固结应力和应力路径对粘性土固结不排水剪总应力强度指标的影响

依据有效应力强度指标的唯一性，建立了任意初始固结应力状态下不同应力路径不排水时的总应力强度指标表达式；结合实际地基中情形，说明了总应力分析时考虑固结应力和应力路径的必要性。     

根系—土复合体抗剪强度力学模型与实验分析

通过实验和建立力学模型对比分析根系对土壤抗剪强度提高的影响,并与试验结果进行了对比分析,为生态护坡植物根系固土效应提供了一定的科学依据。     

土体粒径对盐生植物根–土复合体抗剪强度影响的试验研究

 为研究盐生植物根系的固土护坡力学效应,探讨土体粒径对植物根系加筋固土作用和提高土体抗剪强度的影响。以青海柴达木盆地大柴旦盐湖区为研究区,选取海韭菜(Triglochin maritima Linn.)和无脉苔草(Carex enervis C.A.Mey.)2种优势盐生植物作为供试种,选取粒径大小分别为颗粒直径d≤0.25 mm和d≤0.5 mm粒径条件下的2种土体,制备根–土复合体扰动试样和不含根系素土扰动试样,分别进行了不固结不排水三轴压缩试验,以探讨2种盐生植物增强土体抗剪强度贡献,以及2种粒径条件下的根–土复合体抗剪强度指标变化规律;在此基础上,探讨土体粒径差异对根–土复合体抗剪强度的影响。试验结果表明：盐生植物根系加筋固土作用主要表现为在2种不同土体粒径条件下,海韭菜根–土复合体与无脉苔草根–土复合体抗剪强度强度均显著大于素土抗剪强度,且垂直布根海韭菜根–土复合体的抗剪强度显著大于水平或倾斜布根无脉苔草根–土复合体抗剪强度;土体粒径的差异可影响植物根系增强土体抗剪强度大小,即主要表现为在相同的含根量条件下,土体粒径愈小,由该粒径土体与根系共同组成的根–土复合体黏聚力值则愈大。同时,进一步研究表明,水平或倾斜布根的无脉苔草根–土复合体的抗剪强度受土体粒径大小的影响,相对大于垂直布根的海韭菜根–土复合体中的土体粒径大小对其抗剪强度影响。研究成果对于进一步探讨盐生植物根–土复合体抗剪强度的影响因素,以及利用盐生植物有效防治研究区水土流失、土壤侵蚀等地质灾害方面具有重要理论指导意义。     

牛筋草根土复合体抗剪性能研究

以海南常见的野生草本植物牛筋草为研究对象,利用应变控制式直剪仪对不同含水率和不同含根率的含根土体进行了快速直剪试验,分析了含根率和含水率对土体有效粘聚力的影响,结果表明,少量的牛筋草根系能提高土体的抗剪强度,且含根率越高抗剪强度越高;土体抗剪强度随着含水率增加而降低,但存在一个界限含水率。     

土的卸载抗剪强度

从超固结土与正常固结土的应力关系开始,分析卸载对土的大小主应力的影响,得到考虑卸载影响和不考虑卸载影响2种情况下土的抗剪强度差值。从理论上推导卸载过程中某一深度固定点的土的抗剪强度变化规律即卸载强度指标,以及卸载深度一定时不同深度各点的土的抗剪强度变化规律。最后得到土的卸载抗剪强度指标的计算方法。     

基于K_0固结排水卸荷应力路径试验粉土应力–变形特性研究

针对开挖土体复杂卸荷应力路径,按不同初始应力状态和卸荷应力比,对南水北调南干渠粉质黏土开展了K_0固结排水卸荷应力路径试验。试样首先在不同围压条件下K_0固结稳定,然后根据不同的轴向应力和径向应力卸荷比,进行卸荷试验,以模拟实际土体开挖过程中的应力路径。试验结果表明土体的应力应变特性与应力路径密切相关:不同卸荷应力比条件下,试样可能为压缩,先伸长再压缩或者为伸长变形;卸荷应力路径下压缩和伸长应力比临界值与初始固结状态和土性相关;相同平均应力增量条件下,卸荷应力比越小,试样体积膨胀绝对值越大;土体强度参数受加荷方式和应力路径影响不大。试验结果和常规三轴试验有显著区别,需要发展能够描述卸荷应力路径下的土体本构模型,对开挖土体开展符合工程实际的应力变形分析。     

