筋土接触面直剪试验研究

为研究筋材与砂土接触面剪切特性,在改造的直剪仪上进行了筋材与砂土界面的直剪试验。结果表明:筋土接触面摩擦关系曲线符合摩尔-库仑强度准则。在本次试验的含水率范围内,筋土接触面的粘聚力随着含水率的增加而增加,摩擦角随着含水率的增加而减小。含水率为4%,筋土接触面的粘聚力和摩擦角随着砂土干密度的增大而增大。     

粗粒土与结构接触面三维力学特性的直剪试验研究

运用80t三维多功能土工试验机,对粗粒土与人造粗糙钢板接触面的三维力学特性进行试验研究,包括常法向应力条件下单调剪切试验(法向应力σ=200kPa、400kPa、700kPa、1000kPa)及十字、单向圆形和往返圆形路径下循环剪切试验(σ=400kPa)。结果表明:在单调和循环剪切时接触面均产生了明显的剪切体变,循环剪切时可分为遵循不同规律的可逆和不可逆两部分;不同剪切路径下接触面切向应力-应变关系曲线有很大差别,但主剪应力-主切向位移关系类似;随循环剪切的进行,接触面在逐渐剪切硬化,主剪应力-主切向位移曲线形式均由双曲线形式向理想弹塑性模式转变;接触面抗剪强度具有各向同性,其与法向应力关系符合摩尔-库伦准则;法向应力对接触面单调力学特性影响显著,剪切路径对其循环力学特性(剪切体变、切向应力-应变关系及破坏状态等)有重要影响。     

粗粒土与混凝土接触面特性单剪试验研究

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在膨润土以及混合土(膨润土中掺入水泥)泥皮条件下的剪切试验。通过对不同水泥浆含量的混合土泥皮接触面进行试验,揭示不同泥皮条件下接触面的力学特性。结果表明,与无泥皮或膨润土泥皮时不同,存在混合土泥皮时,剪应力与剪应变关系曲线存在明显软化段,峰值强度的位置与水泥含量以及法向应力大小有关。水泥含量越大其相应的强度越大,水泥含量由10%提高到40%时,其相应的内摩擦角提高约3.2倍,水泥含量为40%时,其强度达到无泥皮时的84%。剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大。无泥皮、低法向应力下,试样出现明显的剪胀现象,而泥皮条件下试样均表现为剪缩。试样的有效高度对粗粒料的强度及变形有一定的影响,最大粒径为20mm时,高度分别为100与30mm的试样相比,其内摩擦角及水平位移偏差分别为3%和6%左右。与最大粒径为60mm试样相比,最大粒径20mm试样的内摩擦角要小1.9°,减幅4.8%。     

现场大型碎石桩直剪试验

复合地基的理论计算关键取决于地基土的力学指标。本次试验的目的想解决复合地基的稳定分析指标，介绍如何进行１００ｃｍ和１５０ｃｍ大直径碎石桩现场剪切试验。所介绍的方法同样可以用在水泥搅拌桩等类型的其它复合地基。     

淤泥土与新填土接触面抗剪强度试验研究

在坝前淤泥面加坝中,淤泥坝基和新填筑坝体的接触面是整个加坝体的薄弱部位。以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,在参考该工程勘察报告和施工组织设计的基础上,通过改进常规应变式直剪仪测定了在不同工况下淤泥土和新填土接触界面的抗剪强度参数,分析了淤泥土的含水率和压实度对接触面的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的影响。试验结果表明:淤泥―新填土接触面剪切特性受淤泥土的含水率和压实度共同影响;压实度相同时,随着淤泥含水率的增加,接触面抗剪强度先小幅度减小再快速减小,黏聚力先增大再快速减小,接触界面内摩擦角小幅度减小;含水率相同时,随着压实度的增加,界面抗剪强度增大,内摩擦角增大,黏聚力先缓慢增加,再快速增加,具有明显阶段性。     

土与混凝土接触面特性的大型单剪试验研究及数值模拟

利用研制的大型单剪仪,对细粒土进行了土-混凝土接触面单剪试验研究.从试验结果分析得到剪切破坏带及其厚度.针对土体在剪切带内既有沿界面的错动滑移薄变形,又有自身剪切变形的双重变形机制,提出了接触面剪切滑移薄层单元及其本构关系,并给出其参数的确定方法.通过有限元数值模拟,证明了所提出接触面单元和本构关系的合理性.     

