水网密集区粘土路基当量回弹模量的预估分析

基于非饱和土基本理论,利用基质吸力及土水特征曲线的最新研究成果,对受地下水位控制的粘土路基的平衡湿度状态进行了预估分析;同时采用室内重复动三轴试验方法,建立了非饱和粘性路基土动回弹模量的双线性本构经验预估模型。将上述研究成果相结合,创建了综合考虑路基湿度和应力状态的路基当量回弹模量的预估方法,并结合实体工程建立了以地下水位、路基填筑高度为核心的路基当量回弹模量预估方程。通过与试验路上传统测试方法测试结果的对比分析,表明该评价方法具有准确、可靠特点。研究成果从平衡湿度和应力状态耦合控制的角度,对水网密集区粘土路基当量回弹模量的确定提供了新的视角和途径。     

土工格栅加筋碎石土动回弹模量及预估模型试验研究

加筋土路基动回弹模量是加筋土技术在道路工程中的重要设计指标。利用动三轴仪对土工格栅加筋碎石土进行动回弹模量试验,对比分析了含水率、加筋方式、剪切及侧限影响表征量对动回弹模量的影响规律,并回归分析了动回弹模量预估模型参数。研究结果表明：加筋土的动回弹模量随着含水率的提高而降低;土工格栅应布设在土体中的水平剪切变形层位,增加加筋层数或减少层间距,对提高动回弹模量的效果明显;在其他条件不变时,动回弹模量随剪切和侧限影响表征量的增大而增大;NCHRP 1-28A模型参数的回归结果比较理想,该模型可用于对土工格栅加筋土动回弹模量的预测。     

黄土路基回弹模量湿度预估及修正系数确定

为了研究黄土路基湿度与强度的变化规律,调研了大量路基湿度预估模型,结合黄土地区气候环境特征,确定Fredlund&Xing模型作为黄土地区路基湿度预估模型;选取了16种土样做物性参数试验,结合预估模型,得到了黄土路基平衡湿度范围质量含水率为16% ~ 139%,体积含水率为29% ~ 5%;现场实测霍候一级公路、宁夏桃同高速公路以及晋阳高速公路路基平衡湿度,实测值与预估值之差为-1.4% ~ 1.7%;在此基础上,选取7种代表性土样做最佳含水率及平衡湿度情况下的动态回弹模量试验,推荐了山西省黄土路基湿度修正系数,晋北地区修正系数为0.4 ~ 0.5,晋南地区为0.5 ~ 0.6.     

基于人工神经网络的路基土回弹模量预估方法

回弹模量作为路基结构的刚度指标, 是路面结构设计中的重要参数. 为快速准确地获取路基土回弹模量, 本文采用BP神经网络对回弹模量进行直接预估, 以多种群遗传算法对BP算法进行优化, 解决了传统BP神经网络效率低、易陷于局部最优和过拟合等问题. 建立了由10个输入变量、21个隐含层和1个输出变量组成的回弹模量预估方法. 其中, 输入变量包括路基土的物性参数(液限、塑限、塑性指数、细粒含量、最大干密度、最佳含水率)、状态变量(压实度、含水率)和应力变量(围压、偏应力); 输出变量为回弹模量. 结合已有文献中的大量试验数据, 将所建立的优化神经网络方法与现有代表性的预估模型进行对比分析. 研究结果表明, 相比于传统预估模型, 基于多种群遗传算法优化的BP神经网络预估方法在回弹模量预估中具有速度快、泛化能力强和预估精度高等优点.     

初始干密度对风化砂改良膨胀土无侧限抗压强度影响

以三峡库区广泛分布的风化砂来改良膨胀土,通过在膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,变换各自的干密度,然后静压制样,进行无侧限抗压强度试验。研究表明:风化砂可以显著提高膨胀土的无侧限抗压强度;在初始干密度一定时,无侧限抗压强度随着掺砂比例的增加先增大后减小,在掺砂比例为10%时达到最大;风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度与掺砂比例呈良好的多项式关系;风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度随着初始干密度的增加逐渐增大,无侧限抗压强度与初始干密度有很好的二次多项式关系。     

干湿循环下粗粒土回弹模量演变规律及模型预估和修正

借助动三轴试验系统,研究了不同含水率、应力加载路径和干湿循环次数下粗粒土回弹模量的变化规律,采用多种预估模型对模型参数进行统计回归,最终确定Ni模型为粗粒土模量预估模型,并提出了干湿循环修正系数及拟合方程.试验结果表明:回弹模量随含水量的增加呈减小趋势,含水量为4％时对应的回弹模量值最大;当偏应力一定时,围压与回弹模量...     

