不同加载速率条件下饱和重塑黏性土的微观变形特性试验研究

对具有相同初始状态的饱和重塑黏性土采用不同加载速率进行固结,并在不同加载阶段对试样进行核磁共振测量,通过定性分析横向驰豫时间T₂分布或T₂谱面积变化与孔隙的关系,研究饱和重塑黏性土的变形微细观响应。结果表明：饱和重塑黏性土的固结初始阶段的T₂谱由两个峰组成,随着加载固结的进行,大孔径孔隙逐渐闭合成小孔径孔隙,最终的T₂谱形态都是单峰;加载较快土样在加载初期,受排水滞后的影响,其T₂曲线谱的变化趋势不明显,恒载足够长时间后,无论加载速率快慢,土样的T₂曲线谱最终形态极为相似,说明加载速率只对土样的中间状态产生影响,最终状态由试样初始状态决定。     

基于核磁共振技术的白云岩微观损伤致劣机制研究

为探究静力加载下白云岩的微观损伤致劣机制,结合核磁共振驰豫机制和T₂谱驰豫信号特征,提出一种多谱峰正态数学模型;同时,通过三轴压缩试验前后的核磁共振检测信号对模型进行验证,结合试验前后核磁共振驰豫信号特征及核磁成像技术,从核磁共振 T₂ 弛豫谱信号和孔隙孔径分布特征分析岩石内部微观孔隙结构的损伤致劣机制。结果表明：(1) 所提出的数学模型能够较为完整的表征核磁共振驰豫信号信息,反演拟合度R~2 = 0.99,结合岩石宏观破坏时的核磁驰豫信息,利用所提出的数学模型可定量评价岩石的损伤状态;(2) 通过岩石压缩破坏试验前后的核磁共振检测结果对比分析,岩石破坏前,岩样核磁共振检测呈现典型的 3 个谱峰,小孔隙和中孔隙连通性较好,大孔隙分布较少;岩石宏观破坏后,中、大孔隙连通性显著增强,中孔隙和大孔隙具有典型“靠拢–合并”特征,破坏后大孔隙和中孔隙 T₂ 谱谱峰面积与总谱峰面积之比超过 90%,宏观损伤值 D>0.9;(3) 岩石在不同围压作用下破坏时,内部孔隙结构的核磁驰豫信号特征表现基本一致,均为大孔隙分布为主导...     

室内基床系数测试方法研究

通过设计制作与原位K₃₀ 载荷试验具有相同的应力路径特征与排水边界条件的试验装置，依据经典固结理论推导出等固结度控制方法与标准基床系数计算公式；引入变形模量与压缩模量之间的理论关系，推导出用压缩模量与静止侧压力系估算地层标准基床系数的公式。经室内外多次对比试验研究与试验验证，提出了采用直径为5 cm压板，模拟试样在原位受到的应力状态，进行分级加载测定地基土基床系数是可行的；提出了计算正常固结饱和黏性土基床系数计算公式。     

超固结度对超固结饱和黏土不排水蠕变特性的影响研究

以具有不同超固结度的重塑黏土试样为研究对象,在加载应力比等同于临界状态线斜率的应力条件下开展了一系列不排水蠕变试验,研究了超固结饱和黏土的蠕变特性。试验结果表明,对强超固结度黏土试样,随着蠕变时间的增加,孔压一直降低,并从正孔压降到负孔压。强超固结度试样的初始应力路径虽然都到达了正常固结土试验获得的临界状态线,但强超固结度的试样在蠕变阶段并不破坏。在蠕变初始阶段,对于不同强超固结度轴应变速率与对数蠕变时间的关系线是相互平行的直线。整个蠕变过程中,强超固结度试样都处于剪胀状态中,且超固结度越大,到达最大剪胀状态的蠕变时间越长。在相同的应力比下,超固结度是影响超固结试样不排水蠕变破坏与否的重要因素。     

