冻融作用下多年冻土区路堑边坡稳定性评价

为阐明冻融作用对多年冻土区路堑边坡稳定性的影响，首先建立粉质黏土黏聚力、内摩擦角与冻融次数之间的定量关系，其次探索冻融作用对粉质黏土抗剪强度的影响机制。最后，建立考虑冻融界面强度参数变化的边坡安全运营预测模型。研究发现:随着冻融次数的增加，粉质黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均呈现下降趋势，黏聚力对冻融作用相对更敏感。冻融15次后，边坡安全系数降幅达４7％。当边坡冻融影响深度从2．70ｍ增加至3．20ｍ时，边坡安全系数降低12％。基于室内、外冻融环境转换关系，将室内冻融试验数据直接应用于现场冻融条件下的边坡安全运营年限预测，为边坡稳定性定量化预测提供参考。     

冻融作用下低液限黏土抗剪性能研究

为了研究季节性冻土区不同边界条件下低液限黏土冻融作用后抗剪强度指标变化规律,对不同干密度、不同含水率的低液限黏土进行了不同冻结冷端温度、不同冻融循环次数的冻融试验和冻融后的等应变直剪试验。试验结果表明：低液限黏土经冻融作用后黏聚力降低,内摩擦角增大,5～7次冻融循环后,抗剪强度指标基本不变;冻结冷端温度越低,冻融作用对黏聚力和内摩擦角的影响越小,无论是冻融土体还是非冻融土体,随着干密度的增加,黏聚力和内摩擦角均增大,随着含水率的增大,黏聚力和内摩擦角均减少。建立的BP神经网络模型能准确预测土体冻融后的抗剪强度指标,为季节冻土区边坡设计抗剪强度取值提供合理的数据支撑。     

基于应力修正法的黏土抗剪试验因素研究

为了预防黏土体受降雨及内部砾石含量影响易发生滑塌等工程地质灾害,选取重庆地区具有代表性的黏土,开展室内直剪试验并考虑其误差,探讨了基于单点面积应力法修正后含水率及掺砾量对黏土体抗剪强度的影响规律。结果表明:经单点面积应力法修正后黏土试样在不同含水率下的黏聚力较修正前提高了8.29%,内摩擦角较修正前提高了15.97%;试样在不同掺砾率下的黏聚力较修正前提高了11.66%,内摩擦角较修正前提高了13.73%。随着含水率的提高,黏土的抗剪强度不断降低,其黏聚力呈现先增大后减小的趋势,而内摩擦角呈现缓慢下降趋势;随着掺砾量的提高,黏土的黏聚力总体呈现先增大后减小的趋势,内摩擦角则呈现缓慢上升的趋势。含水率及掺砾量对黏土的黏聚力影响较大,而对内摩擦角的影响较小。     

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。     

碱污染红黏土抗剪强度特性室内试验研究

为了研究碱污染红黏土的抗剪强度特性,考虑碱液NaOH质量分数和养护时间2个因素,通过室内模拟试验,分析碱液与红黏土的相互作用。试验结果表明:高NaOH质量分数时红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均增大,存在极大值,极大值出现的时间和碱液NaOH质量分数有关;低NaOH质量分数下红黏土抗剪强度降低,存在极小值,黏聚力呈先增后减,内摩擦角呈先减后增的变化趋势。碱污染红黏土抗剪强度特征为水化、离子吸附、阳离子交换、碱液溶蚀和外力共同作用的结果。     

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。     

库岸边坡渗流及稳定性分析

库岸边坡常因受到库水位周期性波动的作用而失稳。传统的饱和土渗流及稳定分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化及其对岸坡安全系数的影响规律。本文从非饱和土的渗流和抗剪强度理论出发,分析了水位升降时土质岸坡的渗流规律及其稳定性的变化规律。通过选取典型的土性参数,对黏土、粉土和均质砂岸坡进行饱和-非饱和渗流分析,得到水位升降过程中岸坡内孔隙水压力场,再引入极限平衡方法,考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度及岸坡安全系数的贡献,进行岸坡稳定性分析。分析表明,土体的饱和渗透系数和土水特征曲线共同决定了水位升降时岸坡内孔隙水压力的大小及分布,水位升降情况下岸坡安全系数的变化规律也与岸坡土体的渗透特性有关。     

