花岗岩残积土压实强度的试验分析

为了解花岗岩残积土在压实度变化时的强度特性,采用室内击实试验,测得花岗岩残积土的最大干密度,在三种特殊含水率状态下,按照比例制备不同压实度试样,进行直剪固快试验,探讨压实度大小与抗剪强度的关系。试验结果表明:(1)花岗岩残积土在压实度较小时,剪切值随着位移的变大而增长。含水率较小时,压实度越大,剪切值越容易出现峰值后减退,发生脆性破坏;(2)花岗岩残积土在相同含水率下,随着压实系度的增大,摩擦角和粘聚力也逐渐增大;(3)在等压实度下,含水率对直剪固快的摩擦角影响不明显,但是对粘聚力的影响极为显著。     

酸性溶液浸泡下原状黄土物理力学特性试验研究

黄土中存在大量碳酸钙胶结物,该胶结物对黄土力学性状的影响很大。采用浓度为0.1,1和2 mol/L的盐酸溶液,开展了原状黄土试样的浸泡试验,测定了不同时间浸泡溶液中钙离子的浓度,开展了经不同时间浸泡土样的颗粒分析试验、固结试验及剪切试验,分析了酸性溶液浸泡下原状黄土力学特性及其变化规律。试验表明：黄土中胶结物主要是以粒径小于0.01 mm的颗粒存在,在酸性溶液浸泡作用下,土中钙质胶结物逐渐被溶蚀,试样中细小颗粒逐渐减少,尤其是颗粒直径小于0.005 mm的含量明显减少,浸泡液酸性越强,土体中钙质胶结物溶蚀的速度越快并且溶蚀得越充分。胶结物在土体中的作用主要是连接骨架颗粒,因此,胶结物对土体的黏聚力影响较大,而土体内摩擦角受胶结物溶蚀的影响不明显。经盐酸溶液浸泡后,试样的黏聚力随浸泡时间延长持续降低,浸泡60 d后,土体的黏聚力逐步趋于稳定。经0.1,1,2 mol/L盐酸溶液浸泡120 d后,试样的黏聚力分别降低约47%,63%,87%,且呈现出浸泡液酸性越强,黏聚力减少越多的情形。胶结物的溶蚀引起土体孔隙增加,压缩系数增大。随着胶结物的减少,土体的快剪应力-应变关系逐渐由应变硬化型向应变软化型转变。     

花岗岩残积土抗剪强度的尺寸效应研究

针对花岗岩残积土原状样、重塑样和剔除粒径大于5mm颗粒的重塑样,分别进行小型、中型和大型3种不同直径试样的三轴固结不排水剪切试验,研究了不同试样尺寸下花岗岩残积土的应力-应变特性,探讨了颗粒大小和试样尺寸对花岗岩残积土应力-应变特性及抗剪强度的影响。研究表明:不同尺寸大小的试样所测定的应力-应变关系相似,但量值大小有差异;存在超粒径颗粒会造成土样的有效粘聚力偏高,有效内摩擦角偏低;当不存在超粒径颗粒时,随着试样尺寸的增加,土样的有效粘聚力增大、有效内摩擦角减小,且其变化趋势具有线性规律,总粘聚力减小、总内摩擦角增大;总体来说,粘聚力变化较大,内摩擦角变化较小。     

柔性壁酸渗透条件下花岗岩残积土力学特性试验研究

自然条件下的残积土经酸雨侵蚀,发生化学-力学耦合作用。酸污染残积土性状与土颗粒特征、粒间胶结物和污染浓度、粒间液体介质等有关。三轴柔性壁渗透法通过模拟真实的土体固结应力状况,利用一定渗透压使酸液在土体内部渗流,有效模拟酸雨的淋滤作用,该方法可以精准控制及检测围压、渗透压、及渗透时间等参数。完成酸液渗透试验之后,利用三轴仪检测酸渗透试样的抗剪强度,同时收集过滤处理的酸液对花岗岩残积土试样进行三轴柔性壁渗透试验,可模拟酸雨加速侵蚀过程,反映残积土在长期酸雨作用下的力学特性规律。试验结果表明：渗透液pH值降低加快残积土渗透系数衰减,渗透系数随反应时间呈幂指数衰减;利用原子光谱分析法检测渗透液Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺浓度,发现随着渗透液pH值降低,渗透流量和渗透液离子浓度减小;不同酸渗透条件下花岗岩残积土重塑样的不排水剪切试验应力应变曲线呈应变硬化,有效偏应力峰值大小依次为：pH1>pH7>pH3,超静孔隙水压力变化随轴向应变增大呈现先增大而后逐渐减小的趋势,黏聚力随着渗透液pH值升高,渗透时间增长而降低。柔性壁...     

