密度和围压对粗粒土力学性质的影响

通过4组不同密度的粗粒土大型三轴压缩试验,研究了密度和围压对力学性质的影响。成果表明:对于同一种粗粒土,密度和围压是影响力学性质的重要因素,它们共同决定了粗粒土的应力应变曲线形态。疏松的粗粒土一般表现为应变硬化型和体积压缩,随着围压的增大,应力应变曲线的硬化特征更加明显,体缩变形也增大。密实的粗粒土在低围压下应力应变曲线一般呈软化型,且常常表现出较大的体胀变形;高围压下,则表现出硬化特征和体缩特征。密度相同时,围压越高,粗粒土的抗剪强度也越高;围压一定时,粗粒土的残余强度相同。初始孔隙比小的粗粒土在相同的应力状态下体积变形也较小。密度是决定初始弹性模量的根本因素,而剪切变形过程中弹性模量则是密度和应力状态共同决定的。三轴压缩试验条件下,剪应力引起的体积变形一般是先剪缩后剪胀的,其大小由密度和应力状态决定。     

含水率对红砂岩粗粒土压实变形特征的影响

为研究含水率对红砂岩粗粒土静力压实变形特征的影响,利用自制装置在电子万能试验机上进行静力压实试验,得到6种不同含水率红砂岩粗粒土压实试验的压力-位移关系,分析含水率对静力压实变形特征的影响。结果表明:红砂岩粗粒土在静力压实过程中的应力与应变符合指数关系;红砂岩粗粒土的压缩模量随对应应力范围终值的增大而增大,两者之间呈线性关系;红砂岩粗粒土的静力压实过程可分为3个阶段:压密阶段、破碎阶段和稳定阶段;在静力压实过程中,应变增长存在拐点;应变拐点的出现,标志着红砂岩粗粒土静力压实过程由压密阶段转向破碎阶段。     

灰岩质粗粒土侧限压缩试验研究

以灰岩质粗粒土为研究对象,在95%压实度和最优含水率下进行不同粗粒含量的侧限压缩试验。通过分析P5含量与P2-5含量与沉降量、压缩模量、孔隙比的关系曲线来研究P5含量和P2-5含量对工程特性的影响。结果发现:在P5含量小于55%时,压缩模量随P5含量的增加缓慢增加,孔隙比随P5含量的增加逐渐减小;当P5含量介于55%和80%之间时,压缩模量随P5含量的增加迅速增大,而孔隙比几乎不随P5含量变化;当P5含量大于80%时,压缩模量随P5含量的增加而变化不大,孔隙比随P5含量增加迅速增大;当P5含量介于60%～70%,且P5含量不变时,随着P2-5含量增加,使得骨架效应增强,Es呈现明显增大现象。P5含量在一定范围内对灰岩质粗粒土的工程特性起主导作用。     

高应力下粗粒土颗粒破碎单向压缩试验研究

为探究高应力下粗粒土颗粒的破碎规律,采用改进的单向压缩仪对不同粒组粗粒土试样进行高应力水平下的颗粒破碎试验,定量分析了粗粒土颗粒破碎规律及试样孔隙比变化规律,并对粗粒土破碎机理进行了初步分析。结果表明:粗粒料颗粒破碎率与颗粒大小、轴向应力及粒径级配有关;粗粒土颗粒破碎存在临界应力,应力超过临界应力后才发生显著的颗粒破碎;粗粒土颗粒破碎实质上是土体中裂隙发展,土体强度低于临界应力,裂隙贯穿土颗粒形成的。     

确定大径粗粒土最大密度的近似方法

本文在大量粗粒土最大，最小密度试验资料的基础上，根据ρmin-dmax和ρdmin-dmax, ρdmax-P6和Pdmin-P6的相似性，提出由实测粗粒土（dmax=60mm模型级配）的ρmax、Pdmin和大径粗粒土（原级配料）的ρmin等资料，确定大径粗粒土的最大密度ρdmax，为设计和施工确定大径粗粒土的填筑标准和密度指标提供依据。     