初始含水率和干密度对膨胀土膨胀力影响的试验研究

不同地区的膨胀土在特定条件下的力学特性具有一定的地域性。试验采用恒体积法测量膨胀土的膨胀力,且用核磁共振技术测量膨胀力稳定后试样的孔隙结构,分析不同初始含水率和干密度对宁明膨胀土膨胀力的影响。结果表明：在中、低干密度状态下,宁明膨胀土的膨胀力随时间的变化呈现快速增长、趋于稳定、缓慢增长、稳定状态4个阶段;在高干密度状态下,宁明膨胀土的膨胀力先快速增长,然后增长速率越来越慢,最终达到稳定状态;用蒸馏水配制土样的初始含水率时,宁明膨胀土的初始含水率越高、干密度越大,配土过程中膨胀能释放越多;孔隙大小直接影响水分子进入土体内部的效率,进而影响膨胀力稳定的时间。     

干密度对重塑红黏土变形特性的影响

为研究不同干密度下红黏土剪切变形特性,采用人工方法制备不同干密度的红黏土试样,进行了重塑红黏土的不排水三轴剪切试验。研究结果表明：饱和重塑红黏土随干密度的增加应力－应变曲线表现出４种不同类型,由弱塑性类型依次向硬化性、强塑性、软化性类型发展,剪切峰值提高;微观孔隙的平均孔径逐渐减小,微观结构从粒斑状结构发展至叠片状,在高干密度情况出现剪切带;分别对不同应力－应变曲线类型进行拟合分析,并讨论了各种曲线类型的数学模型的适用性。     

重庆红粘土的非线性弹性K-G模型研究

以我国三大特殊土之一的红粘土为研究对象 ,在对取自重庆地区某施工现场的红粘土———重庆红粘土一系列的试验基础上 ,运用“土的本构关系图象程序”对重庆红粘土进行了非线性弹性K -G模型的研究 ,确认该模型符合重庆红粘土应力 -应变关系的本构模型 ,并提供了工程数值分析和计算所需的模型参数。     

相对密实度对砾砂初始切线模量的影响

针对基坑施工过程中周边土体由于受到扰动而发生结构性变化,致使土体强度和变形特性改变这一问题,选取典型砾砂进行不同围压下的三轴固结排水剪切试验,得到砾砂DuncanChang模型的相关参数.探讨了砾砂的初始切线模量Ei对相对密实度D_r的影响规律,并应用数学手段对与Ei有关的无量纲参数K和D_r的关系进行拟合.结果表明,相对密实度Dr对砾砂的强度和变形特性有着重要影响,ln K与D_r大致呈二次函数关系.     

非饱和土动剪模量与阻尼比影响因素试验

为指导北京某航天着陆冲击试验床的快速铺设,借助DRNEVICH LONG-TOR型共振柱仪开展了若干组试验,研究了含水率、干密度、围压对动剪切模量与阻尼比的影响。试验结果表明:含水率较小时,动剪切模量随含水率增大而增大,而阻尼比无明显变化;干密度增大,动剪切模量增大,阻尼比有减小的趋势;围压增大,动剪切模量增大,阻尼比有减小的趋势。对12组试验结果进行拟合表明,阻尼比与动剪切模量比之间存在很好的线性关系。同时,通过与前人研究对比表明,不同土体其动力特性不同,因此在着陆场地铺设前对土体动力特性进行研究很有必要。     

粘土永久变形预估模型试验与仿真研究

路基永久变形影响沥青路面的车辙,经详细分析推荐出路基土永久变形试验方案,对粘土进行了重复加载动三轴试验,建立了塑性应变和荷载作用次数之间的关系式,使用最小二乘法拟合出该式中的系数与含水量和回弹模量之间的回归公式.采用扩展的Drunker-prager土体本构模型,对于粘土重复加载动三轴试验进行了有限元仿真.试验曲线或有限元仿真曲线与预估模型均比较吻合,相关系数R2均在0.99以上;模型参数的回归公式的相关系数R2最小值为0.53,大于临界值0.50.分析结果表明:建立的粘土永久变形预估模型可靠性较高,可以用有限元仿真来代替部分室内重复加载动三轴试验.     

基于Verhulst模型的软土路基沉降预测

目的为提高软土路基的工后沉降量预测精度,给设计和造价控制提供反馈信息.方法在深入分析沉降发生发展规律的基础上,引入Verhulst模型,采用改进的曲线拟合的经验计算方法,挖掘施工期的实测数据所蕴含的信息.结果计算表明:该方法拟合误差小,后期沉降预测准.结论在模型参数的反演上运用改进的非线性拟合算法,可避免常用的灰色建模方式下的理论缺陷和其他处理方法的弊端;实例分析表明,本方法的适应性较好,预测精度也有所提高.     

L-V模型在软土地基沉降预测中的应用

为了提高软土地基沉降模型的预测精度,将现有的Logistic模型和Von - Bertalanffy模型进行叠加,提出了L-V模型,并利用Origin拟合软件对模型参数进行求解.将该模型应用到软土地基沉降预测中,并与Logistic模型和Von - Bertalanffy模型比较.结果表明L-V模型全过程沉降预测的拟合...     

