堆石料湿化变形特性试验研究

通过室内大三轴单线法对堆石料的湿化变形进行了试验研究,探讨了在不同密度、不同围压、不同应力水平状态分别对堆石料进行浸水后变形特性的规律性研究,根据建议的湿化模型整理了计算参数。试验结果表明:随着围压增大、浸水应力水平提高,堆石料的湿化轴向应变变大,在围压和应力水平增加超过某一范围后,堆石料的湿化轴向应变明显增大。湿化轴向体变随围压浸水应力水平的变化不是很明显。随着堆石料密度的提高,堆石料的湿化变形量产生一定量的减少。     

砂柱法制样及剪切速率对黏性粗料三轴试验的影响

对砂柱法和常规方法制备的黏性粗粒土三轴试样进行饱和试验,对比其饱和效果,同时为论证砂柱对土体排水效果、应力-应变关系和强度特性的影响,开展砂柱法试样和常规试样在不同剪切速率下的三轴CD剪试验,并讨论剪切速率对试验的影响。试验结果表明：砂柱法配合反压饱和6 h,试样基本饱水均匀;常规试样的速率敏感度较高,随着剪切速率的增大,强度指标φ_d减小、C_d增大,同一围压下,峰值偏应力减小;体应变ε_v与剪切速率呈反比,且围压越大,越不利于土体排水,峰值偏应力减小的幅度越大;剪切速率与E_i呈反比,与B_i成正比,邓肯-张模型参数R_f、k、n、D和F值随剪切速率的增大而减小;砂柱法制备的试样速率敏感度较低,且砂柱法试样在0.3 mm/min剪切速率下具有同常规试样0.03 mm/min剪切速率下相似的三轴应力-应变特征;该方法获取了相近的CD剪强度指标和邓肯张模型参数,同时缩短了试验在饱和-固结-剪切3个阶段的用时,大幅提高了试验效率,具有良好的经济效益。研究结果可为与黏性粗...     

三轴应力状态下砂砾料浸水变形特性试验研究

利用VJ非饱和三轴仪对砂砾石料进行了各向等压和剪切状态下浸水变形特性试验研究,并对不同应力状态下浸水变形过程中体应变和偏应变增量进行统计分析。假定体积应变增量在试样各向同性和等压固结条件下可分解成两部分,一部分是由于围压σ3引起的,另一部分是由于偏应力引起的;偏应变仅由偏应力引起的。在此假定的基础上建议了一个浸水体应变增量和偏应变增量与应力水平和围压之间的经验表达式以及相应的参数整理方法。     

不同应力路径对垃圾土应力-应变关系的影响

利用GDS多功能三轴仪对K0固结的垃圾土样进行了七条应力路径的三轴试验,探讨了不同应力路径下垃圾土的应力-应变关系,给出了q-εs、p′-εv、p′-εs和q-εv的关系曲线。结果表明:垃圾土偏应力随剪应变几乎呈线性增加,表现出明显的加工硬化特征。同等剪应变的情况下,当Δp为正Δq也为正时,应力比(η=Δq/Δp)较大的应力路径对应的偏应力较小;当Δp为负Δq为正时,应力比较大的应力路径则表现出较高的抗剪强度。偏应力q不仅与剪应变有关同时也与体应变有关,球应力p不仅与体应变有关还与剪应变有关,填埋方式对垃圾体的应力和应变分布有重要影响。更多还原     

超声波测三轴饱和砂样剪切模量及力学性的关系

本文解决了三轴仪内饱和砂试样剪切波速的量测技术问题,并对其原理进行了阐述,使动三轴仪又具有测量微小应变下饱和砂试样的动剪模量的性能。在此基础上,通过试验得到了饱和砂土超声剪切模量和平均有效主应力、孔隙比、有效主应力比及排水条件之间的关系;饱和破土静力抗剪强度和超声剪切模量之间的关系;饱和砂土动力液化性质和初始超声剪切模量之间的关系。     

原状与重塑粉土固结不排水剪切特性的对比试验

利用应变控制式静力三轴剪切仪,对3组夯实原状饱和粉土试样进行了不同围压下固结不排水剪切试验,在此基础上,又采用干装法和控制固定含水率的湿装夯实法制备了相同干密度的重塑饱和粉土试样,对两种方法制成的试样进行了同样的对比试验。通过对原状试样与不同成样方法的重塑试样的应力-应变关系、有效应力路径和抗剪强度指标等试验结果的对比分析,探讨了两种室内成样方法制备重塑试样的试验结果与原状试样结果的差别以及产生的原因。试验结果表明：在3组对比试验中,两种重塑样之间、重塑样原状样之间的应力-应变关系和有效应力路径均差异较大     

