南阳膨胀土非饱和剪切特性试验研究

选取河南南阳膨胀土采用非饱和直剪仪进行控制吸力条件下的直剪试验。试验结果表明,在不同的基质吸力和竖向荷载下,重塑膨胀土试样由于结构性遭到彻底的破坏,应力应变关系表现为应变硬化特性。在400kPa吸力范围内,非饱和强度与吸力基本呈线性增长关系,南阳膨胀土的非饱和抗剪强度参数约b为16.4°,验证了非饱和土的双变量强度公式的适用性。     

典型结构面分布型式节理岩体室内直剪试验研究

针对节理岩体变形破坏及抗剪强度参数确定问题,开展了5种包含两条节理的典型节理分布型式的节理岩体试样的室内直剪试验研究.试验结果表明节理岩体的破坏主要表现为节理控制的节理与岩桥间渐进搭接破坏;对比分析了试验得到的25条应力应变全过程曲线,提出了应力应变曲线分类方法,包括滑动型、屈服型、剪断型、脆断型、剪断复合型五种类型,...     

季冻区草炭土直剪特性研究

选取吉林省敦化市江源镇的半纤维草炭土和高分解草炭土,通过室内快剪和固结快剪试验,分析了季冻区纤维草炭土直剪特性及其力学机理。结果表明：草炭土快剪试验的法向应力与峰值剪应力的关系曲线呈线性,符合摩尔-库伦定律。固结快剪试验的法向应力与峰值剪应力的关系曲线以法向应力200 kPa为分段转折点,呈两段直线形式;基于摩尔-库伦强度准则建立了相应分段函数,得到了符合草炭土固结快剪规律的表达式。所得直剪特性及强度参数可为季冻区草炭土路基稳定性评价参数取值提供参考。     

土工膜/GCL界面多级加荷剪切性能的试验研究

土工膜作为一种防渗材料已广泛应用于工程和环保领域,但在施工铺设过程中的损伤会降低其抗剪强度。利用大型直剪仪进行土工膜(GM)与膨润土防水毯(GCL)界面多级加荷剪切与直接剪切试验,探究加载对土工膜抗剪强度的影响。试验结果表明多级加荷剪切峰值强度较小于直接剪切峰值强度,2种剪切方式界面均表现出明显的应变软化特性;正应力为7.1~52.1 kPa时,多级加荷剪切峰值强度和残余强度分别与直接剪切峰值强度和残余强度均较为接近;大正应力下的重复剪切对土工膜损伤有较大影响,当正应力大于102.1 kPa,多级加荷剪切峰值摩擦角降低了7.05°,残余摩擦角降低了3.09°。     

密实砂土剪切过程中的颗粒运动与微观力学特征

密实砂土在剪切过程中发生剪胀,土宏观上的剪胀行为与土内部的颗粒运动及颗粒间接触力的变化特征密切相关.针对密砂剪切过程中的颗粒运动与颗粒间接触力之间的相互联系,及其对剪胀的贡献这一问题,采用离散元数值方法,模拟密实砂土分别在50 kPa和100 kPa竖向压力下直剪试验,通过对颗粒运动以及颗粒间接触力的分析,探究密实砂土...     

基于直剪试验的滑带土强度再生特征研究

边坡稳定性主要受控于滑动带或软弱面的强度,选择合适的滑带土强度参数对边坡稳定性分析及防护设计具有直接影响。以三峡库区巴东县某滑坡滑带土为研究对象,对其重塑土样进行了慢剪、渐进剪、反复剪以及固结反复剪等4种剪切试验,研究了在不同试验方案下试样的峰值强度、折减强度以及残余强度的变化。通过试验结果对比分析,发现渐进剪切试验中峰值强度略高于慢剪试验中的峰值强度,并且固结反复剪切试验中的折减强度和残余强度也均高于反复剪切试验中的相应的强度值,揭示了滑带土结构的强度再生现象。同时,基于试验结果的统计分析,探讨了轴向压应力对滑带土结构强度再生的影响,发现在轴向压应力为100k Pa时,滑带土试样强度再生现象最为明显。     