含水率和颗粒级配对稍密碎石土抗剪性能及地基承载力的影响

碎石土因特殊的工程特性而被科研人员关注,但对大粒径、粉质粘土填充、稍密状态下碎石土的力学性能涉足较少。根据该类型碎石土特点及大量勘察结果配置出两种比较典型级配的稍密碎石土,通过大型直剪试验仪测定了不同含水率状态下碎石土试样的抗剪强度,绘制剪应力与水平位移的关系图,通过一元回归得出稍密碎石的抗剪强度指标c、φ值,分析了不同含水率、不同级配对稍密碎石土抗剪性能的影响。结果表明：随着含水率的增大,碎石土粘聚力总体呈减小趋势,但变化趋势具有显著的阶段性且和粉质粘土的含量有关,含水率变化对碎石土内摩擦角的影响较小。用规范推荐方法计算了该类型碎石土地基承载力,并与地方规范经验取值和勘察工程实践取值进行了对比,结果表明：含水率对地基承载力影响较大,且与碎石土填充物的粉质粘土含量有关,粉质粘土含量越高,承载力影响越大。     

L—V模型在软土地基沉降预测中的应用

为了提高软土地基沉降模型的预测精度,将现有的Logistic模型和Von—Bertalanffy模型进行叠加,提出了L—V模型,并利用Origin拟合软件对模型参数进行求解。将该模型应用到软土地基沉降预测中,并与Logistic模型和Von—Bertalanffy模型比较。结果表明L—v模型全过程沉降预测的拟合程度最高,达到0．9978;沉降后期L—V模型的均方根误差（RMSE=1．512）小于Logistic模型（RMSE=2．930）和Von—Bertalanffy模型（RMSE=3．624）的均方根误差,其预测值更加接近观测值。     

水泥复合土的压缩模量试验

为了改善水泥复合土的力学特性,在水泥复合土形成时添加了膨润土和粉煤灰,设计了水泥复合土的配合比;采取正交试验方法,进行了水泥复合土的压缩模量试验;利用极差分析和方差分析的方法研究了水泥掺量、膨润土掺量和粉煤灰掺量对水泥复合土压缩模量的影响.结果表明:随着水泥掺量的增加,水泥复合土的压缩模量逐步增大,而随着膨润土掺量和粉煤灰掺量的增加,水泥复合土的压缩模量均逐渐降低.水泥掺量对水泥复合土压缩模量的影响最大,膨润土掺量的影响次之,粉煤灰掺量的影响偏小.     

植被恢复过程中芒萁对侵蚀红壤碳氮库的影响

选择未治理地、治理10 a与30 a的马尾松林为研究对象,对比林下有芒萁覆盖(MQ)与林下裸露地(CK)土壤碳氮储量的差异.结果表明,未治理地芒萁覆盖度和生物量均很低,治理10 a和30 a的马尾松林下芒萁覆盖度和生物量显著增加.各林地芒萁覆盖下的土壤(1 m)有机碳、氮储量均显著高于林下裸露地(P<0.05);治理10 a和30 a马尾松林土壤有机碳、氮储量分别比未治理地增加了153%和296%、24%和101%;治理后芒萁覆盖下的土壤有机碳积累快于氮的积累,总体上芒萁覆盖的土壤C/N均高于林下裸露地.以上结果显示了芒萁对侵蚀红壤区土壤有机碳的恢复和氮素积累具有重要影响.     

干密度对土工格栅与膨胀土界面拉拔性状的影响

采用高密度聚乙烯(HDPE)单向土工格栅与聚脂(PET)双向土工格栅,以及南水北调中线工程新乡段的膨胀性泥灰岩风化土,在填土尺寸为600 mm×600 mm×600 mm的大型叠环式剪切仪上进行拉拔试验,研究了干密度对土工格栅与膨胀土界面拉拔性状的影响.结果表明:干密度较大时,土工格栅刚体平动及其速率增大时的拉拔力较大,峰值拉拔力较大,峰值时土工格栅的变形量较大;干密度较大时,筋土界面摩阻力-相对位移曲线更偏于弹塑性特征,其界面切向刚度较小;干密度对界面似摩擦角的影响显著,而对似粘聚力的影响较小.     

Dynamic elastic modulus of cement paste at early age based on nondestructive test and multiscale prediction model

This paper introduced a nondestructive testing method to evaluate the dynamic elastic modulus of cement paste. Moreover, the effect of water-cement ratio and conventional admixtures on the dynamic elastic modulus of cement paste was investigated, in which three kinds of admixtures were taken into account including viscosity modifying admixture （VMA）, silica.fume （SF）, and shrinkage-reducing admixture （SRA）. The experimental results indicate that the dynamic elastic modulus of cement paste increases with decreasing water-cement ratio. The addition of SF increases the dynamic elastic modulus, however, the overdosage of VMA causes its reduction. SRA reduces the dynamic elastic modulus at early age without affecting it in later period. Finally, a multiscale micromechanics approach coupled with a hydration model CEMHYD3D and percolation theory is utilized to predict the elastic modulus of cement paste, and the predictive results by the model are in accordance with the experimental data.