含砂高液限黏土统计损伤硬化模型研究

目前,将统计损伤理论应用于岩土体本构模型中尚处于起步阶段。通过对含砂高液限黏土进行常规物理试验和固结排水三轴试验,得到了不同围压下土体的轴向应力应变和体积应变轴向应变曲线,基于损伤理论并假设土体微元服从威布尔分布,建立了统计损伤硬化本构模型。通过将理论结果与试验曲线进行比较,验证了模型的合理性及对硬化型土体应力应变关系的适用性。在此基础上,对模型参数与应力应变曲线、损伤应变曲线之间的关系进行探讨,相关结论对含砂高液限黏土的研究与工程实践具有较好的参考价值。     

黄土剪切损伤演化及其力学特性的CT-三轴试验研究

利用应力控制式CT-三轴仪研究了非饱和Q3原状黄土与扰动黄土三轴剪切变形特性,并利用CT技术对其内部结构变化进行了无损量测,得到内部结构演化的CT图像和相应的CT数据,从细观上解释了结构性黄土三轴剪切破坏细观结构演化规律。结果表明:随围压的增大,黄土三轴剪切偏应力轴应变关系曲线由弱软化型逐渐转变为弱硬化型,原状黄土的体应变无论是剪缩还是剪胀均大于扰动黄土。剪切变形呈应变弱软化型黄土平均CT数与轴向应变关系曲线先经历一个小幅增长后逐渐减小。剪切变形呈应变弱硬化型黄土平均CT数与轴向应变关系曲线在剪切初期快速增长,随后在剪切过程中缓慢增长。扰动黄土剪切破坏过程中试样中部相比全区剪切破损较小,裂纹主要在试样外围衍生;原状黄土胶结区表现为逐渐破损,空洞区由于周围土颗粒的滑移而逐渐被压密。CT技术使土的细观结构研究达到定量阶段,为建立土的结构演化方程和结构性本构模型提供了试验基础。     

粗粒料湿化变形三轴试验研究

对小浪底斜心墙堆石坝的砂岩粗粒料采用单线法进行中型三轴湿化变形试验,研究了该种土料的湿化变形特性。通过对试验结果和湿化变形规律的分析,总结了湿化轴向应变、湿化体积应变与湿化应力水平、围压之间的关系。试验结果表明,湿化轴向应变与湿化应力水平呈双曲线关系,湿化轴向应变与围压呈线性关系;湿化体积应变与湿化应力水平和围压均为线性关系。根据对试验结果的分析以及计算湿化变形的单线法,提出了一个适用于计算粗粒料湿化变形的数学模型。该湿化变形模型参数共6个,并给出了通过室内常规试验确定参数的方法。对模型进行了验证,结果表明该湿化模型计算曲线与试验结果吻合较好,表明该模型能较好地反映粗粒料湿化变形的特征。     

浸水时间对砂泥岩填料压缩特性影响试验研究

土料压缩特性参数是计算地基沉降变形的重要指标。为明确砂泥岩混合填料在不同浸水时间下压缩特性,设置7组不同时间的浸水方案、2种浸水方式,采用侧限压缩试验探究砂泥岩填料经不同时间浸水后的强度变化规律。试验结果表明,与不浸水试样相比,砂泥岩混合料浸水1 h后轴向变形增大11.48%,浸水5 d后,压缩模量降低了31.22%,压缩系数增大了45.03%;浸水5 d后,轴向变形比浸水1 h增大了47.40%,孔隙比减小了7.71%。长时间浸水降低砂泥岩混合料压缩模量,增大其压缩系数,其压缩变形增大。建议将压缩系数、压缩指数与压缩模量相结合来评判砂泥岩混合料长期浸水条件下的压缩特性。不同浸水时间下的应力应变曲线在ln ε-ln p平面内呈直线,曲线簇呈扫帚状且有汇聚趋势。浸水饱和与真空抽气饱和的试验数据差值小于5%,这两种饱和试验方法对砂泥岩混合料压缩特性的影响不明显。     

