崩岗侵蚀区非饱和花岗岩残积土强度特性试验研究

以崩岗侵蚀区花岗岩残积土为研究对象,应用非饱和土三轴仪对重塑花岗岩残积土进行强度特性试验,研究干密度、净围压和基质吸力对应力-应变关系和强度的影响规律,并分析重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下的抗剪强度特性。结果表明,非饱和花岗岩残积土的应力-应变关系均呈硬化型;在干密度相同时,非饱和土强度随着基质吸力和净围压的增大而增大;在净围压相同条件下,非饱和土强度随着基质吸力和干密度的增大而增大;基质吸力对粘聚力影响较大,基本上呈线性增长关系,而有效内摩擦角受基质吸力的影响较小,几乎可以不计;非饱和重塑花岗岩残积土的强度随着基质吸力和干密度增大而增大,与基质吸力相关的摩擦角较大。     

非饱和花岗岩残积土动力变形特性试验研究

为了探究某高速公路工程中非饱和花岗岩残积土动力荷载作用下的变形特性,以衡阳非饱和花岗岩残积土为研究对象,采用美国GCTS公司的USTX-2000非饱和土/饱和土动静三轴试验系统进行了非饱和动三轴试验,并利用Janbu公式进行了拟合。分析了吸力、净围压等对非饱和花岗岩残积土的变形特性的影响,并对其相应的本构关系及模型参数进行了探讨。结果表明:在吸力一定情况下,动应力应变骨干曲线呈双曲线型,骨干曲线随着净围压增大向上移动,不同净围压情况下,其与吸力未呈明显的相关关系;净围压相同时,非饱和花岗岩残积土的最大动弹性模量随动应变增大而减小;吸力一定条件下,最大动弹性模量随着净围压的增大近似线性增加;相同净围压下,阻尼比随动应变的增大而增大。研究成果为工程地质问题治理提供理论依据。     

基质吸力对花岗岩残积土强度影响分析

花岗岩残积土分布相当广泛,是工程建设中经常遇到的土体之一。借助非饱和三轴仪进行花岗岩残积土抗剪强度试验分析,探究基质吸力对其强度参数影响。试验结果表明基质吸力和净围压的增大对花岗岩残积土强度有提升作用,花岗岩残积土黏聚力随基质吸力增大呈线性增长趋势,内摩擦角随基质吸力增大呈曲线增长趋势。基质吸力对土体弹性模量的影响也是正相关的,即弹性模量随基质吸力增大呈递增规律。根据试验结果,得出抗剪强度参数与基质吸力的关系式及不同基质吸力下土体的弹性模量表达式。     

基质吸力对灰岩区滑带土强度影响的试验分析

基质吸力是非饱和土中水-土耦合作用的重要力学参数,对于研究非饱和土抗剪强度、降雨或库水位变化诱发的滑坡稳定性具有重要意义。为了探究降雨诱发的基质吸力变化对灰岩区滑带土的影响,通过标准应力途径三轴试验系统,对4组不同基质吸力条件下、3组不同净围压下的试样进行试验,分析得到基质吸力与最大剪应力的关系曲线、应变与剪应力的关系曲线、净围压与剪应力的关系曲线,采用非饱和土双应力变量强度理论进行分析。结果表明:相同基质吸力条件下,剪应力随着剪应变的增加呈现快速增长和缓慢增长2个阶段,其界限点在剪应变10%处;在相同围压条件和非饱和条件下,剪应力随着基质吸力的增加而增加;总黏聚力与基质吸力呈线性关系,其增长斜率夹角即基质吸力相关角为15.5°;当基质吸力为0,30,60,90 kPa时,其总黏聚力分别为22.7,33.4,43.8,46.9 kPa,内摩擦角分别为21.8°,23.6°,26.2°,24.5°。根据Fredlund和Ralaadjo非饱和土双应力强度理论,提出了该滑坡滑带土的抗剪强度修正公式,研究成果可为非饱和土抗剪强度的进一步研究提供参考。     

基质吸力对非饱和重塑黄土变形的影响及破坏准则

利用非饱和土三轴仪对宁夏固原地区重塑黄土开展了不同基质吸力和不同围压下的固结排水剪切试验,探讨了该黄土在不同围压、不同基质吸力下的变形规律,计算了不同含水率下的强度参数,得到了总黏聚力随吸力的变化曲线。研究表明：该重塑黄土的偏应力应变曲线整体呈硬化型,且强度和硬化程度与基质吸力和净围压关系较大;不同含水率条件下净围压50 kPa时该重塑黄土具有明显的剪胀特性,净围压300 kPa时具有明显的剪缩特性,且剪胀和剪缩程度与基质吸力有关;黏聚力与吸力均近似呈线性关系;摩擦角随吸力的变化不明显。此外,将试验数据拟合得到的强度参数随吸力的变化关系引入Lade-Duncan破坏准则中进行修正,得到π平面内不同吸力下重塑黄土的强度破坏面。验证表明,该修正破坏准则可以考虑吸力对非饱和黄土强度的影响。     