排水剪切下湿地湖泊相黏土结构性宏微观试验研究

为了探讨排水剪切条件下结构性对湿地湖泊相黏土力学特性的影响,对湿地湖泊相黏土原状样和重塑样进行三轴排水剪切试验,将试验后的原状样进行微观定性和定量分析,研究不同围压下结构性对土体剪切强度和变形特性的影响。结果表明:在土体结构屈服破坏前,结构性会提高原状土抗剪强度,减小剪切变形;当土体结构屈服破坏后,结构性会降低原状土抗剪强度,增大剪切变形。原状土的峰值结构强度随围压增大近似呈线性增加,而峰值结构体积应变随围压增大呈指数型趋势减小。在围压小于结构屈服应力时,剪切阶段由胶结联结和结构骨架承担荷载,孔隙压缩较小,颗粒和孔隙的形状和排列变化较小;当围压超过结构屈服应力后,在剪切阶段胶结联结和结构骨架逐渐破坏,孔隙受到压缩,颗粒和孔隙的形状趋向圆形,并向荷载优势方向调整排列。研究成果对于揭示湿地湖泊相黏土的结构破损机理及指导湖泊湿地地区的工程建设具有重要意义。     

超径粗粒土最大干密度的近似测定方法

在无粘性粗粒土填筑中，自重型振动碾应用后，碾压土层增厚（０．８－１．５ｍ），上坝料粒径增大（ｄｍａｘ＝８００－１０００ｍｍ），压实效果好，工效高，使高土石坝，堆石坝，面板堆石坝发展较快，超径粗料土也成主要筑坝材料，然而，目前室内试验只能测定ｄｍａｘ＝６０－７６ｍｍ）的粗粒土，形成了试验用料与实际坝为间差异较大，难以用室内试验成果为设计和施工确定超径粗粒土的填筑指标，为此，本文在大量粗粒土最大，最小     

级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究

目前,基于试样的干密度、抗剪强度、变形特性和渗透性等效,提出了各种粗粒土试验超粒径颗粒缩尺方法,但对渗透变形试验中超粒径颗粒的处理并没有明确说明。通过采用不同缩尺方法对具有不同渗透稳定性的级配不连续型粗粒土进行渗透变形试验,并与原级配土的试验结果进行对照,分析了各类缩尺方法对渗透变形试验的适用性。结果表明:对于缺级粒径小于5 mm的级配不连续型土,等量替代法不影响粗料的绝对孔隙体积和细料填充程度,对管涌型和流土型土进行缩尺处理不改变试样的渗透破坏形式和水力条件;相似级配法因土体粒径的等比例减小使反映粗料孔隙尺寸的特征粒径D20相应变小,对管涌型土进行处理后渗透破坏形式转变为过渡型,流土型土的渗透破坏形式虽不会发生改变,但土颗粒离散程度的增大使相应的临界和破坏坡降明显降低;等量替代法能取得优于相似级配法的缩尺效果。     

基于MATLAB的粗粒土组构的三维重建

土体的微观结构是影响土的工程性质十分重要的因素,对土体微观结构图像的计算机处理是微观结构研究走向定量化的关键技术之一。目前主要是从粗粒土的二维切片图像获取信息进行研究,而实际的粗粒土中的颗粒、孔隙等都是三维形态的,因此开展基于真实组构三维空间的分析是非常必要和必须的。文章给出了运用MATLAB实现对粗粒土CT图像进行三维体重建的具体步骤,原理简单,实现方便,便于推广应用。     

粗粒土动力特性试验成果整理方法探讨

通过对某工程４种粗粒动模具，阻尼比试验，就特性曲线的全归一化处理，Ｈａｒｄｉｎ经验公式适用性等问题了探讨。结果表明，特性曲线的全归一化处理较好的消除由于粗粒土动力试验一般固结应力范围值较大而对试验成果带来的影响；Ｈａｒｄｉｎ经验公式能够适用于粗粒土，但由于土体中占主要成份的骨架材料不同，使粗粒土阻尼比公式中的ｍ取值增大了０．６９－２．６倍。     

