桩-海洋黏土界面剪切性状试验研究

桩-土界面剪切性状制约着桩基受力特性,对研究桩-土相互作用机理具有重要意义。利用改进后的直剪仪,进行海洋黏土与钢板、混凝土板的界面剪切试验,研究不同含水率、不同固结时间的海洋黏土与钢、混凝土界面的剪切应力-剪切位移关系。结果表明:界面剪切应力-剪切位移关系表现出较好的弹塑性关系,可用双曲线模型表示;随着法向应力增大、含水率减小和固结时间增长,界面峰值剪切应力增大,所需峰值剪切位移增加,峰值剪应力的增加集中在固结开始后的14 d内;界面摩擦角和界面黏聚力随含水率增加而减小,界面摩擦角受固结时间影响不大,集中在20°～23°范围内,界面黏聚力随固结时间增加而增大,且集中在固结开始后的14 d内。研究成果可为海洋桩基工程沉桩阶段阻力估算及数值模拟提供参考。     

饱和黏土循环剪切强度与变形特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,在不固结、不排水条件下对黏土的单调和循环剪切应力-应变关系与剪切强度特性进行了研究.单调剪切试验表明剪切强度随应变速率的增加而增大,在双对数坐标下,剪切强度与应变速率之间近似地符合线性关系;循环剪切试验表明对于某一给定的初始剪应力,循环剪切强度大小是循环软化效应和应变速率效应共同作用的结果,结合单调剪切强度应变速率之间的对应关系,提出了近似消除速率效应的循环剪切强度归一化方法,通过归一化表明,不同循环次数的循环剪切强度与初始剪应力之间的试验数据点分布在一个狭窄区域内,通过一个二次方程即可拟合表示.以此为基础,提出了循环剪切强度的简便确定方法,可减少海洋地基稳定性分析中的试验工作量.     

黏土水泥系列浆材黏度时变特性研究

为系统研究黏土水泥系列浆材的黏度时变特性,利用Brookfield+R/S流变仪对浆材进行了黏度试验,并选取典型试验结果深入研究黏度时变特性,得到拟合系数较高的黏度时变数学模型。结果表明:普通黏土水泥浆材黏度随水固比的升高而降低,但随黏土掺量的增加而增大,黏度随时间变化可划分为下降期、上升期和固化期3个阶段;黏土水泥膏浆或砂膏浆的黏度值均随固化剂掺量增大而增大,但水泥膏浆的黏度变化分为低黏期、上升期和稳定期3个阶段,而水泥砂膏浆的黏度变化只有下降期和稳定期两个阶段。     

黏土水泥浆材抗溶蚀性能试验研究

为研究黏土水泥浆材结石抗溶蚀性能,采用自制的压滤装置进行了注浆模拟试验,采用浸析法测得不同压力下注浆结石的CaO累计溶出量,并结合扫描电镜照片和吸水动力学法研究不同黏土掺量下结石的孔隙结构。结果表明:黏土水泥浆材水灰比越大,结石的CaO累计溶出量越小;速凝剂掺量越高,CaO累计溶出量越大;黏土掺入水泥浆液能改善结石的孔隙均匀性,减小速凝剂的不利影响;考虑压滤效应时,黏土水泥、纯水泥结石的CaO累计溶出率分别减小5%、1.4%左右,黏土水泥比纯水泥浆材结石的抗溶蚀性能提高更明显。为获得良好的抗溶蚀性能,工程实践使用黏土水泥浆材灌浆防渗,黏土的掺量不宜超过45%,速凝剂掺量不宜超过1%。     

橡胶颗粒-黏土的剪切及固结试验研究

近年来废旧轮胎橡胶颗粒与素土混合成轻质土逐渐被用于土工构筑物、路基及挡土墙回填、草坪工程等领域.针对不同橡胶颗粒掺量下橡胶-黏土,采用Shear Trac-Ⅱ剪切仪探讨其在不同竖向压力、剪切速率及橡胶颗粒掺量下的抗剪强度、变形特性,并通过一维固结试验探讨橡胶颗粒-黏土的固结特性.结果表明:黏土的剪切强度随竖向压力、橡胶...     

