荷载的影响要小; 随着加载的进行,路堤内部形成了新的稳定受力结构并基本保持不变; 在循环加载过程中低路堤加载板两侧的力链结构受到的影响和扰动比高路堤的大; 在循环荷载作用下,路堤表面发生了沉降,其中塑性位移主要发生在初始加载阶段,之后产生的几乎是弹性位移; 高路堤加载板两侧土体相较于低路堤在第一次加载时更不容易产生横向位移被挤向两端,加载板的竖向位移减少,从而减少加载板对底部土体的影响,使得路堤底部的土拱结构更不容易被影响。     

高应力水平下深部黏土力学特性微观分析

深部黏土在不同应力水平作用下会表现出不同的力学特性,已有试验结果表明高应力水平下正常固结饱和深部黏土的压缩指数和内摩擦角均小于中常压下相应值。为揭示深部黏土力学性质发生上述变化的内在机理,首先利用现有基于双电层理论推算高压黏土压缩曲线的计算方法对试验结果进行验证计算,发现其低估了深部黏土在高压下的压缩性,分析表明原有的两黏土薄片中点无量纲势函数与黏土薄片无量纲距离参数的对数假设关系存在不合理之处,利用新提出的假设以及相应的计算方法获得的预测计算结果能够很好地与试验结果相吻合。然后利用弹性黏着摩擦理论对内摩擦角随应力水平变化进行了计算分析,结果表明在 0.2 MPa 作用下土的摩擦系数是 1.6 MPa 相应值的 2 倍,与实测结果基本一致。     

干湿循环作用下预制裂隙炭质页岩力学特性及强度准则研究

为研究干湿循环和裂隙倾角对炭质页岩力学特性的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,对不同干湿循环次数(0,5,15和20次)的预制裂隙炭质页岩进行单轴压缩和三轴压缩试验.研究结果表明:炭质页岩的峰值强度、黏聚力及内摩擦角随干湿循环次数的增加逐渐减小,表现出明显的干湿劣化效应,劣化程度表现为:峰值强度＞黏聚力＞内摩擦角...     

干湿循环效应下黄土抗拉强度试验研究

采用单轴拉伸法对原状和重塑黄土干湿循环下的抗拉强度进行试验研究,通过试验数据探讨原状和重塑黄土的抗拉强度与含水率和干湿循环次数的关系,分析干湿循环下黄土的抗拉强度衰减机制。试验结果表明:原状和重塑黄土的抗拉强度随含水率的减小呈非线性的增大,为负指数函数关系;同一含水率下的原状和重塑黄土的抗拉强度随干湿循环次数的增加而减小,最后基本趋于稳定。多次的干湿循环后原状黄土的抗拉强度衰减值与重塑黄土的抗拉强度衰减值和黄土抗拉结构强度之和基本相等,证明多次的干湿循环作用打破了原状黄土的原有结构,使得其抗拉结构强度消失;间接说明经过多次干湿循环后原状和重塑黄土的吸附强度衰减值相同,并使得原状和重塑黄土具有基本相同的结构。     

石灰改良膨胀土力学性质的干湿循环效应

设计干湿循环作用条件下的石灰改良膨胀土三轴压缩试验,通过试验研究得到石灰改良膨胀土的内摩擦角、粘聚力和初始弹性模量等力学参数和干湿循环作用次数之间的关系.试验结果表明,当干湿循环次数从0增大到16,内摩擦角、粘聚力和初始弹性模量均不断衰减,其中,内摩擦角和粘聚力的衰减幅度分别为6.8％和29.6％,初始弹性模量的衰减幅...     

温度和应力循环作用下花岗岩力学特性变化规律试验研究

采用多功能岩石高温三轴试验机,对花岗岩试件进行温度上限为100℃～600℃、应力上限分别为各温度下70%和85%单轴抗压强度的温度和应力循环试验,揭示温度和应力循环过程中花岗岩力学特性的变化规律,研究表明:(1)随循环次数增加,花岗岩弹性模量逐渐增大,每次循环加载的上限应变总体呈减小趋势,与应力上限为70%单轴抗压强度相比,应力上限为85%单轴抗压强度时上限应变的降低程度更大;(2)除600℃外,试件经温度和应力循环作用后的单轴抗压强度都大于对应实时温度下的强度值,其中循环温度上限为300℃时,其强度值增幅最大,在循环应力上限为70%与85%抗压强度条件下,增幅分别达到57.1%和50.9%;(3)经温度和应力循环后,花岗岩试件的强度产生明显变化,而峰值应变与实时温度下的峰值应变相差不大,说明从变形条件研究岩石的稳定性比强度条件研究岩石的稳定性更符合试验规律。研究结果对受温度和应力循环作用的深部岩石工程的稳定性研究有一定的借鉴价值。