原状与重塑粉土固结不排水剪切特性的对比试验研究

利用应变控制式静力三轴剪切仪，对3组原状饱和粉土试样进行了不同围压下固结不排水剪切试验；在此基础上，又采用干装法和控制固定含水率的湿装夯实法制备了相同干密度的重塑饱和粉土试样，对两种方法制成的试样进行了同样的对比试验研究。通过对原状试样与不同成样方法的重塑试样的应力-应变关系、应力路径、抗剪强度指标等试验结果的对比分析，探讨了两种室内成样方法制备重塑试样的试验结果与原状试样结果的差别及其产生的原因。试验结果表明：在3组对比试验中，两种重塑样之间、重塑样与原状样之间的应力-应变关系和应力路径均差异较大；湿装重塑样的抗剪强度指标均低于干装重塑样，两种重塑样抗剪强度指标均低于原状样。固结后的密实程度并不是导致试验结果差异的根本原因。原状样和重塑样固结过程的孔压消散曲线及正常固结线均有所不同，说明原状样和重塑样的结构不同，是导致试验结果不同的根本原因。     

标准砂冷冻法制样试验研究

为了科学评价黄河中下游地区砂土的力学性能,选择砂粒组中的标准砂力学性能指标为参考标准,对其进行一系列三轴固结排水剪切试验,研究了冷冻法制样和湿装法制样对标准砂应力应变关系和抗剪强度指标的影响。结果表明:①无论采用冷冻法制样还是采用湿装法制样,标准砂试样的主应力差都随相对密度的增大呈增大趋势,其应力应变关系曲线从硬化型过渡到软化型。②对于疏松状态的标准砂,轴向应变不大于5%时,湿装法制备试样的主应力差大于冷冻法的;对于密实状态的标准砂,轴向应变不大于6%时,湿装法制备试样的主应力差小于冷冻法的;但随着轴向应变的增大,二者强度趋于一致。③两种制样方法制备的试样,其内摩擦角均随相对密度的增大而增大,不同方法制备试样的内摩擦角相差不大。④对于疏松状态的标准砂采用湿装法制备试样,在装样过程中易受到扰动,导致其峰值强度高于冷冻法的,处于密实状态的标准砂采用湿装法制备试样,装样时对其扰动较少,但其峰值强度低于冷冻法制备试样的,因此对于疏松状态的标准砂建议采用冷冻法制样,且在动三轴试验仪器上进行常规三轴试验,以尽量减少装样对试样的扰动。     

饱和重塑黄土的动力特性

基于饱和重塑黄土的静、动力三轴试验结果,探讨了饱和重塑黄土的静、动力特性。分析了静力试验中饱和重塑黄土的应力-应变关系。根据动力试验结果研究了饱和重塑黄土轴向应变、动强度、有效应力路径和滞回圈的变化规律:轴向应变随着振动次数的增加逐渐增大,且变化曲线存在着明显转折点,在较低围压时,εa分为先平缓上升和后陡升至破坏两个阶段,在较高围压时,εa分为振动初期存在陡升然后平缓上升最后又陡升至破坏三个阶段。有效应力路径逐渐向左发展,且移动幅度逐渐加大。每一个振次的有效应力路径形成一个封闭的区域,试验过程中封闭区域的面积逐渐增大。随着振动次数逐渐增大,滞回圈的面积和倾斜度均逐渐增大。通过动弹模试验结果发现饱和重塑黄土在不同围压下1/Ed均随着εa的增大而增大,确定出不同围压下1/Ed~εa关系中的a、b值和最大动弹模Edmax;阻尼比λ随动应变εa的增大逐渐增大,且最终趋于稳定,给出不同围压下阻尼比λ的建议值,从而为指导工程实践提供参考。     

饱和高岭土的部分排水剪切应力-应变特性

为模拟实际工程中土体经常受到的固结和剪切同时作用(即部分排水剪切条件),基于三轴压缩试验方法,采用不同的轴向应变速率加载,并在剪切过程中始终打开排水阀的方式,开展了重塑饱和高岭土试样的部分排水剪切试验,分析了其在体变和孔压共同作用下的应力-应变特性。试验结果表明:部分排水剪切条件下所引起的孔压随着轴向应变位移加载速率的增加而增加,而抗剪强度却随着轴向应变位移加载速率的增加而减小,临界状态线并不依赖于剪切过程中的加载速率和排水条件。研究成果可为考虑部分排水剪切条件下地基稳定性分析方法的构建提供依据。     