基于孔隙尺寸的粗粒土渗透系数计算方法研究

基于颗粒极限堆积状态下的平面孔隙直径和土体粒径组成,采用颗粒随机抽样组合获得了土体各孔隙直径百分含量,并进一步得到了土体最密实和最疏松状态下孔隙直径累计分布曲线CSD-D、CSD-L。通过土体实际相对密度的线性内插方式获得了土中孔隙直径累计分布曲线CSD-R,并得到相应平均孔隙直径Dmc,根据粗粒土渗透试验结果建立了渗透系数K与Dmc关系的经验公式。研究表明:CSD-R曲线同时考虑了颗粒级配和密实度对土中孔隙尺寸分布的影响,所确定的经验公式近似满足多孔介质渗流理论中渗透系数与渗流孔隙呈二次正相关性的规律。对比相关试验结果认为,该方法具有较高准确性,适用于不均匀系数Cu7且有效粒径d109.6 mm的粗粒土渗透系数估算。     

确定大径粗粒土最大密度的近似方法

本文在大量粗粒土最大、最小密度试验资料的基础上,根据ρ_(min)～d_(max)和ρ_(dmin)～d_(max),ρ_(dmax)～P_5和ρ_(dmin)～P_5的相似性,提出由实测粗粒土(d_(max)=60mm模型级配)的ρ_(dmax)、ρ_(dmin)和大径粗粒土(原级配料)的ρ_(dmin)等资料;确定大径粗粒土的最大密度ρ_(dmax),为设计和施工确定大径粗粒土的填筑标准和密度指标提供依据。     

水布垭面板堆石坝坝料工程特性统计分析

针对水布垭面板堆石坝垫层区(ⅡA)、过渡区(ⅢA)、主堆石区(ⅢB)、次堆石区(ⅢC)和下游堆石区(ⅢD)5种坝体填料进行了较为系统的试验研究,试验内容包括颗分试验、击实试验、压缩试验、三轴剪切试验、渗透试验等.试验成果表明:坝料的最大干密度与粗粒含量呈峰值曲线关系,最优含水率与粗粒含量呈直线衰减关系;最大干密度随最优含水率呈线性增大;母岩湿抗压强度越大,压实程度越低,其压缩模量跳跃现象越明显;压缩模量与干密度呈二次曲线增长关系;有效应力内摩擦角与干密度呈线性增大关系;E-B模型参数K随干密度呈明显的线性增长;渗透系数随干密度的增大而减小,粗粒含量越高,减小幅度越突出;粗粒含量越高渗透系数越大,干密度较小时,粗粒含量对渗透系数的影响越明显;大尺寸试样的渗透系数比小尺寸试样大;垂直渗透系数一般大于水平渗透系数.     

不良级配粗粒土渗透变形的数值试验

针对单一粒径粗粒组和细粒组混合而成的不良级配粗粒土,采用计算流体力学与离散元耦合方法,考虑孔隙水与固体颗粒的相互作用,模拟了一定水力比降作用下的渗透变形过程,研究了细粒的运动规律,对比分析了初始细粒含量对渗透变形过程的影响。在水力比降作用下,土样中细颗粒运移会经历两个阶段,初期渗透压密,运动速度较低,之后随着渗透变形发展,渗流通道和运移通道逐步开敞,细颗粒运移速度加快。渗透变形发展过程中,土样出水口和入水口位置细粒含量降低、局部水力比降减小,而中部细粒含量增大、局部水力比降缓慢增加。当土样中初始细粒含量达到40%时,土样中部细粒含量会提高,并逐渐出现明显淤积层。土体渗透变形取决于整个渗径上的渗透稳定性,土料自身颗粒粒径几何关系确定的内部稳定性不能完全表征土体的渗透稳定性。     

砾石土击实试验方法探讨

砾石土的压实性能主要受土料自身性质以及现场各种碾压参数的影响,特别是砾石土在重型碾压或击实后,其工程性质主要因粗粒含量的变化而不同。为探究砾石土圧实性能的变化规律,结合双江口堆石坝砾石土心墙不同掺合料的压实性能试验研究,运用多项式拟合法得出最大干密度与粗粒料含量、最佳含水率与粗粒料含量的相关方程。在已知粗粒料含量的条件下,据此可计算出砾石土的最大干密度及最优含水率,从而为今后类似材料的工程运用提供可借鉴的依据。     

