ISS固化土工程特性试验研究

利用离子土壤固化剂加固武汉市汉阳区红粘土,红粘土首先通过不同配比ISS水溶液的处理,然后进行阿太堡试验、击实试验、剪切试验。试验结果表明：红粘土在加入ISS后,塑性指数降低,最大干密度变大,粘聚力提高;此外,在最佳含水量下,密度对固化土抗剪强度参数的影响具有一定的规律性,其抗剪强度参数与压实度（密度）呈很好的线性关系,具体表现为粘聚力随密度的增加而增加,内摩擦角随密度的增大而减小。     

基于黏土边坡护坡结构界面摩擦性能的研究

用自制斜面摩擦仪量测了3种材料护坡结构、复合土工膜防渗材料与黏土接触面的摩擦特性参数。试验中,模拟了低应力条件下在含水量为15.7%和46%情况下护坡结构防护体系的摩擦性能。结果显示,黏土界面含水量从15.7%升高至46%,3种界面黏聚力与内摩擦角均明显减小,混凝土预制板降幅最大,黏聚力降低了31%,内摩擦角降低了42%。     

压实度对植被土持水能力及基质吸力的影响

目前国内外对植被土的研究大都只考虑植物根系的加筋作用,而忽略了压实度这一重要因素。为了给边坡防护提供理论支持,按照张家口地区夏季最大降雨强度进行人工模拟降雨,对种植高羊茅的植被土进行不同压实度的降雨渗透试验,研究了压实度对植被土吸力维持及持水能力的影响,结果表明:①随着压实度的提高,高羊茅根系长度明显减小,但高羊茅在较高压实度土体中仍能够正常生长;②当土体压实度较高时,草根的存在占据了土壤孔隙体积,从而增强了土体持水能力,在压实度为80%和95%时,在一定的基质吸力条件下,植被土含水量高于裸露土的、雨水渗透率小于裸露土的;③影响渗透率的主要因素是压实度,随着压实度的提高渗透率明显降低,根系的存在对渗透率影响较小;④随着压实度的提高,草根对基质吸力的影响愈加明显,压实度为95%的植被土有较大的基质吸力维持能力,因此把高羊茅作为护坡植物时,为了使边坡土体在降雨过程中维持较高的基质吸力、增强浅层边坡稳定性,土体压实度应选择95%。     

植物根系对边坡加固效应数值模拟研究

为了研究植草护坡固坡效应,通过有限元数值软件对有植物根系土体及边坡进行模拟,并计算得出能够运用于有根系边坡模型的土体材料抗剪强度参数,最后计算出对应因素下的有根系边坡模型安全系数,由计算结果得出:土体里有根系将会增加根-土复合体的抗剪强度,并且边坡中有根系护坡将会提高其安全系数;随着根系长度的增加,根-土复合体的黏聚力与内摩擦角均逐渐增加,对应边坡的安全系数也逐渐增大;随着土体里根系分布密度的增大,根-土复合体的黏聚力和内摩擦角也逐渐增大,其边坡模型的安全系数也相应增大;而根-土复合体中根系的倾斜角度只对其黏聚力有影响,对内摩擦角的大小不产生影响,而且随着根系倾斜角度的增加,根-土复合体的黏聚力逐渐降低,而对应边坡模型的安全系数也将逐渐减小。     

不同植物根系参数对土壤抗剪强度的影响分析

为了研究兰州九州台滑坡地带不同植物根系参数对滑坡的影响,以根系形态分布良好的山蒿、芨芨草为试验材料。通过对不同根系直径、含根率组合的根-土复合体直剪试验,分析植物根系参数对抗剪强度及其指标的影响。结果表明：植物根系能够显著提高土体黏聚力c和内摩擦角φ,最大增强程度分别为503.98%和41.06%,根系对抗剪强度的提高主要体现在黏聚力上;存在最优含率(区)使得抗剪强度指标c、φ最大,且不同直径对应的最优含根率(区)不同;亦存在最优直径范围使根系对黏聚力的增强最大,山蒿的最优直径为0.5～1.0mm,芨芨草的最优直径为1.0～2.0mm;比较两种植物根-土复合体的最大黏聚力、内摩擦角及各级法向压力下的抗剪强度发现：芨芨草根-土复合体各项指标均优于山蒿。研究结果可为护坡植物选择及其含根率、直径的选取提供理论依据,对进一步优化植被护坡具有积极意义。     

柔性纤维加筋土抗剪特性研究

植被护坡抗水流冲刷稳定性研究由来已久,基于植物根系可增加土壤抗剪强度的理论,认为不同根土复合体的抗剪强度不同,其抗水流冲刷能力亦不同.通过室内直接快剪试验,研究了黏性土、ABS塑料及聚丙烯纤维两种柔性加筋材料不同含量下加筋土体的抗剪特性.试验结果表明,土体加筋后,改变了原有土体的物理力学性质,其黏聚力存在一定程度的减小而内摩擦角却有所增大,其变化趋势存在一定的规律性.研究成果对下一步加筋土抗水流冲刷试验提供了数据基础.     