渗透吸力对重塑黏土的压缩和渗透特性影响的试验研究

已有研究表明孔隙水盐分对黏土的力学性质有着重要影响,但相关的定量研究仍需进一步深入。以渗透吸力作为宏观参数,将商用高岭土与钙基膨润土的混合土作为研究对象,用不同浓度的NaCl溶液与土混合,进行饱和重塑土的固结试验,探究孔隙水盐分对饱和重塑黏土压缩特性和渗透特性的影响规律。试验结果表明重塑饱和黏土的压缩指数C_c随着渗透吸力的增加而呈指数规律衰减,回弹指数未产生明显变化;在Burland体系下,渗透吸力对曲线初始段有较大影响;而屈服后,压缩曲线可以在I_v-lgσ^’_v分析体系中进行归一化。相同固结压力和孔隙比下,渗透吸力越小,次固结系数越大;次固结系数与压缩指数的比值 C_α/C_c的比值并不为常数,随着渗透吸力的增大而减小。同样的初始孔隙比,比例系数C_k=Δe/Δlgk_v随渗透吸力增加而非线性递减,延拓了Tavenas认为比例系数C_k与初始孔隙比e₀线性相关的认知。     

描述饱和土热固结过程的一个非线性模型及数值分析

基于多孔介质热–水–力耦合过程理论模型,给出饱和土的热固结控制方程及状态方程。考虑温度和孔隙水压力对排水模量的影响,建立了弹性模量的非线性表达式。且与已有热固结试验结果进行了对比,计算结果与试验结论基本相符。分析表明:饱和土试样中孔隙水渗透率的变化,对水压力消散及体应变的演化过程有非常明显的影响;等温排水固结过程中固体基质被压缩且体应变的变化较大,而升温不排水过程中固体基质有发生膨胀的趋势;重力影响下,饱和土试样上部体应变较下部体应变大;温度荷载加载等级的增加,使得饱和土试样中不断产生较大的孔隙水压力,且随孔隙水的排出整体平均体应变逐渐增大。     

武汉地区老黏性土的结构性试验研究

武汉老黏性土是一种结构性强、超固结、裂隙节理发育的硬塑黏土。从武汉市汉阳某基坑取得原状土样,进行一维固结试验、无侧限抗压试验和常规三轴不排水剪等试验,然后制备重塑土样做对比测试,以揭示老黏性土的结构性。对比相同条件下的三轴试验结果发现:重塑土的黏聚力明显低于原状土,剪切过程中原状土试样普遍表现为应变软化而重塑试样则为应变硬化;原状样比重塑样更容易出现剪胀现象,并且原状土样在较低围压下固结时,其剪切后期均出现负孔隙水压力,表现出明显的剪胀现象。     

自适应固结状态下饱和重塑黏性土的K_0率相关特性研究

为研究饱和重塑黏性土的K_0率相关特性,采用自适应一维K_0固结仪进行固结试验。根据试验所得数据分析不同加载速率条件下K_0值对固结变形的影响,建立率相关数理式进行定量描述,并探寻K_0最大值的求解。研究结果表明:静止土压力系数K_0在试验设计的不同固结阶段影响不同;在加载固结段,符合加载速率越快,K_0值越大的规律;在恒载固结段,K_0值的变化与前期加载无关,均体现出随应变增加而减小的趋势。K_0具有过程值,且K_0最大值与加载速率正相关,若忽略该影响,对工程可能造成安全隐患。     

剪切应变速率对淤泥土力学性状影响试验研究

为研究剪切应变速率对高含水量淤泥土力学性状的影响,运用SPAX-2000真三轴测试系统进行了不同周围压力和不同应变速率的固结不排水剪切试验,分析了淤泥土不排水抗剪强度和孔隙水压力随应变速率的变化规律。试验结果表明,高含水量淤泥具有“应变速率软化”现象。在剪切过程中(应变速率为10^-6/s～10^-2/s),淤泥土不排水抗剪强度随剪切应变速率增长而增长,符合指数变化规律;根据试验数据,建立了经验方程式,并求得其应变速率参数η_e1为0.130 5,η_e2为0.131 9;当变率增长10倍时,淤泥土的不排水抗剪强度增长率为13.12%。不同于强结构性黏土,淤泥土的强度随剪切应变速率呈渐进性变化,未出现明显临界速率转折点。在加载初期,孔隙水压力增长和最大孔隙水压力受应变速率影响较明显;在试验过程中,孔隙水压力变化具有一定波动性和滞后性。     