小应变原岩状态下应力路径旋转对剪切模量的影响

以重塑土经K 0固结形成的试样为试验对象,采用英国GDS公司生产的STDTTS+UNSAT(7 kN/1700 kPa)型号高级应力路径三轴测试系统,研究了在小应变范围内应力路径旋转对土体剪切模量的影响以及剪切模量随应变变化的趋势。研究表明,在小应变范围内,剪切模量的初始值随试验应力路径与近期应力历史间的夹角θ的增大而增大,当两者完全相反时,应力路径旋转对土体在小应变条件下的剪切模量影响最大;完全一致时,其影响最弱。而且,在小应变范围内,割线剪切模量总是大于切线剪切模量;当剪切应变采用对数坐标表示时,剪切模量随着剪切应变的增加而衰减,且衰减的规律都可以表示为带有两个拐点的反S型曲线,经分析验证本文所得公式3可以对此特性进行很好地反映;但应力路径、应变范围不同其衰减幅度不同。     

土的抗剪真强度探索

为了研究土的含水率不变时土的抗剪强度与有效应力的关系,根据土的卸载抗剪强度的计算方法,结合超固结土与正常固结土的应力关系,分析了加载和卸载过程中土的抗剪强度的变化规律,然后从理论上分析出伏斯列夫在试验的基础上提出真强度理论的两个真强度参数的计算公式。经过推导得出了伏斯列夫土的抗剪真强度线的理论解。最后通过求极限和求导数的方法由伏斯列夫超固结土真强度理论得到真正意义上同一结构的超固结土、正常固结土、欠固结土的抗剪真强度的计算公式。     

应力路径对超固结土峰值强度特性的影响分析

超固结土的峰值强度不仅与超固结度有关,也受到应力路径的影响。基于统一硬化模型(UH模型)和广义非线性强度准则,对超固结土的峰值强度特性进行分析,预测超固结土在常规三轴压缩、等p路径、不排水路径下的峰值强度,得到其峰值强度大小关系。利用广义非线性强度准则描述三种路径下的超固结土峰值强度的非线性,并确定其表达式。通过与试验结果对比表明所建议分析方法的有效性。     

应力路径对砂土变形特性影响的试验研究

研究土的性质，不仅需要知道土的初始和最终状态，还需要知道它所受应力的变化过程，根据不同密度的标准砂试样，分别进行了六种不同应力路径的三轴试验研究，以便探讨和揭示应力路径和初始状态对砂土变形特性的影响。     

饱和黏性土抗剪强度的试验方法

饱和黏性土的工程特性,与其应力状态密切相关。自然状态的地基土固结应力状态以及工程设计工况的应力状态,是确定地基土抗剪强度试验方法必须考虑的问题。通过原状土的土工试验,分析研究饱和黏性土抗剪强度试验方法及对其抗剪强度指标的影响,提出现场取得的不扰动土样,在试验室进行抗剪强度试验,必须进行恢复土样初始应力状态的预处理;应针对实际工程问题需要,确定固结压力及排水条件进行土样的剪切试验;资料整理时应区分工程应用的应力条件,小于前期固结压力的压力段和大于前期固结压力的压力段分别进行统计分析,确定抗剪强度指标。     

花岗岩残积土应力路径试验研究

由于常规的三轴剪切试验不能反映实际工程中多种应力路径对土体力学特性的影响,以福州地区花岗岩残积砾质黏性土为研究对象,进行了常规三轴固结排水剪切试验、K0固结排水剪切试验、K0固结侧向减载试验和K0固结侧向减载轴向加载试验等多种室内试验,对不同应力路径条件下土体的抗剪强度、应力与应变的变化情况做出比较分析,总结了花岗岩残积土在复杂应力路径下土体的变形特性及强度特征。研究表明:在不同的土体应力路径情况下,土体所对应的强度参数及变形参数具有明显的差异性,花岗岩残积土在不同的应力路径情况下应力-应变曲线均呈现应变硬化型,在实际工程中,应综合考虑各种工况,以应对土体强度及变形的变化对工程进展的影响。     