粗粒土体变规律大型三轴试验研究

采用粗粒土大型三轴剪切仪,对饱和粗粒土进行固结排水剪切试验,提出了拟合三轴剪切试验中轴向应变与侧向应变的函数方程,利用此关系式对三轴试验中试样的体积应变进行了预测。预测结果表明：改进模型能合理地描述粗粒土的体积应变规律,尤其是高围压下剪缩、低围压下剪胀的特性。由体积应变方程导出以轴向应变为自变量的切线泊松比表达式,通过与邓肯张模型及由数值方法求得的切线泊松比对比,讨论了该表达式的合理性。     

黄土应力式直接剪切增湿试验研究

应用改制的应力式直接剪切仪,首先对不同剪应力作用下黄土浸水饱和剪切演化规律进行了研究;其次选取了一个剪应力水平对不同增湿浸水量作用下黄土剪切演化规律进行了进一步探索.结果表明,黄土在增湿剪切过程中剪位移随时间变化曲线可以分为3个阶段:剪切缓慢发展阶段、剪切迅速发展阶段和浸水剪切稳定阶段.而其抗剪强度受剪应力水平影响较小,受浸水量影响较大.     

球形颗粒散粒体的强度和变形特性试验研究

 采用大型三轴仪对球形颗粒散粒体进行了应变式三轴试验。试验结果表明,球形颗粒散粒体应力-应变关系符合理想弹塑性模型,其强度符合Mohr-Coulomb强度理论,体变与轴向应变关系符合线性关系。散粒体的强度和变形特性与其颗粒调整方式有密切关系。     

粗粒土三轴压缩试验的颗粒流模拟

基于粗粒土室内三轴压缩试验结果和离散元的基本理论,利用颗粒流程序PFC3D建立三轴压缩试验的数值模型。对比不同围压下数值试验与室内三轴试验的应力~应变曲线、变形曲线的差异,并对产生差异的原因进行了分析。结果表明,数值试验的应力~应变曲线、体积应变~轴向应变关系曲线的变化趋势与室内试验基本一致,但是相较于室内试验,数值试验的峰值强度略低,且剪切后期剪胀偏大。产生差异的原因主要是,数值试样未考虑颗粒形状的影响,且在试验过程中颗粒不会发生破碎。     

武汉天然老黏性土的压缩和剪切特性试验研究与数值模拟

武汉天然老黏性土是一种超固结硬黏土 ,在开挖卸载条件下容易产生应变软化 ,经常给深基坑、边坡工程带来不利影响.目前对其超固结性、结构性以及剪切特性等还缺少深入认识.利用高压固结仪和三轴剪切仪对其饱和原状样和饱和重塑样分别进行了压缩试验和三轴不排水剪切试验 ,并且应用上下负荷面剑桥模型对原状样的三轴不排水剪切试验进行了模拟.研究结果表明 :天然老黏性土为一种强超固结的结构性土 ,采用两种方法得到的原状土前期固结压力和结构强度基本一致 ;在低围压下 ,原状样明显表现出应变软化和剪胀性 ,其破裂面易受微裂纹影响;与文献中的天然软土不同 ,天然老黏性土在结构破坏后剪缩并不明显 ;原状样的黏聚力明显高于重塑样 ,两者内摩擦角非常接近 ;采用上下负荷面剑桥模型模拟的原状样应力-应变曲线和孔压曲线与室内试验结果基本一致.     

饱和软黏土应变累积特性及经验模型

为了更加真实地描述地基饱和软黏土在长期交通循环荷载作用下的永久变形特性,借助GDS变围压动三轴试验系统对温州饱和软黏土开展了一系列恒定围压应力路径(CCP)以及变围压应力路径(VCP)下的部分排水循环加载试验,重点分析了循环动应力比(CSR)、应力路径(α)及其长度(L)对饱和软黏土永久轴向应变的影响。试验结果表明:在给定的循环次数(N)下,永久轴向应变随着CSR的增大和α的减小而增大,可分别采用指数函数和对数函数描述永久轴向应变与CSR和α之间的关系。基于试样经历10 000次循环后的永久轴向应变,通过归一化处理发现归一化永久轴向应变(ε^p_{a,10 000}/ε^p,CCP_{a,10 000})与归一化应力路径长度(L/L_CCP)和归一化平均主应力幅值(p^ampl/p^ampl_CCP)之间分别呈对数和线性关系且与CSR无关。进一步构建了考虑CSR、α以及N综合影响的对数型经验模型并对不同应力路径下的永久轴向应变进行了预测,预测结果与实测值呈现出较好的一致性。