不同角度土工格栅加筋剪切特性的试验研究

研究土工合成材料与砂土之间的界面剪切特性的试验通常将土工合成材料水平放置在上下盒之间,但是在加筋体结构中,加筋土的潜在破坏面常常与加筋材料呈一定角度,因此探究加筋材料与剪切面成一定角度时的剪切界面特性有着十分重要的意义。为了探究土工格栅加筋角度对抗剪强度的影响,采用HM-5780大型直剪仪开展了一系列的土工格栅多角度加筋的直剪试验,对比了不加筋状态下的剪切特性,并结合了剪后土工格栅变形特点进行分析。试验表明,在60°加筋时,抗剪强度最大,筋材在剪切过程中主要呈受拉状态,120°和150°加筋时反而削弱了土体的抗剪强度,筋材主要呈受压状态。筋材布置角度越接近剪切过程中最大拉伸应变的方向,则其抗剪强度增加得越多。     

加筋砂土三轴试验研究

通过三轴压缩试验，探讨了两种不同土工合成材料加筋砂土的应力——应变关系，分析了影响加筋土应力——应变关系及抗剪强度的因素，并把两种加筋土的应力——应变曲线与素土进行了比较。发现砂土加筋后，可以提高土体的抗剪强度，其加筋效果随围压的增大而减小，加筋对土体内摩擦角影响不大，但可明显提高土体粘聚力。     

秸秆纤维加筋黄土三轴剪切特性试验

为了探明秸秆纤维加筋黄土的剪切力学特性,开展三轴剪切试验和电镜扫描试验,研究纤维掺量、纤维长度和土体含水率对秸秆纤维加筋黄土应力-应变特性和抗剪强度的影响,并分析加筋机理。结果表明：加入秸秆纤维主要通过增加土体黏聚力以有效提升黄土的抗剪强度,但不会改变黄土偏应力-应变曲线的类型及特征,仍表现为应变硬化型;秸秆纤维的最佳掺量和长度分别为0.3%和10 mm,当纤维掺量和长度超过最佳值时,土体中存在过多的软弱结构面会削弱加筋土体的整体性,筋土间黏结和摩擦作用降低,土体抗剪强度减小;加筋黄土的最佳含水率为素黄土的最优含水率,含水率超过最佳值后,筋土表面结合水膜增厚,筋土间润滑作用增强、摩擦力减弱,土体抗剪强度降低。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过时玻璃纤维土工格栅加筋土体的三轴试验研究,分析不同加筋层数、不同围压对试样应力应变关系曲线、抗剪强度的影响.试验结果表明:加筋作用效果随着轴向应变的增大而增强;同一种加筋材料,加筋层数越多.加筋效果越明显;加筋使得试样具有一定的延性,并能显示出很强的后期效应;在低围压的情况下.采用加筋的方法来提高土的强度更为合理、...     

卸荷对花岗岩残积黏性土抗剪强度的影响分析

以广州地区花岗岩残积黏性土为研究对象,通过击样法制备特定含水量试样,在不同压力下进行固结加、卸荷抗剪强度试验。对比分析试验数据,研究加、卸荷状态下花岗岩残积黏性土的抗剪强度变化,探寻应力历史对抗剪强度指标的影响,并得出相应结论。总体而言,土体的应力历史对其强度指标影响较大,由于土体卸荷路径不同,土体的卸荷抗剪强度也随之不同。残积土卸荷抗剪强度理论要比加荷土体复杂,在卸荷工程土体设计中应该采用卸荷抗剪强度指标。     

黄河大堤非饱和土的强度特征及其稳定性分析

利用特制的非饱和土三轴仪对非饱和土强度进行了试验研究,指出：非饱和土体的抗剪强度随着含水量的不同而不同,含水量越小,土体的基质吸力就越大,抗剪强度亦越大;非饱和土的抗剪强度均高于饱和土的抗剪强度.利用简化的Bishop法对非饱和土进行了边坡稳定分析,结果表明：基质吸力影响非饱和土的强度,进而影响边坡的稳定.     

