扰动土样制备方法研究

基于扰动土样开展土工试验是常见手段,扰动土样制备方法主要有击样法、击实法和压样法等,但不同方法对试验结果有何影响目前研究较少。文章采用击实法和压样法进行了粉质黏土扰动土样制备,考虑了含水率、干密度控制指标,探讨了不同方法下指标与目标值的差异性,结果表明:两种制样方法制得土样含水率、干密度与目标值差值均满足规范中误差范围,验证了采用油压千斤顶制成的制样器械进行压样法的合理性。     

土结构性对预压软基稳定性影响分析

原状土一般都具有结构性,温州软土的结构性试验表明,其固结不排水强度线为折线型,受到扰动后不排水强度会明显降低,土结构性对软基的强度增长和不排水强度均有较大的影响.给出了考虑结构性影响的强度增长和稳定计算方法,分析了土结构性对软基稳定的影响程度,算例表明影响显著.     

软土地基上堤防稳定性研究

完成了2组土工离心模型试验,分别研究了淮河入海水道软土段堤防在竣工期和水位骤降期的稳定性及其破坏机理。由于无法从原型取到大尺寸具有代表性的原状土试样,因此,将取自原型地基土层和堤身土体的扰动土样重塑后制备成软基和堤身,并控制其不排水剪强度与原型一致。为了测定原型堤防的稳定安全系数,对模型堤防进行了破坏性试验,即让模型承受超出设计加速度水平的离心力作用,直至出现明显的失稳滑动迹象,由此测得软基上堤防的极限高度,同时根据堤防剖面位移矢量确定滑弧所在位置。试验结果表明,在竣工期软基上堤防的破坏为滑弧穿过软土层的深层滑动,而在水位骤降期,破坏面在堤防堤身中形成,随后向深处发展。由此可知,软土地基上堤防稳定性主要为软土层的承载能力所控制,同时在一定程度上也受到水位骤降的影响。鉴于原型堤基天然软土存在结构性,建议在今后的离心模型试验中能够考虑这种结构性的相似问题及其模拟途径。     

土样扰动影响的评价及其先期固结压力的确定

本文在引进扰动特征量的基础上,建议一种评价受扰动土样的性质的分析方法。根据土样扰动对土的e-logp压缩曲线的影响,提出了一个能描述受到不同程度扰动土的压缩曲线的数学模型,并据此建立了利用扰动和重塑样压缩试验的结果来估算“不扰动土”（即理想土样）先期固结压力p_c的方法。通过四个场地土的试验结果验证,它对于大多数粘性土是适用的,估算的p_c值及修正后的压缩曲线可以为分析其它土工问题提供有用的数据。     

软土结构性定量化参数研究

土结构性研究的根本任务是寻找能全面反映土在应力作用下结构破损规律的定量化指标。对黄石、漳州、青岛地区软土进行单向与等向压缩试验,分析结构性土的压缩特性,探讨了不同试验条件对软土结构性的影响,结果表明:当压力低于结构屈服压力时,主要是初始结构的自我调整过程,结构存在少量的破损,压缩性较小;当压力大于结构屈服压力时,结构大量破坏,除了颗粒间的滑移,还伴随结构的塌陷,压缩性大大增加;重塑样在压缩过程中压缩性变化不大,这是由于重塑样已失去了结构性的影响。根据土样在压缩过程中结构破损情况提出了一个新的判别结构性强弱的定量化参数—结构破损系数,该值可通过AutoCAD软件简单获取,便于推广。利用该方法判别试验土样中结构性最强的为青岛软土,黄石软土次之,漳州软土最弱。最后利用结构破损系数解释了不同扰动程度对压缩曲线的影响。     

土样扰动对低塑性软粘土影响的试验研究

对由Sherbrooke块状取土器、挪威的54 mm标准活塞取土器和日本的75 mm标准活塞取土器所取得的土样进行了一系列三轴压缩和固结等对比试验.试验结果表明,块状土样的质量明显优于活塞土样,且土样扰动对低塑性粘土的影响很大.详细描述和分析了试验结果,对最易受扰动影响的土性参数进行了评估,并据此提出了一种评估土样扰动性大小的新标准.     

无粘性土三轴试验初探

对三轴试验的影响因素进行了初步探讨,并对现行无粘性土扰动样的制备、饱和方法进行分析总结。     

土结构性对预压软基稳定性影响分析

原状土一般都具有结构性 ,温州软土的结构性试验表明 ,其固结不排水强度线为折线型 ,受到扰动后不排水强度会明显降低 ,土结构性对软基的强度增长和不排水强度均有较大的影响。给出了考虑结构性影响的强度增长和稳定计算方法 ,分析了土结构性对软基稳定的影响程度 ,算例表明影响显著     

模型试验软土层制备方法研究

制备均匀软土层是进行土工模型试验的关键步骤.一般情况下,模型试验用土量较大,软土层需要通过重塑的方法制备.本文探讨了利用真空堆载预压制备模型试验软土层的方法.通过在模型试验箱内铺设塑料薄膜和排水板可以控制土层的排水路径,改善以往制土土层边界的“硬壳层”效应,消除以往土层“夹心软土”的现象.根据箱内土层强度测试结果,在土层的不同深度选择性的插设排水板,可以有效地协调箱内土层强度的增长速度,改善土层强度的均匀性.     