黄河源区河岸带高寒草甸植物根-土复合体抗拉特性研究

植物根系作为一种特殊的河岸物质组成材料,对改变土体力学特性具有重要作用。采用现场挖空法,在黄河源区二元结构河岸的3个点位开展2种植被群落类型的根-土复合体抗拉特性原位试验,分析滨河草甸植被根系对增强河岸物质抗拉特性的作用。高寒草甸河岸崩塌宽度为0.52~0.70m,明显大于一般黏性土河岸的崩塌宽度,而且原生草甸河岸的崩岸宽度大于中度退化草甸河岸。原位试验结果表明原生高寒草甸植物群落优势植物的华扁穗草的单根平均抗拉强度为31.67 MPa,比中度退化的优势植物垂穗披碱草高15.52 MPa,且其根面积比相比中度退化的植物群落高2~3倍。可见,植物根系的存在对抑制河岸崩塌速率具有一定的作用。应用河岸崩塌临界平衡公式,计算研究区3个点位的根-土复合体的抗拉强度值分别为66.86,21.29和22.63 kPa,这说明单根抗拉强度及根面积比对提高根-土复合体抗拉强度具有重要的作用。通过用修正系数后的Wu-Waldron根系增强模型公式验证,2种计算方法得出的根-土复合体抗拉强度值符合较好,相对误差在2.12%~9.21%。试验方法可为原位测量含根河岸土体的抗拉强度提供参考,同时为揭示黄河源区弯曲河流河岸崩退机制提供数据支撑。     

固结对黏性土抗剪强度的影响研究

针对天然沉积黏性土原状土样开展三轴固结不排水剪切和不固结不排水剪切对比试验,探讨固结对抗剪强度及其指标的影响规律。结果表明：土样在固结不排水剪切和不固结不排水剪切试验下,两者抗剪强度变化趋势大致相同,都随着土样含水率的增加而降低;不固件不排水剪切的黏聚力略高于固结不排水剪切的黏聚力,两者黏聚力均随着含水率的增加而降低,内摩擦角变化不明显;固结与不固结不排水剪切下,液限高的黏聚力高于液限低的试样的黏聚力,随着含水率的增加两者间的黏聚力逐渐接近;无论何种固结方式,在归一化含水率w后黏聚力均与归一化含水率w呈线性关系,随着归一化含水率w的增加,黏聚力逐渐降低,内摩擦角变化不明显。     

浅层地带中上覆应力对土的swcc影响研究

指出土-水特征曲线是解释非饱和土工程现象的非常实用的本构关系,采用非饱和固结仪测定依赖于应力状态的土的水分特征曲线,研究了应力状态对土的水分特征曲线影响,并提出了依赖应力状态的土水特征曲线经验公式。     

生态护坡中土壤含根量与抗剪强度关系试验研究

通过对加入草本植物狗牙根根系的根土复合体进行直接剪切试验,研究在不同含根量和在不同垂直压力情况下根土复合体抗剪强度变化情况。结果表明,狗牙根根系具有提高土体抗剪强度的作用,根土复合体的抗剪强度随着含根量的增加而增大,但当含根量达到一定值时根土复合体的强度增加并不明显,即存在最佳含根量区域。     

K0固结后卸载状态下冻土应力-应变特性研究

通过模拟人工冻结凿井中土体同结、冻结、受力的实际过程，研究了经K0固结后兰州冻结黄土在径向卸载状态下的应力-应变行为，并利用试验资料所建立的数学方程研究了K0固结后冻土的初始切线模量Ei和主应力差渐近值(σ1-σ3)ult与初始围压σ3、温度的关系。结果发现，K0固结后再冻结的黄土试样在整个卸载过程中，其特征类似于理想刚塑性应力-应变曲线；初始围压σ3的升高和温度的降低都可以使深部冻土抵抗变形的能力增强。因此，当深度一定时，应先考虑深度对强度影响后再选择最优温度来满足此深部土体卸载时的强度要求；初始弹性模量Ei在较低负温、较高初始围压状态下，不随初始围压σ3而变化，且趋近于一常数：(σ1-σ3)ult随初始围压σ3的增大而线性增大，在较低初始围压状态下受温度影响较小，随着初始围压的增高，受温度影响逐渐明显：可利用主应力差渐近值(σ1-σ3)ult与破坏比之间的关系来估算破坏强度的大小。     

不同应力路径下饱和粘性土CU试验研究

利用GDS多功能三轴仪对饱和粘性重塑土分别进行了不同K0状态下的CU试验和K0=0.7时不同围压状态下的CU试验,探讨不同应力路径下粘性土的变形和强度特性。试验表明:不同应力路径下的土的应力—应变关系都呈曲线形态相似的非线性应变硬化型;随着固结应力比K0的增加,应力—应变关系曲线初始坡度逐渐由缓变陡;饱和粘性土不排水试验中:ε3=(1/(1-ε1))~(1/2)-1。     

根系形态和层次结构对根土复合体力学特性影响研究

植物根系的结构特征包括形态和层次结构,对根土复合体力学特性影响显著.通过开展黑麦草生长参数测试及直剪试验,获得了不同时期根土复合体的力学特征;采用自主研发的MechRoot程序建立了符合黑麦草根系结构特征的根土复合体模型,研究黑麦草不同形态和层次结构根系在直剪过程中的轴力水平以及占比情况,阐明了根系形态与层次结构对根土...