北疆某工程膨胀土的力学特性及微观机制试验研究

北疆某工程穿越膨胀土区域,自运行以来发生多次滑动破坏,为深入探讨其破坏机理,通过对膨胀土进行室内直剪、压缩、渗透及扫描电镜试验,从宏观角度分析其力学特性,微观上揭示其物理机制。宏观分析表明：随含水率增加,黏聚力降低,内摩擦角呈先增后减趋势,在最优含水率时达到峰值;随干密度增加,黏聚力增加,内摩擦角呈逐步增大的趋势;随含水率增加,稳定孔隙比呈下降趋势,表明土体的压缩性增强;随干密度增加,初始孔隙比减小,稳定孔隙比趋于定值。电镜扫描结果显示：随固结压力增加,土体的结构类型由絮凝结构逐渐向紊流和层流状结构演化,孔隙数量与大小均下降,颗粒聚集效应明显,膨胀土压缩性降低;膨胀土在低固结压力下渗透性较强,在较高压力（200～1 600 kPa）下较小,渗透系数量级为10-6～10-8,与孔隙比呈正相关,可用幂函数的形式表达;随固结压力增加,松散堆积结构转变为紧密结合的层流状结构,孔隙面积减少,渗透系数显著降低。     

膨胀土的浸水变形特性

使用压缩仪,对不同起始密度及不同起始含水率的膨胀土进行了分级浸水和一次性浸水膨胀变形试验,同时测试了试样在浸水前后不同压力下膨胀变形量的变化过程.试验结果表明,不同浸水路径在浸水的初期阶段对膨胀土的膨胀变形速率有一定的影响,但膨胀率最终值基本一致;浸水膨胀再压缩试验中压缩稳定后的膨胀率比先压缩再浸水膨胀试验膨胀稳定后的膨胀率要小,但变化较快,并随着压力的增大,加压后膨胀率逐渐减小,最终两种试验的膨胀率趋于一致;压力对不同初始含水率试样膨胀率的影响较小,对不同初始干密度试样的影响较大;在浸水单向膨胀试验过程中试样的干密度与膨胀率呈双曲线变化规律.     

炭质泥岩粗粒土动态回弹模量及预估模型研究

【目的】为研究炭质泥岩粗粒土动态回弹模量在荷载、级配和含水率影响下的变化规律,【方法】开展室内三轴试验,探究不同应力状况、分形维数和含水率条件下炭质泥岩粗粒土的动回弹特性。【结果】试验结果显示：炭质泥岩粗粒土动态回弹模量随体应力的增大而增大,随动偏应力和含水率的增大而减小;含水率对动态回弹模量影响较大,在含水率较小时,回弹模量随分形维数的增大而减小,随着含水率的增大,回弹模量逐渐随分形维数的增大而增大。【结论】采用三参数复合模型对试验结果进行回归分析,试验结果与模型有较好的拟合效果,并提出了基于含水率和分形维数的三参数经验预估模型,可有效预估炭质泥岩粗粒土动态回弹模量。     

非饱和黄土宏细观含水状态与结构性的研究

土水特征曲线可以反映土中孔隙的空间分布与变化情况,利用土体的孔隙分布特征可以研究 非饱和土的持水特性和结构特性。首先通过室内压力膜仪试验,研究了非饱和黄土的土水特征曲线的 进气压力值、脱湿速率、孔径分布参数等指标与干密度、击实含水率的关系;然后基于孔径分布计算理论 和试验结果,给出了非饱和黄土的孔径分布曲线,用来评价土体内部孔径的分布情况,分析了非饱和黄 土干密度和击实含水率对土的宏细观含水状态和结构性的影响机理。结果表明:增大非饱和土的干密 度,可使孔径变小,孔隙结构分布范围变窄,土颗粒从架状结构向致密结构转换,基质吸力变化引起含水 率变化较小,持水特性提高,土体的脱湿速率变慢,进气值呈现增大趋势;而击实含水率位于最优含水率 湿测时,影响并不明显。     

黏性粗粒土压实特性试验研究

为研究黏性粗粒土压实特性的影响因素,采用自制大型击实仪对不同级配的黏性粗粒土进行不同击实功的击实试验。结果表明:粒径大于5 mm的砾石含量P5是影响黏性粗粒土最大干容重的重要因素,当P5的含量为40%~65%时能获得最佳压实效果;黏性粗粒土最优含水率与P5含量呈良好的线性相关关系,粗粒颗粒级配越差,颗粒越均匀,其表现的线性规律越明显;击实过程中,黏性粗粒土破碎率为30%~45%时,土样能获得最大干容重,而且土样级配越好,获得最大干容重所要求的粗粒含量降低率越小。