含水率对黄河大堤非饱和土强度的影响

利用改进的非饱和土三轴仪,对不同含水率条件下的非饱和土抗剪强度进行了试验。试验结果表明：①非饱和土存在基质吸力,并且基质吸力随着含水率的减小而增大。②非饱和土的抗剪强度均高于饱和土的抗剪强度,且抗剪强度随含水率的不同而不同：含水率越小,土体的基质吸力就越大,抗剪强度亦越大;反之,含水率越大,非饱和土的基质吸力就越小,抗剪强度亦越小。③含水率趋于饱和时,非饱和土的抗剪强度逐渐接近于饱和土的抗剪强度。     

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。     

土工垫加筋生态护坡草皮抗剪性能试验研究

土工垫加筋草皮具有减小浅层滑坡和表面侵蚀的作用,为探究土工垫加筋草皮抗剪强度特性,在室内培育土工垫加筋生态草皮的基础上,对土工垫加筋草皮原状样进行了室内直剪试验,获得了土工垫加筋草皮剪切应力与位移关系曲线、抗剪强度参数等结果,并通过对比试验分析了土工垫和植被根系加筋量、土体含水量等对其抗剪性能的影响。试验表明:土工垫和根系共同加筋作用不会改变应力与位移关系曲线变化特征,但可显著提高加筋草皮的抗剪强度,在本次试验中与素土相比加筋后强度最大增幅为164.7%,强度增幅受法向应力水平影响显著,随着法向应力的增大,强度增幅逐渐减小;基于摩尔-库伦强度准则,获得了土工垫加筋草皮的黏聚力和摩擦角,结果显示加筋增加了草皮的黏聚力,但对内摩擦角几乎没有影响;随着加筋量的增大,土工垫加筋草皮的抗剪强度均近似按指数形式增大,加筋量越高土体抗剪强度增量也越大;低含水率试样对应的抗剪强度较大,含水率增大时,由于基质吸力降低,抗剪强度也会降低。研究成果对加筋草皮的推广应用具有参考价值。     

加筋土应力应变和强度特性的试验研究

用编织布和砂性土复合成的加筋土，在三轴剪切仪上，分别对不同强度，层数筋材的加筋土试样进行试验。探讨加筋土应力，应变和抗剪强度特性。通过对试验成果分析得出：加筋材料约束土体的横向变形；加筋土的抗剪强度和纯土比明显增大，其原因是使加筋生产凝聚力；加筋土抗强度值与筋材抗拉强度和层数有关，随筋材强度，层数增加而增大；筋材在较大应变时才能表现出来，在较小应变时向乎没有作用。     

黏性原状土起动流速试验研究

针对黏性原状土难以被水流起动、冲刷的特点,设计了专门的封闭矩形管道,使水流的平均流速完全满足黏性原状土起动、冲刷的要求。在水槽满足起动冲刷要求的前提下,采用粒子测速系统（PIV）对管道断面流速分布进行了测量,分析论证了管道的阻力规律,并比较了有压管道与开敞水槽试验结果。分析结果认为,在水流流速不是太大时,有压管道的阻力规律符合对数律。在通过试验取得垂线流速分布的情况下,可以利用对数流速分布公式计算摩阻流速,进而计算边界水流切应力,再根据谢才公式,可将起应力换算成相应河道的起动冲刷切应力。     

改性聚丙烯纤维混凝土在桥巩水电站船闸中的应用

分析了混凝土中掺人少量改性聚丙烯纤维对混凝土的抗裂、抗渗、抗冲耐磨等各种性能的影响.为了解决桥巩水电站船闸输水廊道由于高速水流及泥沙冲刷、磨损、侵蚀而出现的问题,设计过程中在输水廊道周边混凝土中掺入少量改性聚丙烯纤维,低掺率的改性聚丙烯纤维能有效提高混凝土的抗裂、抗渗和抗冲刷等能力.     