超固结土一维次压缩特性实验研究

对上海重塑粘土土样进行了一维次压缩实验,研究超固结土的一维次压缩特性.所有的土样都进行了预压处理.实验结果表明(1)超固结土的次压缩指数小于正常固结土的次压缩指数;(2)上海重塑超固结土的Ca/Cc基本为一恒定的值,约为0.035;(3)超固结土的等时间线形状和规律与正常固结土的有所不同;(4)"蠕变率与加载历史的无关性"似乎并不完全正确.实验结果表明,在加载初期,土样的次压缩速率不仅与其状态有关(及有效应力大小和孔隙比)而且还和加载历史有关."等时间线"和"参考线"的概念会低估超固结土在加载初期的次压缩速率.     

不同幅值温度荷载下一种饱和红黏土的固结效应

通过室内试验,研究一种饱和红黏土在不同升温幅值温度荷载作用下的固结效应。亦即,首先将试样在初始温度20℃和一定围压下（σ₃=50,100,150,200 kPa）进行固结。然后,在不排水条件下将试样温度由20℃上升至40℃（或50℃,60℃,70℃,80℃）,再让试样在该温度荷载下进行等温排水固结。试验表明,温度荷载引起的孔隙水压力最大值随升温幅值的增大而增大,达到同一温度设定值后的孔隙水压力与围压比随围压的增大而相应减小,而孔隙水压力值则增大。在温度荷载作用下,固结体应变随温度幅值的增大而增大,而随围压的增大有减小的趋势。在相同幅值温度荷载和相同围压作用下,红黏土的孔隙水压力增长速率及最大值要明显大于一种低塑性的粉质黏土,而其固结体应变却要小些。     

红黏土在不同应力路径下的力学特性试验研究

采用应力-应变控制式三轴仪对贵阳市某基坑内的原状和重塑红黏土进行了等压固结和K₀固结条件下的增p剪切、减p剪切、等p剪切应力路径室内试验,以研究在不同应力路径下红黏土的力学特性。研究结果表明,不同应力路径下红黏土的力学特性有较大的差异,红黏土对应力路径的敏感性与其自身的结构性有很大关系,初始固结条件和应力路径对红黏土抗剪强度指标的影响主要表现在对粘聚力的影响上,而对内摩擦角的影响较小。应力路径是孔隙水压力变化特征的决定因素之一。排水条件对红黏土的变形影响较小,对其强度值影响明显。对等压固结和K₀固结剪切结果进行比较,认为其在两种固结条件下的变形和强度上均存在较大差异。     

循环荷载后原状与重塑饱和粉质黏土不排水强度性状研究

为研究循环荷载作用后原状土与重塑土不排水强度发展规律,针对天津典型粉质黏土做了一系列动、静力三轴试验。结果表明,振后原状土样不排水抗剪强度会发生衰减,当振后轴向应变大于 3% 时,衰减度 β 随动轴向应变增加呈现先增大后稳定的趋势;最大孔压比处于 0.5 ～ 0.7 之间时,不排水强度衰减较小,最大孔压比高于 0.7 时,振后强度开始迅速衰减;振后饱和粉质黏土不排水剪应力路径表现出超固结性质,随着 β 的增加,应力路径由正常固结向轻似超固结,再向重似超固结发展。对于重塑土,循环荷载作用后其不排水抗剪强度变化较小。     