软土变形时效特性的试验研究

软土变形的重要特征为具有时效性,这将导致软土工程的工后沉降。根据实际工程需要,采用原状土样和扰动土样对软土变形机理进行了一系列室内试验,包括软土的应力–应变特性、固结效应、次固结特性、蠕变特性等。通过试验成果系统分析可得:(1)初始固结度对应力–应变关系的影响;(2)次固结系数与固结压力的关系以及应力历史对次固结系数的影响;(3)次固结系数与压缩指数的关系;(4)排水蠕变和不排水蠕变的变形特征;(5)蠕变变形的影响因素和降低蠕变效应的技术路径等。研究结果表明:软土变形的时效性产生于固结特性和蠕变特性的耦合效应,土体的变形过程实际是固结和蠕变共同作用的过程,任一时刻两种变形在总变形中所占比例取决于多种因素,其中最重要的是应力水平和排水条件。     

扰动土-结构接触面抗剪强度特性试验研究

针对地下空间开发等原因引起的扰动土-结构接触面抗剪强度特性,制备了干密度、孔隙比、含水率和饱和度4类物理性质指标变化的扰动土样,在传统应变控制直剪仪上通过改进的试验方案,探究扰动土与粗糙、光滑和极光滑3类粗糙度接触面的抗剪强度变化规律。试验结果表明,对各类粗糙度接触面,抗剪强度及外摩擦角,均随含水率、孔隙比、饱和度的增大而非线性减小,而随干密度的增加而非线性增加,其中含水率在10%～15%或饱和度在40%～50%范围时改变显著。对于极光滑接触面,抗剪强度及外摩擦角受土的扰动影响微小,基本可以忽略。试验结果为扰动土-结构接触面抗剪强度规律和扰动土-结构相互作用的进一步研究提供了试验依据。     

软土地区基坑与管桩施工的技术协调

软土地区基坑与管桩施工,与土方挖运有着极大的互动影响,必须针对软土地质、基坑约束特点、土方挖运等诸多因素来综合考虑问题。挖运土方的部署及技术措施,都应着力于施工技术协调,控制施工进度和施工荷载,避免沉桩挤土应力释放过快,合理控制土体位移与应力消散,保证桩基质量和挖土进度。一味追求进度,投入大量机械设备抢进度,造成质量问题反而影响进度,欲速则不达。     

水对库区路基不同密实度碎石土的弱化试验分析

准确测定不同含水率不同密实度下的碎石土抗剪强度参数是碎石土路基稳定分析的重要前提,选取受库水影响的公路路基碎石土土样,进行了不同试验条件下的碎石土室内直剪试验。结果表明：碎石土粘聚力随碎石土中细粒土含水量的增加呈先增加后减小的现象,而内摩擦角则随细粒土含水量的增大呈现初始缓慢降低,而后急剧减小的趋势。若制备土样时的预压力值不同,特别是该预压力值小于直剪试验时对土样施加的正应力值时,试验拟合所得的抗剪强度参数值会受到其影响,表现有所差异。     

初始主应力方向对饱和粉土不排水剪切特性的影响

利用“土工静力–动力液压–三轴扭转多功能剪切仪”,针对山东东营原状饱和粉土和采用 3 种初始成样含水率夯击法制备的重塑饱和粉土,在初始平均主应力为 100 kPa ,初始中主应力系数为 0.5 ,初始偏应力比为 0.433 ,初始主应力方向角分别为 0 °, 30 °, 45 °, 60 °, 90 °的非均等固结条件下,保持平均主应力和中主应力系数恒定进行了应力控制式不排水静力扭剪实验。着重探讨了初始主应力方向和初始成样含水率对粉土应力–应变关系、孔隙水压力变化与有效应力路径等的影响。实验结果表明：初始主应力方向对原状粉土和重塑粉土的变形与强度特性的影响程度有所不同;初始成样含水率对饱和重塑粉土的变形及强度特性具有显著影响。     

温州煤场软土结构性试验研究

以温州发电厂 2 # 、 3# 煤场工程为背景 ,通过现场静探、十字板试验和室内试验 ,分析煤场软土的工程特性、软基十字板强度及其排水板施工扰动影响 ;从各项试验的结果出发 ,探寻温州软土的结构性在试验中力学性状上的体现 ,指出三轴试验中结构性土样破坏的新规律 ,最后提出确定结构屈服应力、原位压缩曲线的新方法     