湿陷性黄土侵水前后抗剪强度变化规律研究——以河南巩义地区湿陷性黄土为例

通过侵水前后湿陷性黄土的快剪试验,发现侵水后土样的抗剪强度明显低于天然状态下土样的抗剪强度,且抗剪强度的变化规律与土的类别有关。粉土类湿陷性黄土侵水前后的抗剪强度在各级压力下变幅相当,并且抗剪强度的变化主要表现在黏聚力的降低上,降幅达92%;侵水前后粉质黏土类湿陷性黄土的抗剪强度变化随压力变化分为快速变化和缓慢变化两个阶段,根据土的湿陷程度不同抗剪强度发生快速变化的起始压力也不同,其中内摩擦角的变化随湿陷系数的降低而减小,黏聚力的变幅与土的湿陷程度以及压缩系数有关。     

饱水-风干循环作用下砂岩力学性质劣化规律

水库在建成运营过程中,水库内水位反复升降对库岸边坡安全性产生影响。为探究饱水-风干循环作用下水库边坡岩体力学性质的劣化规律,以某水库边坡水位变幅带砂岩为试验对象,进行岩石三轴压缩试验。引入劣化率概念探究水岩作用对砂岩力学性质的影响,并借助电镜扫描技术分析了砂岩在水岩作用下的劣化机理。研究表明:水岩作用程度相同时,砂岩峰值抗压强度随围压增大而变大;相同围压条件下,随饱水-风干/循环次数增多,砂岩峰值抗压强度、黏聚力、内摩擦角变小,且三者数值与循环次数N之间的变化规律符合指数分布。当水岩作用增强时,峰值抗压强度劣化率最小值为31.35%,黏聚力、内摩擦角劣化率分别为30.61%和15.37%;水库水位升降对砂岩峰值抗压强度、黏聚力影响较内摩擦角大,三者劣化率与循环次数N之间的变化规律同样符合指数分布。在砂岩三轴压缩试验基础上,对水岩作用下岩石劣化机理进行了研究。研究成果对于受水位反复升降影响的水库边坡安全性治理具有一定参考价值。     

掺砂高塑性红黏土抗剪强度直剪试验研究

考虑高塑性红黏土的高塑性指数、低压实性以及容易收缩开裂等特殊工程力学性质,开展了掺砂改善高塑性红黏土的研究。为了研究高塑性红黏土掺砂后的力学特性,通过向红黏土中掺入不同比例和不同颗粒粒径的砂料,制备相同干密度和含水率的试样进行直剪试验,探究不同掺砂比例以及不同颗粒粒径对高塑性红黏土直剪强度特性的影响。研究结果表明:高塑性红黏土掺砂后,能够显著提高内摩擦角,降低黏聚力和抗剪强度;掺砂比例对黏聚力的影响远大于对内摩擦角的影响。掺砂比例保持20%不变,高塑性红黏土的内摩擦角随着掺砂颗粒粒径的减小而增大,黏聚力及抗剪强度随着掺砂颗粒粒径的减小而减小。     

不均匀含水率对红黏土抗剪强度的影响研究

红黏土是一种典型的特殊土,与其他土有着不一样的力学性质。为研究不均匀含水量条件下不同含水率对红黏土抗剪强度的影响,取红黏土制备不均匀含水量试样,运用直剪试验仪研究了不同失水程度下红黏土的力学性质。试验结果表明:经过烘干处理后的土样,含水量分布不均匀与含水量分布均匀试样相比,水量主要集中在试样内部,即外干内湿;试样的抗剪强度指标(黏聚力/内摩擦角)随含水率减小呈先减小后增大;含水率对内摩擦角和黏聚力的影响具有区间性;黏聚力随含水率的增大衰减速度分为2个阶段,而内摩擦角衰减的速度分为3个阶段。     

基于水利工程地基土体附加应力抗剪强度变化规律研究

通过改进传统的剪切试验方法探讨抗剪强度指标在施加不同应力情况下的变化规律,其中附加应力的施加采用气压式固结仪来完成。文章采用辽宁省某水利工程施工现场的提取的两种土样进行快剪试验,对各指标值受土体状态与结构变化的影响,然后考虑沉降关系和各层面受力状态提出了剪切面动态受力计算式,在此基础上提出了修正的关系式。研究表明:附加应力的作用对两类土体的影响存在较大差异,内摩擦角和黏聚力变化分别反映了粉土夹砂、淤泥质粉质黏土的抗剪特征;土体抗剪强度参数值和孔隙比、含水量的变化存在反相关关系。     