土工合成材料大型直剪界面作用宏细观研究

利用大型直剪模型试验设备,在不同竖向压力下进行一系列的土工合成材料直剪试验,应用数码可视化跟踪技术,结合土体变形无标点量测技术来研究双向土工格栅与砂土直剪界面作用的宏细观特性,同时分析界面附近土压力分布规律,并研究界面颗粒运动变化规律和细观组构演化特征与宏观特性的关联。分析结果表明,直剪筋土界面附近竖向压力分布从前端依次向后端减少;直剪界面位移达25 mm时,形成了稳定的剪应变集中带;在筋土界面（6～8）D₅₀粒径厚度范围内,界面颗粒以旋转和平动方式同时位移,该范围外颗粒以平动方式沿剪切方向位移,且位移较小;在剪切过程中,界面颗粒发生旋转,土体发生剪胀,孔隙率增大,平均接触数减小,颗粒重新被压密,孔隙率减小,平均接触数增多,颗粒长轴排列趋于水平方向,各细观组构处于相对稳定状态。     

粉土–混凝土接触面冻结强度试验研究

土与结构物接触面冻结强度是寒区构筑物基础切向冻胀力计算及抗冻拔模型建立的重要参数。为解释土与结构物接触面冻结强度形成机制,探究其影响因素及变化规律,针对粉土–混凝土接触面开展多种含水率、温度及干密度条件下的正交直剪试验研究。试验结果表明:(1)试验设计的控制因素对抗剪强度影响的主次顺序为:含水率>温度>干密度,低温、高含水率、低干密度条件下,接触面的抗剪强度试验达到最佳;(2)含水率、温度对接触面的抗剪强度影响显著,接触面抗剪强度随含水率及温度绝对值的增大而增强,且二者对接触面抗剪强度的影响具有交互作用;(3)随法向压力增大,含水率对接触面抗剪强度的增强作用逐渐变小,而温度对接触面抗剪强度的增强作用仍能得到提高。基于试验结果进行讨论,给出了土与结构物接触面冻结强度形成及破坏机制的一种解释,研究结果可为切向冻胀力计算和抗冻拔模型的建立提供参考。     

温度效应下黏土-混凝土桩界面直剪试验研究

近年来,地热能源桩的应用越来越广,但在温度效应对桩土接触面力学特性的研究试验较少。文中介绍了一种能考虑温度效应的大型桩土接触面直剪仪,并对在温度、外荷载耦合作用下的黏土-混凝土接触面力学特性进行了直剪试验研究。试验研究表明,在升温时,黏土内部会形成固定的温度梯度,黏土层中的水分会随着该温度梯度的方向进行运移,并且随着法向压力的提升运移效果减弱。随着温度的升高,黏土-混凝土接触面抗剪强度下降,并随着法向压力的增大,抗剪强度下降的幅度降低,温度效应主要通过影响接触面的粘聚力,对摩擦角的影响较小。将干砂-混凝土接触面剪切应力-位移曲线分为"线性段"、"极限段"和"稳定段"。同一法向压力作用下,温度升高时,"线性段"界面剪切应力增速变慢,"极限段"界面剪切应力值变小,"稳定段"界面剪切应力受影响不大。界面升高相同温度梯度时,法向压力大小对最大剪切应力降低值影响相对较小。     