黄河大堤非饱和土土水特征曲线研究

利用改进的非饱和土三轴仪，对黄河大堤重塑非饱和土进行了试验研究，分析了其渗透特性，并选用Van Genuchten模型拟合了试样的土水特征曲线，对不同围压下的土水特征曲线进行了比较。结果表明：①随非饱和土含水量的增大，基质吸力减小，非饱和土的工程性质向弱性变化；②在高含水量下，基质吸力随含水量变化的变化幅度很小，在低含水量(天然含水量)下，基质吸力随含水量的增大而迅速减小；③对某一类土而言，在低吸力下土的基质吸力主要随含水量而变化，在高吸力下其大小除取决于含水量外还受黏粒含量、矿物成分等因素的影响；④相同体积含水量的土壤的基质吸力随着围压的增大而减小，相同基质吸力的土壤的含水量随围压的增大而增大。同时指出，对于黏性较强、有机质含量较高的黄河大堤非饱和土的土水特征曲线，还需要进一步研究。     

非饱和路基粘土强度与变形特性的三轴试验研究

压实的路基填土一般处于非饱和状态。然而目前路基设计方法一般是基于经典的饱和土理论,没有反映出路基土的本质。为了模拟路基边坡的慢速失稳破坏,进行了不同围压下控制吸力的固结排水三轴试验,研究了非饱和路基粘土的强度与变形特性。结果表明:非饱和路基粘土的应力~应变曲线均有明显的峰值,变形模量和偏应力峰值均随吸力的增加而增大,峰值过后呈现出明显的应变软化现象;相同吸力下,围压越大,偏应力峰值越高;不同吸力下,随着吸力的增加,表观粘聚力逐渐增大,但是这种增大关系是非线性的,而有效内摩擦角有所减小,但变化不大;非饱和路基粘土试样在剪切过程中一般表现为剪缩。     

非饱和土的土-水特征曲线的试验研究及应用

利用改进的非饱和土三轴仪,对非饱和土在不同围压条件下的基质吸力与含水量关系的试验研究。并根据试验结果,绘制非饱和土的土-水特征曲线与围压-基质吸力关系曲线。分析曲线规律,拟合基质吸力与体积含水量之间的函数,并通过土水特征曲线计算非饱和土的渗透系数及预测非饱和土的抗剪强度。     

鄱阳湖区软土三轴剪切强度试验

为研究复杂应力条件下湖相软土的力学性质及破坏规律,对鄱阳湖区典型软土进行等加载速率(0.01mm/min)下,基质吸力分别为0、50、100、200kPa,净围压为100、200、300kPa的标准应力途径GDS三轴剪切试验,得到湖相软土的三轴剪切应力-应变曲线、基质吸力与偏应力的关系、围压与偏应力的关系,并根据Fredlund双应力变量强度理论分析鄱阳湖区软土在不同基质吸力、不同围压下的土体抗剪强度变化规律。结果表明:在相同基质吸力条件下,鄱阳湖区软土非饱和强度在低应变范围内(8%),抗剪强度随着应变的快速增加,在高应变范围内,强度增速放缓;在相同围压条件下,强度与吸力基本呈正相关线性关系,其基质吸力相关角为6.6°,处于低吸力范围内;在4种基质吸力条件下,其内摩擦角的范围为21.8°～26.2°,总黏聚力范围为16.7～44.4kPa。结合双应力变量强度理论,提出鄱阳湖区湖相土的抗强度理论公式。     

黄河大堤饱和-非饱和土渗透特性研究

利用非饱和土三轴仪、特制的渗透试验压力室及其相应的量测控制装置,研究了黄河大堤非饱和土的渗透特性,得到了基质吸力、体积含水量和围压同渗透系数之间的关系曲线.结果表明:黄河大堤非饱和土的渗透系数不是常数,它随基质吸力的增大而减小,随围压的增大而增大,随含水量的增大而增大.     