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。     

弱超固结黏土-混凝土接触面力学特性直剪试验研究

为探讨黏土的超固结比对黏土-混凝土接触面力学特性的影响,利用直剪仪对不同弱超固结黏土与混凝土的接触面进行直剪试验。试验成果分析表明：黏土的超固结比从1增加到2时,接触面的黏聚力增大40%,内摩擦角增大38%。弱超固结黏土与混凝土接触面尚未剪切破坏时,剪应力-剪切位移曲线符合双曲线模型;接触面剪应力达到抗剪强度后,接触面破坏,进入滑动摩擦不收敛状态。接触面的抗剪强度、初始切线劲度系数与破坏比随着超固结比的增大而逐渐增大;接触面的抗剪强度符合摩尔-库伦破坏准则。建立了黏聚力、内摩擦角、ΔL/τ-ΔL关系中的斜率和截距与超固结比的经验公式,结合摩尔-库伦破坏准则,又建立了简单的接触面本构模型。并用试验数据验证其合理性,可供相关工程参考。     

土工格栅与砂垫层界面力学特性试验研究

筋土间相互作用是加筋土强度提高的根本原因,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,分析了法向应力、砂垫层厚度、土工格栅横肋间距3个因素对加筋体极限拉拔力的影响,从宏观角度揭示了筋土界面间的力学特性。结果表明:增设5 cm厚的砂垫层后,格栅的极限拉拔力得到显著提高;高法向应力下,砂垫层厚度对拉拔试验结果影响更显著;在土工格栅加筋软土体中,增大横肋间距会减小筋土界面摩擦角,但是对黏聚力影响不大;格栅网格形态是筋土界面特性的重要影响因素。     

中细砂与有机玻璃界面剪切模型

为了研究试验材料与有机玻璃界面剪切特性,对中细砂-有机玻璃接触界面开展直剪试验,对比了不同法向应力下的应力-应变曲线,并以峰值强度为界限将曲线划分为峰前阶段和峰后阶段2部分,在此基础上,建立了适用于中细砂-有机玻璃界面的剪切模型,通过分析试验数据得到了模型参数,最后与实测数据进行了对比验证。结果表明:随着应变或剪切位移的增加,中细砂-有机玻璃界面上的剪切过程会表现出明显的应变软化特征,界面峰值强度和残余强度包络线可通过摩尔-库伦强度准则计算得到,对应的峰值摩擦角为28.3°,残余摩擦角为24.1°。利用研究得到的参数所构建的峰前与峰后模型能够较好地拟合实测数据,可为地质灾害物理模拟试验设计及材料接触界面剪切行为建模提供参考。     

土工格栅与饱和细砂的界面特性试验研究

筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1.0 mm/min)时,剪切速率对界面抗剪强度影响不大;剪切速率在1.0~10 mm/min范围内,随着剪切速率的增大,界面抗剪强度先增大后减小;界面抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,竖向应力增强了土工格栅对土颗粒的嵌锁作用,限制了土颗粒的剪切移动,从而提高了土体的抗剪强度;剪切速率为1.0 mm/min,竖向应力较小(50~100 kPa)时,小网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显;剪切速率为0.1 mm/min,竖向应力较大(200~300 kPa)时,大网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显。研究结果对土工格栅在加筋土中的应用具有参考价值。     

土-格栅界面强度参数和剪切刚度试验研究

以4种不同土工格栅和2种不同填料为试验材料, 完成了不同填料初始状态(含水率、干密度)和不同剪切速率的筋-土界面特性直剪试验, 详细分析了不同工况对界面强度参数和剪切刚度的影响。结果表明:①填料压实度的增大和剪切速率的增大会分别引起格栅-砂砾石界面抗剪强度参数的增大;②格栅-砂砾石界面的抗剪强度参数和剪切刚度明显都大于格栅-黏土界面;③格栅-黏土界面似黏聚力和内摩擦角随着填料含水率的增大而显著降低, 而且格栅-黏土界面强度参数对含水率比黏土本身更为敏感;④现行规范中对格栅-土界面摩擦因数比的推荐值为0.8是合适的, 但是总结文献发现, 拉拔试验所得到的筋-土界面强度参数都远小于直剪试验;⑤法向压力的增加、填料压实度的增加、黏土填料含水率的减小以及剪切速率的减小都会使筋土界面剪切刚度明显增大;⑥在采用的4种格栅中, 纵肋较短的单向格栅-砂砾石界面的剪切刚度最大, 其余3种格栅的筋土界面剪切刚度比较接近。     