软岩筑堆石坝坝坡稳定性的参数敏感性分析

为得到软岩抗剪强度指标对堆石坝坝坡稳定性的敏感性,通过以某工程实例为基础,将单因素敏感性分析法和正交试验法相结合,研究了软岩黏聚力、内摩擦角及坝体下游坝坡坡比对堆石坝下游坝坡稳定的敏感性。研究结果表明软岩筑堆石坝下游坝坡稳定对软岩内摩擦角最为敏感,黏聚力次之,对下游坡比敏感性最小。     

硫酸钠溶液对水泥土抗剪强度的影响试验

为研究硫酸钠溶液对水泥土抗剪强度的影响,对硫酸钠溶液腐蚀后的水泥土进行了无固结排水直剪试验。试验结果表明:水泥土的抗剪强度随着硫酸钠溶液浓度的增加而逐步降低,相应的内摩擦角和黏聚力也逐步降低;硫酸钠溶液浓度不变时,水泥土抗剪强度随着硫酸钠溶液腐蚀时间的增加而逐步降低,黏聚力也逐步降低,腐蚀对黏聚力影响较大,而对内摩擦角影响很小。     

基于灰色关联度的红黏土边坡稳定性因素敏感性分析

基于灰色关联分析理论,运用有限元强度折减法计算红黏土边坡稳定性安全系数,并通过计算和比较贵州地区红黏土边坡的黏聚力、内摩擦角、容重、弹性模量、泊松比、坡角、坡高等7个不相关因素对边坡安全系数的灰色关联度,进行了红黏土边坡稳定性敏感性分析。结果表明,内摩擦角的变化对红黏土边坡稳定性的影响最敏感,其次是黏聚力、坡高、泊松比、坡角、容重和弹性模量。研究成果可为贵州地区类似红黏土边坡的防护治理和设计提供重要参考。     

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。     

含水率变化对黄河下游滩岸土体力学性质影响及稳定性分析

黄河下游滩区岸坡坍塌,压缩滩区人民的生产空间,造成了极大的经济损失。因此,在对万滩镇至柳园口段滩岸踏勘、取样以及室内土工试验的基础上,分析滩岸土体组成及结构特征,研究含水率变化对土体强度的影响,并利用Optum G2研究土体强度变化对多层土滩岸稳定性的影响。结果表明：黄河万滩镇至柳园口段滩岸土体由黏土和粉砂土组成,表现为交互分层结构;随着含水率的提高黏土和粉砂土黏聚力均先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;含水率对岸坡土体强度产生显著影响,含水率从18%增大到40%时黏土层黏聚力降低80%、内摩擦角降低约87%;滩岸组合边坡稳定性降低,岸坡稳定系数随着含水率提高表现为先增大后减小。     

基于强度双折减理论的粉土边坡稳定性研究

通过标准直剪试验结果,分析干湿循环对粉土强度指标的影响,提出粉土强度随干湿循环次数变化的关系式以及符合粉土边坡实际强度变化的安全系数计算方法,在此基础上建立ANSYS边坡模型分析粉土边坡的稳定性.研究表明,随着干湿循环次数的增加,重塑粉土的强度指标黏聚力和内摩擦角是以不同速率进行折减的,黏聚力折减幅度达30％,内摩擦角...     

基于含水量与干密度的低液限黏土强度公式

在分析现有非饱和土强度理论的基础上,从土的总抗剪强度出发,利用直剪仪开展了不同含水量、干密度组合的低液限黏土抗剪强度试验,结果表明:①低液限黏土的强度与含水量、干密度密切相关,其中黏聚力与含水量呈二次曲线关系,与干密度呈线性关系;②内摩擦角与含水量、干密度均呈线性关系,二者的交互影响可按乘法效应进行组合.     

溜砂坡抗剪强度参数估算模型实验研究

为揭示溜砂坡抗剪强度参数与其控制因素间的内在联系，配制五种不同级配样品，计算五组样品的浑圆度、细颗粒含量、不均匀系数和曲率系数。分析控制因素对溜砂坡抗剪强度参数的影响:黏聚力和内摩擦角分别与不均匀系数、曲率系数呈正比关系；黏聚力和内摩擦角均随颗粒的浑圆度的增大而增加；黏聚力和内摩擦角均随细颗粒含量的增大而减少。并绘制出关系曲线，刻画控制因素与抗剪参数间的内在规律性。最后通过多元线性回归理论，构建出简洁、快速的溜砂坡抗剪强度参数估算模型，并通过野外取样，验证了此估算模型的准确性。