理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析

饱和黏土变形的非线性和流变特性已被人们所逐渐认识。为进一步探讨该特性对砂井地基固结过程的影响,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述土体骨架弹黏塑性变形关系,在Barron砂井固结理论的基础上,重新推导砂井径向固结方程,并给出方程的隐式有限差分格式。通过与Berry基于压缩指数的显式数值解对比,验证本文计算方法的有效性。探讨了UH模型参数和渗透指数对砂井径向固结的影响。数值结果表明:黏性土的粘滞性使得固结前期砂井地基内部出现了孔压升高现象,并延缓了固结中后期砂井地基内孔隙水压力的整体消散。同时,随着初始超固结参数R₀、回弹指数C_s的增大或渗透指数C_k的减小,此现象变得更加明显。     

冲击荷载下软土的动力响应及结合水变化试验研究

通过SPAX-2000动静真三轴测试系统,研究了饱和软黏土在冲击荷载作用下的应力、应变、孔隙水压力等指标的变化特征。同时,通过差热分析法和理论计算,对比了试验前后软土中结合水含量大小。研究表明,土中结合水含量及其变化对土的物理性质和力学行为有重要影响。试验前后饱和软黏土中结合水含量变化较大,水性转化现象明显,土体固结作用显著,并且冲击荷载作用下土中水性转化、弱结合水排出与动力排水固结程度有因果联系。在一定试验条件组合下,存在饱和冲击能,此时能激发土中结合水转化为自由水量最多;伴随孔隙压力的消散和土体的固结,土的抗剪强度提高、压缩性减小,土体成为超固结土。该研究能揭示软基加固的微观机理,可为静动力排水固结法设计提供理论依据。     

动力排水固结法处理软土地基孔压和变形问题研究

通过动力排水固结法处理饱和软粘土地基现场试验测试数据。寻求动荷载作用下饱和软粘土的孔压和变形的发展规律。发现同一深度土体超静孔隙水压力的消散与变形具有一致性关系。对动力排水固结法加固淤泥类软土地基的作用机理研究和工程实践具有指导意义。     

灵敏性粉土的压缩及触变特性研究

山西汾河一级阶地的饱和粉土大多具有灵敏性,使得其强度和变形性质在扰动前后差别很大。为了研究灵敏性粉土的压缩及触变特性,对探井取样的原状土和重塑土样进行了一维固结压缩试验和无侧限抗压强度试验。试验结果表明,原状土加载到结构屈服应力处,沉降量突增,固结系数突增,主固结比突降,次固结对沉降的贡献开始上升;原状土与重塑土的差异是原状土的结构强度引起的,在高压固结压力下两者压缩曲线约在0.58e₀处重合;灵敏土无侧限抗压强度试验的应力应变曲线表现出类似超固结土的应变软化特性,其触变后恢复具有时效性,弹性模量受扰动影响较为敏感,可考虑作为扰动指标的量度。     

饱和软粘土的再固结性状研究

围绕“动静结合排水固结法”课题,通过室内试验研究饱和软粘土在冲击荷载作用下的再固结性状,重点分析排水条件对土体固结和再固结的影响,指出孔隙压力升高与再固结体应变之间的唯一性关系。提出再固结体积压缩系数和再固结压缩指数的概念并给出其确定方法。对冲击荷载作用后软土地基沉降计算方法进行讨论,包括多遍冲击和部分排水条件的情形,并给出试验验证。     

动力固结后饱和软土三轴剪切性状的试验研究

通过淤泥质饱和软粘土的三轴固结不排水剪切试验,研究了海相沉积原状土、重塑土以及超固结土在动力固结后的应力–应变性状表现。原状软土经过动力固结后在剪切过程中表现出应变软化,重塑软土在低围压下具有一定的应变硬化现象,而在高围压下则为应变软化型。3种状态下的软土的应力–应变关系曲线按照双曲线形式对围压均具有较好的归一性。应力路径分析表明,原状土经过动力固结后在剪切过程中表现出一定的超固结土的性状,而经过动力排水固结后,重塑土则具有明显的超固结土特性。