不同生长年限的刺槐根系对黄土边坡加固作用的研究

植物根系护坡工程措施对黄土边坡稳定性的提升及生态环境保护具有重要作用。采用大型直接剪切仪测试了原状刺槐根系复合土体的抗剪强度,并采用FLAC3D岩土工程数值计算软件分析了不同生长年限的刺槐根系对黄土边坡的加固作用。结果表明：植物根系通过其对土体的加筋锚固作用,使根系复合土体的抗剪强度指数显著提高,抗剪强度规律符合摩尔-库伦强度准则;根系复合土体的抗剪强度随根系生长年限的增加而增大,3~7 a生刺槐的原状根系复合土体的黏聚力（c）和内摩擦角(φ)分别在44.46～88.91 kPa和23.89°～28.85°之间,7 a生刺槐根系复合土体的抗剪强度最大,c和φ分别比无根土体提高了211%和31%;植物根系对边坡具有一定的加固作用,提高了黄土边坡的稳定性,使边坡不易发生滑动,但由于刺槐根系加固土体的深度较浅,植物对边坡的加固作用有限,相较于无刺槐的黄土边坡,7 a生刺槐根系对边坡稳定安全系数的提升也仅为9%。研究成果可为刺槐等植物护坡工程的设计和施工提供科学依据。     

闽西地区典型煤系土的工程性质分析

为揭示闽西地区典型煤系土工程特性,以龙岩东环高速公路沿线分布的典型煤系土为例,进行大量室内试验,分析煤系土基本工程性质、耐崩解性以及干湿／冻融循环下土样强度指标变化规律等。结果表明:闽西地区煤系土具有塑性指数高、干密度大、压缩系数大等特点。矿物成分为白云母、石英、高岭石,属于中压缩性土、低液限粉质黏土。击实过程中煤系土具有显著颗粒破碎现象。煤系土颗粒间黏结力较低,遇水较易崩解。压实度相同煤系土,其含水率越高越容易被压缩。黏聚力和内摩擦角均随压实度增大而增大,随含水率增大而减小。压实度与含水率对煤系土黏聚力影响大于内摩擦角。干湿循环 4次或冻融循环 5次后,其压缩强度与抗剪强度趋于稳定,土样基本无裂隙存在。煤系土样孔隙比均随着循环次数、含水率、压实度增加不断减小;黏聚力随着循环次数增加而增大,而内摩擦角呈相反趋势。     

季冻区公路路基低液限粉质黏土动强度指标的影响因素研究

在季节性冻土区,公路路基土动强度特性的影响因素较为复杂。以探究冻融循环作用对季冻区公路路基强度和变形特性的影响为目的,通过冻融循环作用下的室内动三轴试验,得到动强度指标随冻融循环次数、压实度和振动频率的变化规律,并采用正交试验设计方法进行显著性分析,探究各影响因素的影响程度。结果表明:随着冻融循环次数的增加,动内摩擦角呈现出一定的衰减趋势,但动黏聚力下降明显;随着压实度的增加,动内摩擦角约增加10%左右,动黏聚力值基本呈线性上升趋势,约升高1倍左右;随着振动频率的增加,动内摩擦角无明显变化,其值在31°～35°范围内波动,动黏聚力值呈上升趋势,且经历冻融循环后,上升幅度减小;各因素及其交互作用对动黏聚力的影响从大到小依次为压实度B,冻融循环次数A,交互作用A×B,振动频率C,交互作用B×C,交互作用A×C。研究成果对季冻区公路路基冻胀和融沉的防治,以及公路的服役性能和维护具有参考价值。     