W-OH材料对花岗岩残积土崩解特性的影响

花岗岩残积土在遇水后极易发生崩解劣化现象,从而诱发崩塌、滑坡及冲蚀等地质灾害,影响道路、桥梁及隧道工程等施工进展,对人们的生命财产构成威胁。基于此,以花岗岩残积土为研究对象,通过室内崩解试验,研究了W-OH（改性亲水性聚氨酯）的溶液浓度和喷洒量对花岗岩残积土崩解过程、崩解率及崩解速率等崩解特性的影响。结果表明：经W-OH溶液在花岗岩残积土表面喷洒处理后,通过产生对土颗粒的胶结包裹作用和凝结固化后生成多孔弹性薄膜的约束作用,能有效改善花岗岩残积土的抗崩解性;W-OH溶液对花岗岩残积土抗崩解性的提升程度,总体上和W-OH的溶液浓度和喷洒量呈现正相关关系;随着WOH溶液浓度和喷洒量的增加,花岗岩残积土完全崩解的时间逐渐延长,崩解速率逐渐降低。研究成果可为W-OH材料改良花岗岩残积土的实际工程应用提供借鉴和参考。     

含水率和干密度对残积土抗剪强度参数的影响

在分析闽东南地区花岗岩残积土物理力学特性的基础上,对3类非饱和残积土的含水率(ω)和干密度(ρ_d)与抗剪强度指标(c、φ)进行相关分析,建立了针对闽东南地区花岗岩残积土含水率和干密度与抗剪强度指标之间的经验公式。研究结果表明:粘聚力的对数与含水率呈负相关,随着含水率的增大,残积土黏聚力总体呈减小趋势;内摩擦角在含水率增大过程中具有非线性衰减的趋势,且集中在一个范围内变化;3类残积土在高密实度下的ω~φ具有峰值点,土体密实度对粘聚力的影响可用线性正相关来反应;一般情况下,干密度值越大,残积土粘聚力值和内摩擦角也越大。利用建立的经验公式,可为花岗岩残积土边坡的勘察、设计和施工过程中土性参数的合理选取及可靠性分析提供参考。     

花岗岩残积土的水泥处治实验研究

对花岗岩残积土试样进行水泥浆处治初步实验研究,经处治后的花岗岩残积土,其抗崩解性能显著改善,浸泡在水中数日不会崩解;同样其抗压强度也得到显著提高,当水泥掺量大于10%之后,试块强度反而随着水泥掺量的增加而降低;浸水后的试块,其强度基本是随着水泥掺量的增加而增大;未浸水试块强度基本呈随水灰比增大而降低的趋势,而水灰比及养护龄期对浸水试块的强度影响不明显。     

干湿循环作用下花岗岩残积土性能劣化及边坡稳定性分析

对不同含水率花岗岩残积土进行了室内抗剪试验,探讨分析干湿循环作用下不同含水率花岗岩残积土的抗剪强度指标的衰减机理和规律,结果表明:含水率越高,初始粘聚力和内摩擦角呈线性降低;随着干湿循环次数的增加,粘聚力呈指数型函数降低,干湿循环对内摩擦角的影响不大;强度衰减曲线符合"S"型曲线,强度损失主要集中于前5次干湿循环。基于研究结果,结合某边坡工程,对花岗岩残积土边坡在降雨和非降雨情况下的稳定性进行分析,结果表明:降雨会加剧花岗岩残积土的损伤劣化累积,导致边坡稳定性迅速降低,干湿循环4次后,安全系数低于1,而在非降雨情况下,经历10次干湿循环后,安全系数仍然大于1。     

花岗岩残积土抗剪强度指标取值影响的研究

实际工程中花岗岩残积土抗剪强度指标的取值存在较大不确定性,主要受取样过程的扰动以及试验条件差异的影响。通过控制土样采取方法、采样器规格以及试验加载级数等条件,笔者系统开展了花岗岩残积土直剪试验及原位直剪试验,对比试验结果后发现,重锤少击法比回旋钻进法对原状试样扰动更小;较大直径的取土器比较小直径的取土器对土样扰动更小。同时也研究了不同加载级数对花岗岩残积土原位直试验以及室内直剪试验抗剪强度指标取值的影响,发现随着加载级数的增加,花岗岩残积土的粘聚力随之增加,而内摩擦角随之减小。最后,根据试验研究结果提出了工程实际中花岗岩残积土抗剪强度指标取值的建议方法。     