纤维-水溶性聚合物加固砂土抗剪强度特性试验研究

为了解纤维-水溶性聚合物的抗剪强度和砂土的破坏机理,通过一系列直剪试验和数值模拟,研究了不同水溶性聚合物含量和纤维含量条件下加固砂土的剪切强度特性,分析了加固砂土的抗剪强度特性及其参数变化和破坏特征。试验结果表明:加固砂土的抗剪强度特性随水溶性聚合物含量和纤维含量的增大而显著提高;水溶性聚合物和纤维的掺入提升了加固砂土的黏聚力,但对内摩擦角的影响较小;当纤维含量为0.8%时,水溶性聚合物含量从1%增大至4%,加固砂土的抗剪强度增强了55.58.kPa;当水溶性聚合物含量为4%时,纤维含量从0.2%增大至0.8%时,黏聚力增加了32.69.kPa。聚合物和纤维含量的增大促进了复合砂土各组分之间的联合,增强了加固砂土的整体性,提升了土体的稳定性。     

基于动三轴试验的现场液化判别剪切波速法

通过控制土体剪切波速的动三轴液化试验，得到了更能真实地反映土体的抗液化能力的临界剪应变参数。文中探讨了各因素对临界剪应变的影响，并结合动三轴试验结果和剪切波速判别方法，对取土地区自由场地进行液化评估，得到了满意的结论。     

三峡库区典型土石混合体与混凝土接触面大型剪切试验研究

利用大型直剪仪和单剪切仪,对三峡库区典型土石混合体—混凝土接触面力学特性开展了不同试验方法和不同法向应力的剪切试验,对比分析了直剪和单剪试验条件下土石混合体—混凝土接触面的抗剪强度和变形特性,试验表明,界面应力应变特性与试验方法、法向应力水平有关。低法向应力情况下,直剪和单剪试验界面应力应变曲线均表现为硬化型,高法向应力情况下,直剪为应变软化型,单剪为应变硬化型,通过单剪试验结果分析得到了剪切破坏带及其厚度,研究成果能为土石混合体地质体与混凝土结构共同作用分析提供参考。     

混凝土板与水泥土搅拌桩的抗滑试验研究

为了测定水闸混凝土底板与水泥土搅拌桩体之间的抗剪强度,设计了现场大型原位直接剪切试验方法,用以模拟工程实际。通过对4个加固处理后的水泥土搅拌桩体施加不同的垂直应力,变形达到相对稳定后进行水平剪切试验。针对不同垂直应力下的抗剪强度结果,采用最小二乘法,求解得到抗剪强度参数凝聚力为21.2 kPa,内摩擦角为26.7°。现场试验结果表明,在设计荷载作用下的综合摩擦系数达到设计要求,水泥土搅拌桩具有较好的抵抗闸室底板滑动破坏的特性。     

南水北调中线膨胀岩非饱和剪切特性

 针对南水北调工程膨胀岩,选取典型的河南新乡黏土岩,采用 GDS 非饱和直剪仪进行控制吸力条件下的非饱和直剪试验。试验结果表明：非饱和黏土岩的强度随着基质吸力的增加而增大,基质吸力对抗剪强度的贡献率随着净法向应力的增大而增加。黏土岩在剪切过程中存在着剪胀现象,由于原生裂隙、软弱面和铁锰氧化物胶结的影响,黏土岩的剪胀性随基质吸力而增加的规律性不明显。     