石灰改良膨胀土抗剪强度参数试验研究

对石灰改良膨胀土强度形成机理进行了分析,研究了养护时间、初始含水率、掺灰率对石灰改良膨胀土的凝聚力及内摩擦角的影响,提出综合考虑含水率与掺灰率的凝聚力计算式,通过研究认为养护时间对凝聚力和内摩擦角的影响0~7 d比7~28 d 大,但对内摩擦角的影响比凝聚力小,这些结论的得出对进一步研究石灰改良膨胀土的抗剪强度具有一定的参考意义。     

掺砂水泥复合土力学性能研究

水泥复合土不同围压下的常规三轴试验和无侧限抗压强度试验结果表明:在水泥土中掺入一定量的砂,可以提高水泥土的无侧限抗压强度;在有围压作用的情况下,掺砂水泥复合土的偏应力—应变关系曲线有明显的峰值,偏应力—应变关系曲线属加工软化型,其残余强度和破坏应变随着围压的增大而增大。通过SEM电镜扫描照片,进一步从微观角度分析了水泥复合土的固化机理。     

胶结砂土力学特性的三维离散元简化分析

离散单元法(DEM)是一种基于非连续介质力学的数值模拟方法,能够有效地分析胶结颗粒材料的宏微观力学响应。本文通过三维离散元商业软件PFC3D,采用其自带微观胶结接触模型BPM,对不同胶结含量和不同围压下的胶结砂土进行常规三轴压缩试验模拟,以分析理想胶结砂土的宏微观力学特性。简化模拟结果表明:与同一初始孔隙比的无胶结试样相比,胶结试样具有更高的剪切强度,试验得到的应力应变曲线表现出明显的应变软化,体变曲线表现为剪胀性;随着胶结含量的增大,胶结砂土试样的峰值强度增大且软化、剪胀程度提高;而随着围压的增大,胶结砂土试样峰值强度增大、剪胀程度减小但软化程度不变。此外,试样的内摩擦角和黏聚力也受到胶结含量和围压的影响。     

城市固体垃圾炉渣的三轴试验研究

炉渣是城市固体垃圾焚烧后的产物,可以代替骨料作为路基垫层材料使用,实现资源的二次利用。为了研究炉渣在路基填筑过程中的强度以及变形特征,对干密度ρ_d分别为1.4, 1.5, 1.6 g/cm³、龄期t分别为3, 7, 14, 28 d的饱和炉渣试样进行不同围压下的三轴固结排水试验,通过Lambe平面方法确定炉渣的抗剪强度参数(黏聚力、内摩擦角)。研究结果表明:在低围压下(100,200 kPa),城市固体垃圾炉渣的应力-应变曲线呈现应变软化特性;随着围压增大硬化特征明显,在高围压下(200,400 kPa)呈现应变硬化特性;炉渣的峰值强度与龄期增加呈现对数关系,即随着时间增长,强度逐渐增加,在早期阶段(14 d以前)强度增长迅速,随后增长速率减缓;黏聚力和内摩擦角随着龄期增加呈现不同的变化趋势,黏聚力随着龄期增加而不断变大,且近似呈现线性增长,而内摩擦角基本保持不变。研究成果可为炉渣的二次利用提供参考。     

石灰改良膨胀土的水稳定性研究

为研究石灰改良膨胀土的水稳定性,以某边坡弱膨胀土及石灰改良膨胀土为研究对象,进行了击实试验、无侧限抗压强度试验和压缩模量试验,并引用其他学者的相关土水特征曲线(SWCC)试验结果,分析了石灰改良膨胀土的水稳定特性。结果显示石灰改良膨胀土的可击实范围比素土宽,且最优含水率和最大干密度随掺灰率的增大分别线性增大和线性减小;石灰改良膨胀土经过1 d的吸湿后,无侧限抗压强度与压缩模量降低幅度最大,之后随着吸湿天数的增加,无侧限抗压强度和压缩模量降低的幅度逐渐减小,最终趋于稳定;经过1次干湿循环后,无侧限抗压强度降低幅度最大,之后随着干湿循环次数的增加,无侧限抗压强度降低幅度逐渐减小。试验后的石灰改良膨胀土强度及模量的衰减程度较素土有了较大幅度的降低,表明石灰改良土的水稳定性有了较大的改善。此外,SWCC的研究表明石灰改良膨胀土的水稳定性得到了较大幅度的提高。     

二灰稳定三峡库区风化砂三轴试验研究

以三峡库区风化砂为研究对象,将其用石灰与粉煤灰质量比为1∶2,1∶3,1∶4的二灰进行稳定加固处理,其中石灰剂量分别为4%,5%,6%,然后进行不固结不排水三轴剪切试验,得到不同二灰掺量下的风化砂抗剪强度指标,并将三轴试验结果与直剪试验结果进行对比分析。结果表明:二灰稳定风化砂试件在不同围压下的应力-应变关系表现为应变软化型;二灰掺量的改变对二灰稳定风化砂内摩擦角的变化影响较小,而对黏聚力的变化影响较剧烈;当石灰的掺入比例一定时,黏聚力随着粉煤灰掺量的增大而增大,而内摩擦角随着粉煤灰掺量的增大呈现先增大后减小的趋势。对比三轴试验和直剪试验结果发现,通过三轴试验得到的黏聚力大于直剪试验得到的黏聚力,但二者得到的内摩擦角相差不大。研究结果可为三峡库区废弃风化砂的再生利用提供参考。