海岸带花岗岩残积土三轴试验尺寸效应研究

随着海洋工程建设深入开展,掌握海洋地质条件下土体的工程特性越发显得重要。本文针对福建平潭地区海岸带的花岗岩残积土,开展了试样直径分别为39.1mm、61.8mm和101mm的常规三轴固结不排水剪切试验,初步探讨了不同试样尺寸对花岗岩残积土的应力-应变特性以及强度的影响。研究结果表明,试样尺寸小的花岗岩残积土三轴试样,其应力应变曲线峰值强度大于尺寸较大的试样;同时,花岗岩残积土的抗剪强度指标也随着试样尺寸的减小而增大。因此,实际工程应用中应注意试样的尺寸效应。     

酸污染黄土强度指标及电阻率评价研究

为利用电阻率特征反演酸污染原状黄土的强度指标特性,以评价不同程度污染黄土场地的工程性能。以蒸馏水为基液制备了不同污染状态的黄土试样,通过二相电阻率法测试了盐酸、硝酸和硫酸污染黄土的电阻率特征,并采用直剪试验得到了污染黄土的抗剪强度变化规律,进一步联系了电阻率与抗剪强度指标间的定量关系。试验结果表明：酸污染原状黄土的剪应力■剪应变曲线总体呈现应变硬化型变化;随着盐酸和硝酸污染浓度的增加,污染土抗剪强度弱化,电阻率减小;随硫酸污染浓度的增加,污染土抗剪强度增加,电阻率增加。同时,以污染浓度为中间变量进行关联,发现抗剪强度与电阻率呈较好的正相关性。建立酸污染土电阻率及黏聚力和污染浓度的模型关系,可以较好地表征3个参数的正相关关系。最终在硬化型曲线讨论的基础上提出了考虑酸污染溶液浓度影响的剪应力■剪应变曲线预测公式,并通过对抗剪强度黏聚力指标及电阻率参数的分析,初步建议了利用电阻率特征评价原状黄土受酸污染程度的等级标准。     

酸碱污染重塑粉质黏土的塑性及其与力学特性的关系

酸碱溶液会显著改变黏性土的力学特性因而在污染土的研究中备受关注。通过室内试验,详细研究了硫酸、盐酸和氢氧化钠污染重塑粉质黏土的现象、孔隙水离子成分以及土的塑性、压缩性和强度的变化规律。从孔隙溶液的pH值、离子交换以及土的结构三方面解释了硫酸和氢氧化钠污染土塑性增大、盐酸污染土塑性减小的机理。给出了这3种污染土的力学特性与塑性指标之间的关系,并与一些用于非污染重塑土的经验公式进行了对比。发现这3种酸碱污染土均表现出一定的结构性,尽管结构性形成的机理并不相同,但均导致压缩性增大,适用于非污染重塑土的经验公式会低估这类污染土的压缩性。研究发现这种低浓度的污染土的结构性不足以改变不排水抗剪强度cu与液性指数IL之间的关系,因而其强度可以大致通过未污染土的cu–IL关系来预测。     

水化学作用对砂岩力学性质影响试验研究

水化学作用对岩体工程稳定性具有重要影响。本文简要综述了水化学作用对砂岩单轴、三轴、直剪试验力学参数的影响和对砂岩破裂及裂纹扩展过程的影响。综合分析表明:不同水化学溶液对砂岩力学参数影响程度顺序如下:pH值1~3的酸性溶液> pH值11~13的碱性溶液> pH值4~6的酸性溶液> pH值8~10的碱性溶液>中性溶液>蒸馏水;经过不同水化学作用后,砂岩的单轴抗压强度下降程度均在24%以上,蒸馏水对砂岩弹性模量的影响要大于碱性溶液;随着围压增大,水化学作用下砂岩三轴抗压强度下降程度呈减小趋势;水化学作用下,通过三轴压缩试验得到的砂岩粘聚力下降范围为8.96%~38.05%,内摩擦角的下降范围为1.26%~6.51%,直剪试验得到的砂岩粘聚力下降范围为9.52%~17.23%,内摩擦角的下降范围为3.52%~14.90%;水化学作用提高了裂纹的扩展速度并使其扩展方式趋于复杂化。     