紫穗槐根系对黄土边坡加固作用的试验研究

植物护坡措施对黄土边坡稳定及生态环境修复具有重要作用。通过对陕北治沟造地工程中黄土以及紫穗槐根系与黄土的复合土体抗剪强度的试验研究,分析了含水率及含根量对土体抗剪强度的影响。根土复合土体的抗剪强度符合库仑定律,并随着含水率的增大而减小;随着含根量的增加,附加黏聚力增量较大,变化范围为1.46~14.67 kPa;内摩擦角增量较小,变化区间为1.0°~3.5°。采用FLAC3D岩土工程数值计算软件分析了紫穗槐根系对黄土边坡的加固作用,含水率为12%的种植紫穗槐的坡体最稳定,安全系数最大为3.06。     

根系与格栅复合加筋土的力学特性试验研究

在土工格栅加固的边坡上种植生态植物,可以形成有效的生态护坡。为研究植物根系与土工格栅形成复合加筋土的力学机制,依托广西贵隆高速生态护坡工程,进行了素土、根系加筋土、格栅加筋土、根系与格栅复合加筋土的三轴固结不排水试验,对比分析了3种加筋土的力学特性。结果表明:植物根系、土工格栅均能提高加筋土的强度,其中根系与格栅的复合加筋效果最好;相较于素土、根系加筋土、格栅加筋土,根系与格栅复合加筋土的黏聚力分别增加了265.0%、101.0%、33.2%;保持最佳的土工格栅布置形式不变,根系与格栅复合加筋土的黏聚力随着含根量的增加出现先增后减的变化趋势,当含根量为0.5%时,黏聚力达到最大。对加筋土的三轴试验曲线进行分析,发现3种加筋土的应力-应变关系均符合邓肯－张模型,并获得了加筋土的邓肯－张模型参数,进一步通过试验数据对模型参数进行了验证。     

压实度对坝体填土力学特性影响试验

为分析坝体填土压实特性,分别对0. 75,0. 8,0. 85,0. 9和0. 95共5种不同压实度填土进行饱和固结排水三轴压缩试验,试验围压分别为25,50,100和200 kPa。结果表明,随压实度增大,填土孔隙减小,颗粒咬合越紧密,填土抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均逐渐增大;随围压增大,压实度对坝体填土抗剪强度影响逐渐增大。     

垃圾焚烧炉渣混合土大型直剪试验研究

底渣为城市生活垃圾焚烧后的产物,具有砂性材料的性质,可作为路基的填料。为研究其抗剪性能,将其与黏土进行混合,分别在两种压实度和4种黏土含量下进行室内大型直剪试验。试验结果得到了8种底渣混合土的黏聚力和内摩擦角。试验结果表明:① 压实后的底渣具有良好的抗剪性能,随着底渣含量的增加,底渣混合土的抗剪强度增加,黏聚力下降,内摩擦角增加;② 随着压实度的增加,底渣的抗剪性能增加,黏聚力明显增加,内摩擦角有所下降。     

水作用下土石坝黏土心墙抗剪强度衰减规律

为得到土石坝黏土心墙在水作用下抗剪强度的衰减规律,依托济南卧虎山水库工程,通过模型分析和现场取样室内试验,研究了土石坝黏土心墙抗剪强度随含水率的衰减规律。研究建立了土石坝黏土心墙抗剪强度衰减的基本模型,推导了黏土抗剪强度的衰减公式,并分析了含水率和压实度对黏性土体抗剪强度参数的影响规律。结果表明:1黏性土体的黏聚力和内摩擦角影响其抗剪强度;2黏性土体抗剪强度衰减公式由强度参数的待定系数及其表达式构成,可分别通过室内击实试验求解;3压实度一定时,黏聚力随含水率的增大而减小,且最大内摩擦角对应最优含水率;压实度的增大引起抗剪强度增大,但内摩擦角对抗剪强度的影响不显著。     

含水率和压实度对路基填土力学特性的影响

路基填土的强度特性和压缩特性直接关系到路基的长期稳定性。为研究含水率和压实度对路基填土的力学特性的影响,对某路基填土进行了直剪和压缩试验,得到了不同初始含水率和压实度下土体的抗剪强度指标和压缩特性指标,讨论了粘聚力、内摩擦角和压缩系数随含水率和压实度的变化规律,并从水分变化和土体结构差异的角度分析了其影响机理。结果表明:相同含水率下,粘聚力随压实度的增大而增大;相同压实度下,粘聚力在最优含水率ωop附近有峰值,当ω>ωop时,粘聚力急剧减小。相同含水率下,内摩擦φ随压实度的增大而增大;ω<ωop时,φ随压实度的变化率较小,反之则较大。路基填土的压缩系数随压实度的增大而减小,随含水率的增大而增大。更多还原     