农作废弃秸秆加筋黄土的剪切特性

在中国黄土高原,黄土和秸秆等农作废弃物最为常见。黄土-秸秆混合料几十年来被广泛应用于冻融循环下使用的民用住宅建筑,但少有文献讨论这种混合料的剪切行为,关于其剪切行为的共识还没有达成。通过一系列大型直剪试验,研究了农作废弃秸秆加筋黄土混合料的抗剪性能,探讨了提高抗剪强度参数的机理。制备试样前,先用热水煮沸法软化秸秆,然后与黄土混合,分别以14%,18%,22%的含水率制备方形试件。大型直剪试验结果表明:①加入到试样中的秸秆阻碍了颗粒的重新排列,导致颗粒间的互锁效应,从而抑制剪切面附近剪切带的发展,增大了摩擦角;②考虑到试样的均匀性和试验的可靠性,秸秆的最优掺量介于0.55%~0.65%;③在剪切盒前后观察到的竖向位移可用于解释应变硬化曲线(持续发展)、应变硬化曲线(小位移斜率和大位移斜率阶段持续发展)逐渐增加的现象。     

堆石料与基岩面直剪试验

介绍了堆石料与基岩面的现场直剪试验方法，6个组次的直剪试验结果表明，堆石料与基岩面的抗剪强度指标随基岩面坚硬度的增大而增加，并随基岩面粗糙度的加大而加大。     

非饱和黏性土直剪强度特性及其修正分析

为研究非饱和黏性土的直剪强度特性,采用非膨胀土及两种不同干密度的弱膨胀土进行了包含低应力状态下8种不同上覆压力的直剪试验。试验结果表明,随着上覆压力的增大,最大剪应力及所对应的剪切位移逐渐增大,试验中低应力状态下测定的土体凝聚力小于高应力状态,且试验中的上覆压力对膨胀性土凝聚力的影响大于非膨胀性黏土;而低应力状态下测定的土体内摩擦角大于高应力状态。对直剪试验中上下盒接触面积减小对抗剪强度参数测定的影响进行了分析,分析表明,接触面积减小对抗剪指标有影响,但极其微小。提出对膨胀土边坡浅层破坏进行稳定性分析时应采用低应力下的抗剪强度参数。     

粗糙度对结构物-细砂界面剪切特性的影响

下部基础与土体界面的剪切特性对于整个结构的安全施工至关重要,地基上部土层中多见砂土层,砂粒径大小和结构物表面粗糙程度会影响下部基础的受力特性,对于研究砂土层下部基础的侧摩阻力具有重要意义。利用改进后的直剪仪,进行粒组为0.075~0.150 mm,0.150~0.300 mm的砂与人造粗糙混凝土板、钢板的界面剪切试验,研究不同砂粒组、不同粗糙度、不同法向应力下的钢-砂和混凝土-砂界面抗剪强度和界面剪切强度指标。结果表明:界面剪切应力-剪切位移关系可用双曲线模型描述,试验峰值剪切应力与模型峰值剪切应力的比值为0.85~0.95;峰值剪切应力随法向应力和粗糙度的增大而增加,粒组Ⅰ的较粒组Ⅱ略大,混凝土-砂界面峰值剪切应力较钢-砂界面的大;对于未刻纹路的结构物-砂界面剪切面为一移动的水平面,刻有纹路的结构物-砂界面剪切面由间断的水平剪切面和动态曲形剪切面构成;界面摩擦角随粗糙度增大而增加,粒组Ⅰ的抗剪强度指标较粒组Ⅱ略大,钢-砂界面摩擦角集中在23°~28°,混凝土-砂界面摩擦角集中在25°~31°。研究成果可为砂土层桩侧摩阻力估计和数值模拟提供参考。     

直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究

针对岩质切向边坡发生剪切破坏时其剪切面难以预测,同时在强风化作用下造成岩体性质差异使得岩体强度参数难以准确获得的问题,本文以遵义市花台坡高边坡为工程背景,开展直立岩质切向边坡岩体原位直剪试验研究。得出切向边坡岩体剪切过程受到走向与坡向垂直的结构面控制,剪切面首先沿此方向上的节理裂隙扩展,硬岩剪切过程中剪切面呈现"台阶"型破坏面,粗糙度小;较硬岩剪切破坏面呈现"波浪"型,起伏剧烈,粗糙度大;软岩发生整体剪断,剪切面较为平整;而含贯通性倾坡外结构面的岩体则沿结构面发生剪切破坏,剪切面顺直平滑。与室内三轴试验对比后发现,现场原位直剪试验结果很好地反映了工程实际情况,特别是对于薄层软硬相间的岩体,能提供更为准确的岩体强度参数。     