滨海软土地层人工冻土蠕变试验研究

天然岩土通过人工冻结,其各项力学性能都会发生变化,为了更好地研究滨海软土地层人工冻土的蠕变性能,本文对福州地铁2号线各车站典型地层做了系统针对性试验研究。针对原状土样,在尽量减小扰动情况下,进行室内冻结试验,根据试验可得:相同温度下含水量较小的冻结土单轴抗压强度更大;当仅考虑非稳定蠕变阶段和稳定蠕变阶段时,蠕变可以用方程ε=Aσ~Bt~C描述。     

非饱和土体在开挖扰动和降雨入渗影响下的稳定性理论与应用

结合国家自然科学基金重点项目<受施工扰动影响的土体环境稳定理论与控制方法>,以基坑工程作为研究的工程背景,系统地研究了开挖扰动和降雨入渗对非饱和土工程性质和工程稳定性影响.将开挖扰动对土体的影响用应力路径的变化来反映,通过模拟应力路径变化的三轴试验,研究了开挖扰动对土的工程性质的影响,为了提示土样受开挖扰动后工程性质发生变异的原因,在电镜下观察了开挖扰动土样的微观结构,结合具体的基坑工程研究了开挖扰动对土体工程稳定性的影响.主要研究结论是1.开挖扰动对土体的强度参数有明显的影响,但对内磨擦角φ值的影响更为明显.2.电镜观察结论表明(1)原状土一般为架空结构或骨架结构,结构疏松,颗粒之间呈点结触或者接触程度较差,粘土矿物胶结,整个界面比较平稳,无明显折段或错动痕迹.(2)开挖扰动后土体的原始结构受到损伤,颗粒之间的胶结物(粘土矿物)发生不同程度的破裂、断开或错动,局部胶结差的地方,原来胶结在一起的颗粒被撕裂断开.(3)微观结构的损伤是导致土体强度降低的内因,造成这种损伤的关键因素就是基坑开挖后边坡土体内应力场的变化,电镜照片有助于从微观角度揭示受开挖扰动影响的土体强度降低的本质.3.针对具体工程的计算结果表明开挖扰动对边坡稳定性的影响幅度大约在10%左右,当边坡安全储备比较大时,开挖扰动的影响尚不至于造成边坡失稳,但是在边坡安全储备不大且在降雨等其他不利因素的共同作用下,开挖扰动的影响就不能忽略.依据非饱和土的强度理论和常规的边坡稳定性分析方法,建立了分析非饱和土边坡稳定性的计算模型和计算程序。非饱和土基质吸力与土体含水量有着密切的关系,降雨入渗是导致土体含水量发生变化的一个主要因素。现有的非饱和土工程设计理论主要沿用饱和土的理论,基本不考虑含水量的变化对工程稳定性的影响。论文运用非饱和土壤水分运动的基本理论,结合北京地区的降雨特征和地下水位特点,以含水量作为控制变量建立了降雨入渗的一维数学模型,在计算模型中通过变换上边界条件,考虑了降雨过程中土壤入渗能力的变化,采用有限差分法编制了计算程序,可以求解给定降雨条件的边坡土体瞬态含水量的数值解,根据试验确定的土-水特征曲线,计算了降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响,系统地讨论了降雨强度、持续时间、土壤初始含水量和土的渗透系数等参数与边坡稳定性的关系。     

软土地区复合土钉支护的变形控制研究

从软土地区复合土钉支护的变形机理和特点出发,提出了控制复合土钉支护在软土地区变形的措施,并给出了相关实例。     

深基坑内基础工程桩对软土强度影响试验分析

从南宁某工程实例观察到的现象出发,分析了勘察期与基坑、基础工程施工期对软土性质的影响因素,认为勘察期的钻探工艺、试验方法等通过对软弱土结构的损伤对土进行扰动,且扰动程度比较大,弱化了软土的力学性质,而施工期的降水开挖及基础工程桩设置增强了软土的力学性能。并结合具体工程对基础桩基设置对软土的效应进行了三点载荷试验研究,试验结果与上述分析一致。从现象与试验两个角度说明:南宁工程界对软土特性与利用还有待于研究。     

基于扰动状态概念的结构性软黏土本构模型

在扰动状态概念基础上,建立了一个考虑土结构性影响的软黏土应力应变本构模型。模型尝试运用电阻率不规则因子来表征和测定土样的扰动变量,从而克服了传统扰动变量获取方法的不足,使之简便、快捷、经济、实用。另外,模型中,增加了土体体应变对土体扰动影响,且以试验和理论为依据建立扰动函数,从而使得模型更加符合土体实际工程力学特性。模型形式相对简单,参数易于确定。三轴排水剪切试验的验证结果表明,所构建的模型能较为合理地模拟结构性软黏土受荷扰动下的变形过程。