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。     

筋箍碎石桩复合体抗剪性能研究

筋箍碎石桩复合体抗剪性能对其稳定性分析至关重要。文章采用大型直剪仪,开展多组单根筋箍碎石桩及桩周土形成的复合体的直剪试验,深入分析了法向应力、桩周填土性质、筋材抗拉强度等因素对复合体抗剪性能的影响。试验结果表明：筋箍碎石桩复合体的抗剪强度大于普通碎石桩复合体,且筋材抗拉强度越大,加筋效果越明显,复合体抗剪强度的提高幅度越大;当桩周为砂土时,砂土相对密实度对复合体抗剪性能影响较小;当桩周为黏土时,黏土含水量越高,筋箍碎石桩复合体的抗剪性能越低。筋箍碎石桩复合体可能出现筋材胀裂破坏、筋材剪断破坏及桩身弯扭破坏等3种受剪破坏模式。此外,筋箍碎石桩复合体的抗剪强度可采用面积置换率法计算。     

不同剪切速率下滑带土强度特性及孔隙分形特征研究

滑带土的抗剪强度和微观结构的变化与滑坡岩土体的稳定性具有密切的联系.本文开展了不同剪切速率下粘性滑带土的环剪试验和核磁共振试验,从宏观与微观的角度分析了滑带土在不同剪切速率下的残余强度特征及微观孔隙的分形特征.研究结果表明:滑带土的残余强度随剪切速率的增加呈指数函数减小;剪切后试样内部孔隙的总体积随剪切速率的增加而降低...     

粘性土剪切带破坏研究

压实粘性土是静水压力和应变率相关性材料,在低围压下表现出软化现象,在高围压下表现出硬化现象.在同一含水率,不同围压下粘性土随周围压力的增大,同一轴向应变所对应的偏应力也越大;压实度一定时,含水率越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,粘性土的抗剪强度越弱;含水率一定时,压实度越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,抗剪强度也越大.利用TSZ10-1.0型应变控制式三轴仪,对四川绵阳地区粘性土进行了常规三轴压缩试验,研究了不同围压和含水率下粘性土的应力-应变关系、抗剪强度指标,并对粘性土的剪切带破坏进行了拟合分析.     

基于大型直剪试验的高炉矿渣粉煤灰混合料力学特性研究

依托包钢新体系2 250 mm热轧车间的地基处理工程对混合料的力学特性进行研究;借助大型直剪仪对不同围压和含水率的混合料进行直剪试验,分析了混合料在不同条件下的抗剪强度、力学参数以及从混合料剪切“翻滚 跳跃”现象的角度对相应的剪应力 剪切位移关系曲线上下波动情况进行分析;通过线性回归分析得到含水率与粘结力和内摩擦角的关系曲线。结果表明:当含水率相同时,随着法向应力的增加,混合料的抗剪强度峰值逐渐增大;相同法向应力作用下,随着含水率的增加,混合料的抗剪强度逐渐降低;随着含水率的增加,粘结力和内摩擦角逐渐降低,并且含水率的变化对粘结力的影响程度较内摩擦角大;当剪切位移处于试样长度的1/60~1/10时,剪切“翻滚 跳跃”现象最为明显,相应的剪应力 剪切位移曲线所出现的上下波动幅度也最大。     

水泥加固酸污染土无侧限强度特征

污染土是利用水泥固化处理后,土体的强度得到提高。针对该项技术,采用水泥固化法处理酸污染土,通过两种试验方案,对水泥加固酸污染土的无侧限抗压强度特性进行研究。试验所用酸污染土用浓硫酸配置人工制备而成,并考虑了不同水泥掺量、不同硫酸浓度和不同龄期对水泥加固酸污染土强度的影响。试验表明:水泥固化酸污染土的强度与水泥掺量和硫酸含量有密切关系,二者共同作用决定其强度的变化。在一定硫酸浓度(2~16g/kg)条件下,伴随硫酸含量的升高,水泥掺量较低时,无侧限抗压强度整体呈明显下降的趋势;水泥掺量较高时,无侧限抗压强度呈缓慢上升的趋势。随着水泥掺量提高,土样的无侧限抗压强度达到峰值时所对应的硫酸含量也逐渐变大。     

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.