滑带土长距离剪切强度及对滑坡启动的影响

滑带土的长距离剪切强度及其变化规律是滑坡启动的主要控制性因素之一,但是目前的常规直剪和三轴剪切试验还无法实现长距离剪切。为了研究滑带土的长距离剪切强度变化规律及对滑坡启动的影响,以四川省达县青宁乡滑坡为例,取其滑带土进行环剪试验,获得滑带土的长距离剪切强度变化规律,并与滑坡过程和运动特征进行对比分析。结果表明,滑带土长距离剪切强度变化规律与滑坡的启动过程较为吻合,滑坡首先受到降雨等因素触发开始变形和缓慢滑动,此时滑带土受到滑体的剪切,由于剪缩效应孔隙水压力迅速增大,导致剪切强度迅速减小,当小于某一临界值时,滑体开始加速并快速滑动。研究结论对类似的研究有一定的参考价值,可以为滑坡的预测预报和防治提供理论依据。      

剪切速率对EPS颗粒混合轻量土抗剪强度的影响规律研究

为了确定剪切速率对EPS颗粒混合轻量土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了素土和不同配比轻量土在剪切速率为0.02,0.1,0.2,0.8,2.4 mm/min时的抗剪强度特性。试验结果表明：轻量土的剪应力-剪切位移关系曲线中存在硬化型和软化型两种形态,主要受EPS颗粒掺入比、水泥掺入比、法向应力的控制,素土的剪应力-剪切位移关系曲线形态为硬化型。剪切速率越大,试样达到破坏或稳定阶段历时越短。不同剪切速率下,轻量土的抗剪强度包线多为折线型,与传统结构性土体包线类似。作为一种结构性土体,配比对轻量土抗剪强度的影响是决定性的,抗剪强度、黏聚力和内摩擦角随水泥掺入比的增大、EPS颗粒掺入比的减小而增大。剪切速率对轻量土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角影响较小,对素土影响较大。随着剪切速率增大,轻量土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角变化幅度较小,无显著变化规律,素土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角逐渐减小。     

淮河堤防土体抗剪强度指标概率模型与参数优化估计

进行堤防风险评价和可靠性分析,首先需要确定堤身与堤基土体抗剪强度指标概率的类型与统计参数。针对小区域测试段样本数量少、离散性大的情况,引入历史大范围的勘察钻探资料,利用统计数学上的A-D检验方法对土体抗剪强度指标进行了分布假设检验,发现堤身、堤基土抗剪强度指标可接受正态分布或对数正态分布。将上述结果作为先验信息,与小样本测试结果相结合,使用Bayes理论,实现了具体堤防段抗剪强度指标概率分布参数的优化估计,降低了参数的变异强度,为堤防风险分析提供了可靠数据。     

复合土工膜-垫层材料界面摩擦特性试验研究

复合土工膜防渗结构界面摩擦特性对工程的安全稳定性至关重要。为探寻复合土工膜-垫层界面摩擦特性,进行了室内直剪摩擦试验、斜板试验、室内拖板试验及现场原位试验,并统计分析一布一膜、二布一膜与砂浆垫层及砂砾石垫层的界面摩擦性能。结果表明：对于不同垫层材料,砂砾石垫层界面摩擦特性较优,比砂浆界面的摩擦角和凝聚力分别大5.0°和4.2 kPa;对不同类型的复合土工膜,二布一膜比一布一膜的界面摩擦角和凝聚力分别大3.4°和1.2 kPa;在不同试验中,直剪摩擦试验与斜板试验结果相近,与拖板试验相比摩擦角偏小约30%,凝聚力偏低约4～6 kPa;拖板试验结果与原位试验相近。因此,在防渗结构的设计中,垫层宜采用散粒体材料,复合土工膜宜选用二布一膜,并以拖板试验结果进行评定。