水闸侧墙与土体接合部渗透破坏过程模拟试验

为深化对穿堤涵闸土石接合部渗透破坏发展机理的认识,研发了试验装置,实现了水闸侧墙与土体接合部渗透破坏过程的室内模拟。通过对黏粒质量分数分别为4.6%、12.3%及22.6%的土体开展试验,分析了接触冲刷的破坏特征及其发生发展规律,探讨了土体性质、水力比降、接触带压实度等因素对渗透破坏的影响。试验结果表明:土石接合部接触冲刷破坏过程分为稳定渗流阶段、管涌形成发展阶段和冲蚀破坏发展阶段;土体黏粒质量分数越大、压实度越大,土体稳定时间及破坏时间越长,抗冲蚀能力越强;冲蚀量与土体黏粒质量分数、水力比降及压实度均呈现明显的反比关系;水力比降较小时,压实度对土体抗冲性能影响显著,但随着水力比降的逐渐增大,土体性质起主导作用;初始破坏阶段土体细颗粒的流失受土体性质、压实度及水力比降各因素的综合作用,表现出不同的规律性。     

黄河下游堤防土体抗冲特性试验研究

对不同抗冲条件下黄河下游堤防土体的冲刷特性及影响因素进行了试验研究。结果表明:土体冲刷量的变化受流速、土质的影响较大,密度对冲刷量的变化也有一定影响;随着冲刷时间的延长,土体颗粒级配发生明显的变化,较细的颗粒先被冲走,冲出土体的黏粒含量逐渐降低,平均粒径逐渐增大;流速和密度对黏粒含量和平均粒径的变化影响最为显著,土质次之,试样厚度影响最小。     

人工降雨和放水冲刷试验下红壤坡面径流与泥沙特征分析

南方红壤丘陵区是我国水土流失最严重的区域之一,严重的水土流失会导致土壤退化,也会影响农业生产的可持续发展,因此,研究红壤坡面侵蚀规律对南方红壤丘陵区水土流失防治意义重大。以红壤坡面为研究对象,应用人工降雨和放水冲刷试验,选择5°,10°,15°,20°四个坡度,设计0.8,1.2,2.1,2.6 mm/min四种降雨强度(相对应的放水流量分别为1.4,3.0,5.7,7.0 L/min),对红壤坡面的径流和泥沙特征进行了研究。结果表明:2种试验条件下,红壤坡面初始产流时间均随着坡度和降雨强度(放水流量)的增大而减小,尤以5°坡和0.80 mm/min降雨强度(1.40 L/min放水流量)下变化幅度最为明显,且在坡度较小时(5°和10°),人工降雨试验产流快;2种试验条件下红壤坡面径流量稳定时间为15~20 min,人工降雨试验红壤坡面泥沙量稳定时间为10~15 min,放水冲刷试验红壤坡面泥沙量稳定时间为15~20 min;径流和产沙总量随降雨强度(放水流量)和坡度增加而增大,在降雨强度(放水流量)和坡度较小时变化幅度较大;降雨试验的径流总量超过放水试验,产沙总量在降雨强度(放水流量)和坡度较小时,放水试验多,但随着降雨强度(放水流量)和坡度的增加,降雨试验多;5°坡在不同的降雨强度和放水流量下,径流和泥沙总量变化幅度最大,故应重视5°坡的水土流失预防。研究结果有助于全面了解红壤侵蚀规律,并为南方红壤丘陵区开展土壤侵蚀治理提供数据支撑。     

岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷模型试验

为了解岩质滑坡涌浪对三峡库区岸坡的冲刷破坏情况,以万州港为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验,分析了不同滑坡体体积和滑面倾角情况下滑坡涌浪对库区3种不同粒径岸坡的冲刷深度和静水面上下15 m岸坡整体的冲刷特性。试验结果表明:岸坡最大冲刷深度与滑坡体宽度及厚度呈正相关关系;滑坡体体积较大时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为40°时最大,滑坡体体积较小时,岸坡冲刷深度在滑坡体滑面倾角为60°时最大;岸坡需防护范围为静水面上下7 m,在静水面和岸坡接触的部位需重点防护。根据试验数据,给出了计算岸坡最大冲刷深度的经验公式。     

海堤背水坡加筋草皮抗冲蚀能力试验研究

在台风和寒潮等极端事件条件下海堤背水坡易受到越浪和溢流的侵蚀作用,海堤背水坡的保护越来越受到重视;同时人们对海岸工程也提出了更多的生态和景观要求。加筋草皮作为一种新兴的护坡方式,发挥了土工织物防冲固草和草根系固土的作用,既提高了植被护坡的抗水力侵蚀能力,也满足生态功能。为研究背水坡加筋草皮的护坡性能,基于室内水槽试验,探究了不同加筋草皮方式在背水坡遭受高速持续水流冲刷和越浪水体斜向冲刷两种作用下抗侵蚀性能。试验结果表明:不同方式的加筋草皮抗侵蚀有差异,抗侵蚀性能由强到弱为三维土工网垫与土工格栅联合加筋、三维土工网垫＞土工格栅＞天然草皮。相同流量下卷破波斜向冲刷作用下较持续水流正向冲刷破坏更为强烈。     

KLD草毯抗侵蚀特性研究

试验研究了一种生态护坡材料——KLD草毯的抗冲特性和抗雨淋侵蚀特性。试验表明,由于KLD草毯具有较大的孔隙率,在水流的冲刷作用下,草毯内的土壤不断被水流侵蚀。植物根系的固土作用能提高草毯的抗冲能力,但是草毯袋内的土壤损失率仍然偏大,KLD草毯不宜用于水下的边坡防护。雨淋侵蚀试验表明,KLD草毯具有很好的渗透性,可有效降低地表径流,其表面的塑料丝网和植被可显著减小降雨的击溅力,生长的植物根系也起到了固土和保土作用;在大暴雨条件下,草毯袋内土壤损失率不超过3%,大暴雨持续1 h后,袋内的土壤损失率几乎不变。     

粘土与含砾土裂缝冲刷反滤层的变化机理

通过对陕西黑河大坝筑坝心墙粘土料和新疆下坂底筑坝含砾土料的裂缝冲刷试验研究,分析了粘土与含砾土在设计反滤层情况下,两种不同性质的土体在各种原因形成裂缝冲刷时,对原反滤层结构的影响及变化机理。同时揭示了次生反滤层的形成规律和裂缝自愈机理,进而从试验上进一步论证了反滤层在阻止渗透变形与破坏中的巨大作用,为裂缝土体抗冲刷时选择反滤体提供了理论依据。     

凌汛期堤防漫顶溃口破坏规律断面模型试验Ⅱ：非黏性土堤

为了研究凌汛期堤防漫顶破坏溃口发展规律,分别进行了洪水和冰凌条件下的均质非黏性土堤溃决模型试验。结果表明：两种条件下的溃堤过程均可划分为4个阶段：渗透过流、堤后冲刷、溃口展宽和冲淤平衡,各阶段发展速度和形式有所不同;通过分析溃堤过程、溃口宽度以及流速和水位变化过程的异同点可知,两种条件下流速和水位变化趋势基本一致,冰凌条件下峰值流速明显增大且出现时间提前,峰值流速最大可增加81.5%;同一流量下,增大堤顶宽度对流速和水位的影响不大,而减缓堤身断面的边坡能显著降低堤后水位的上升速度和溃口处峰值流速。试验结果有助于认识凌汛期堤防溃决的过程和特点,可为凌汛期非黏性土堤险情防控和抢险措施的制定提供科学的参考。