露天矿排土场草本植物根系加固效果

为了研究露天矿排土场草本植物根系的加固效果,以当地生长的早熟禾、碱蓬和马唐3种草本植物为研究对象,通过植物根系的抗拉强度试验、原位剪切试验和Wu-Waldron模型(WWM)计算,确定WWM模型修正因子,进而采用修正后的WWM模型,结合不同深度土壤剖面上植物根系的几何分布特性,量化排土场草本植物根系的黏聚力。结果表明:3种草本植物根系的抗拉强度与直径呈现幂律函数关系,抗拉强度均随植物根系直径的增大而非线性减小,3种草本植物根系的抗拉强度存在显著性差异(p<0.05);马唐根系加固下,根土复合体存在更大的抗剪力,且在峰值剪力后,马唐根系加固的根土复合体最稳定;WWM模型高估了植物根系的加固效果,高估的程度因物种的不同而不同,对3种草本植物根系加固的WWM模型进行修正,早熟禾、碱蓬与马唐根系的修正因子分别为0.58、0.27和0.88;3种草本植物根系面积比与根系黏聚力均随着土壤深度的增加而减小;马唐根系在当地的加固效果最优。     

舟曲特大山洪泥石流堰塞坝稳定性分析

通过现场工程勘察、监测和试验等方法,查明舟曲泥石流堰塞坝体的物质组成、来源和形态。利用FLAC3D软件分析了坝体在不同水位、不同坡度、不同含水量、不同物质组成和地震工况下的位移场、应力场和安全系数,结果表明:坝体应力和位移随堰塞湖水位的升高而增大,但增幅较小;坝体稳定安全系数随堰塞湖水位的升高而降低,随着坝体材料含水量的减小坝体最大应力值增大,但增加范围较小,同时最大位移值减小,坝体稳定性增强;在Ⅷ度地震作用下,其应力和位移分布特征将发生巨大变化,应力和位移增加显著,位移值约为无震时的10倍。采用正交试验方法,研究了该泥石流堰塞坝体不同物质组成的物理力学性质对坝体位移、应力特征和安全系数的影响,结果表明:弹性模量对坝体位移影响显著,而黏聚力和内摩擦角对坝体位移影响较小;内摩擦角对边坡安全系数影响显著,黏聚力次之,而重度影响则明显小于内摩擦角和黏聚力。     

种植不同作物对土壤抗剪强度影响

为了确定不同作物种植对土壤抗剪强度的影响,以辽宁省摩云山小流域为研究对象,分别采集大豆地、玉米地、果树地和果树台田样本等土样。测定土壤含水量,利用直剪法测定土壤黏聚力和内摩擦角,分析同一种作物和不同作物的土壤剪切力与土壤含水量关系以及同一种作物和不同种作物的内摩擦角的关系。结果表明:土壤黏聚力玉米地(49.27kPa)豆地(38.36kPa)果树台田(30.00kPa)果树地(28.36kPa);内摩擦角果树地(25.45°)豆地(23.26°)玉米地(20.24°)果树台田(19.51°);玉米地的剪切力与豆地的剪切力、果树地的剪切力和果树台田的剪切力均有显著性差异;不同作物的土壤黏聚力和土壤含水量进行二次线性分析,拟合度较好。     

半干旱半荒漠地区沙柳周边土壤水分分布规律研究

土壤与植被是土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统中两个相互依存和影响的重要因素.土壤水分是影响沙地植被稳定性的决定因素之一.通过对半干旱半荒漠地区主要植被沙柳根系发育区域内土壤水分的测定,分析了植被周围土壤含水量在水平、垂直方向的变化规律以及土壤含水量与日照、降雨、沙坡位置等因子的关系.结果表明:降雨引起沙地表层土壤含水量增加;65 cm深度土壤含水量偏小;根系的分布使得植株下方土壤含水量减少;土壤水分和植物根系存在相互作用的关系.     

原状黄土-压实黄土接触面抗剪强度特性研究

针对西北黄土地区治沟造地工程中采用削坡填沟方法新造土地的原状土和压实土接触面产生破坏等问题,通过直剪试验研究了不同含水率和不同压实度条件下接触面抗剪强度指标的变化规律,并对比了同一条件下单一压实黄土的抗剪强度指标.结果表明:接触面的内摩擦角和黏聚力随含水率增高而减小,随压实度增高而增大;相比压实度对抗剪强度指标的影响,...