堆石坝防渗土工膜界面力学特性的直剪试验方法探索

堆石坝的土工膜与面板联合防渗结构中,土工膜与相接触的垫层材料之间的界面力学特性是关系坝体稳定性的关键因素。首先介绍了传统的土工膜界面力学特性直剪试验设备、试验原理及方法,并指出其在界面接触摩擦真实应力计算过程中的不足之处;然后,对传统的试验设备进行了改进,并对比分析了多种不同工况条件下2种试验设备的测试结果;最后,通过理论推导给出了传统试验测试方法中土工膜与界面之间真实剪切应力的修正计算公式,并进行了试验验证。结果表明新的土工膜接触剪切应力计算公式,能够在不改变传统试验测试方法的基础上,给出土工膜界面剪切作用下的真实应力结果。     

砂砾石与结构接触面强度与变形特性试验研究

通过长江科学院和四川大学华西岩土仪器研究所针对实际工程中的砂砾石料与结构物所形成的接触面联合研制的大型叠环单剪仪,对砂砾石料与凝土接触面及夹泥皮混凝土接触面力学特性进行了相关试验研究．试验结果表明,泥皮的作用对结构接触面特征影响较大,在试验的法向应力范围内,砂砾石料与混凝土板接触面的剪应力与相对剪切位移呈现出较好的双曲线关系,可用Clough—Duncan双线性模型进行描述;而砂砾石料与夹泥皮的混凝土板的接触面试验在达破坏阶段后切向变形具有刚塑性的变形特征,可用殷宗泽刚塑性模型进行描述．     

原状黄土与混凝土接触面特性的大型单剪试验研究

考虑到目前关于土与结构接触面研究当中的土样主要采用的是重塑土,与实际有所差别。利用自制的大型单剪仪对原状黄土与混凝土接触面进行了单剪试验研究。从试验结果中分析原状土与重塑土分别与混凝土接触面特性的差异,从两个方面分析出接触面的厚度。并对其接触面的本构关系进行了研究。     

两介质接触面剪切力学行为试验与数值分析

采用压剪荷载下的光弹性贴片试验分析两介质接触界面的应力集中和峰值剪应力,并用数值模拟的方法考虑了界面形貌起伏角数和两介质强度比值的影响。结果表明:应力集中程度在加载初期随起伏角和强度比值的增加而增强,加载后期呈现相反规律;起伏角的增加不能无限提高峰值剪应力;用光贴片试验和数值模拟结合的手段分析接触面的应力集中具有优势;峰值剪应力随强度比值呈近似线性增长趋势,并经过数值模拟获得两者的关系式。     

花岗岩残积土-土工格栅界面的后循环剪切行为研究

花岗岩残积土在华南、东南沿海、南岳、新疆等地区广泛分布,前人的研究多集中在结构性及微观特性上,后循环加载、位移演化、土壤密度等因素对筋-土界面的剪切特性及加筋作用效果的影响评估研究较少。从循环试验剪切刚度这一重要参数入手,以加载次数、加载频率值、位移振幅值、土壤重度值为自变量,应用控制变量法,通过设计循环直剪试验,得到加筋花岗岩残积土的剪切应力与剪切位移、垂直位移与剪切位移关系曲线进行观察对比,结果表明:花岗岩残积土土工格栅界面剪切刚度受位移半振幅、土壤干重度影响很大,受加载频率影响很小,循环加载并没有弱化后循环界面剪切强度,剪切位移与位移半振幅呈负相关关系。     

复杂节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响研究

基于三维块体离散元软件3ＤＥＣ程序,考虑存在三组节理的复杂节理岩体的情况,通过对10个 不同尺寸的岩体块体进行直剪试验模拟,探讨岩体尺寸对于剪切强度特性的影响效果。由于剪切面相 对节理面位置的不同,块体分为两组（第Ⅰ、Ⅱ组）,得出了法向应力作用下的剪切应力与水平位移的关 系曲线图。通过计算可得出剪切强度参数———黏聚力和摩擦角及其与块体尺寸的关系曲线。由此可 见,两组的差异较大,故在进行选择参数时应根据剪切面的位置分别进行考虑。最后对岩体的剪切强度 特性的尺寸效应进行了理论分析,认为节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响的关键原因是节理结构面 的存在,节理的相对位置、组数、间距、材料属性等都是重要的影响因素。