粗粒土与结构接触面静动力学特性的大型单剪试验研究

运用80t大型三维接触面试验机,对单剪条件下粗粒土与钢板接触面静动力学规律进行了研究。随单调剪切的进行,接触面土体变形由靠近结构面区域逐渐向远处传递和发展,并集中于剪切区域内,接触面厚度约为（6D₅₀~7D₅₀;接触面达到强度时对应的滑动位移约为0.5D₅₀,之后滑动位移发展变快,破坏发生在接触界面处;法向应力对接触面厚度、土体变形沿试样深度分布形式影响较小,主要影响土体变形大小。循环剪切时接触面厚度未继续扩展;土体变形及变形位移幅值随循环剪切逐渐减小,并向初始剪切方向偏移,出现了异向性;接触面在不断剪切硬化,主要由结构面附近土体硬化所致;接触面强度是否达到主要取决于滑动位移,并在达到后逐渐减小,减小程度达16%,且正反向剪切时强度呈现异向性;接触面剪切体变、切向应力与3种位移（切向位移、变形位移、滑动位移）的关系稍有差别。     

新老混凝土界面直剪力学性能测试研究

新老混凝土界面不同承载方式的抗剪性能是加固结构中的关键,因此,开展了新老混凝土界面倾角和法向应力对剪切性能影响的试验测试,分析了剪切破坏特征,研究结果表明：新老混凝土剪切过程中剪应力-剪切位移曲线大致经历线弹性变化阶段、破坏阶段和残余强度阶段;新老混凝土峰值剪应力随着界面倾角增大呈幂指数增大,随着法向应力增大呈线性增大;新老混凝土剪切破坏一般表现为剪胀-剪缩混合型;界面倾角和法向应力对剪切破坏裂纹扩展模式裂纹分布影响显著。     

肋形混凝土永久模板与混凝土结合面抗拉强度试验

本文针对肋形混凝土永久性模板与结构新浇混凝土之间粘接问题进行抗拉试验。试验结果表明,掺PVA纤维并带10mm宽、高肋的试件粘结面的抗拉强度是混凝土自身抗拉强度的87.5%,能够满足利用永久性模板浇筑的板、墙类构件抗拉要求。同时,对新老混凝土粘结面抗拉能力的计算方法进行了探讨。研究方法合理,结论比较正确,可供工程应用参考。     

隔震用碎石与混凝土接触面之抗滑试验研究

碎石垫层作为村镇低矮建筑基础下滑移隔震材料有着较大研究意义。为了研究单一粒径碎石与混凝土板间的摩擦滑移情况,采用自制大型单剪仪,在室内进行了不同竖向荷载下混凝土板与不同单一粒径碎石材料的水平抗滑试验。结果表明,不同粒径碎石与混凝土板摩擦呈现统一规律,即摩擦力先是逐渐增大,达到一定程度后趋于稳定。随着竖向荷载的增加,各粒径与混凝土板的摩擦力也逐渐增大,摩擦系数存在一个范围值,中八粒摩擦系数最小,小八粒最大,摩擦滑动效果也较稳定,适合作为碎石垫层材料性能的参考对象。     

高应力下砂土与结构界面单剪试验研究

利用改装自RMT-150B试验系统的单剪试验仪进行饱和砂土与结构界面单剪试验,研究高应力条件下界面本构模型及界面剪切刚度变化趋势,为高应力状态下涉及到界面力学问题的工程设计、计算提供理论依据.试验中,首先对剪切盒中的砂土进行固结,然后法向应力恒定在高应力水平上开始界面剪切,并记录试验数据,剪切时保证砂土能相对自由的变形...     

FRP板与混凝土湿粘结界面剪切性能试验研究

采用7种不同的粘结树脂,通过2批双剪试件的拉伸剪切试验研究了拉挤成型玄武岩纤维复合板与后浇混凝土湿粘结界面的力学性能,并将其与在既有混凝土表面外贴FRP形成的干粘结界面进行了比较,通过对比两者的破坏特征、荷载位移曲线、有效粘结长度、粘结滑移关系、界面断裂能以及粘结破坏机理,深入地研究了湿粘结界面的性能.结果表明：湿粘结的粘结强度仅为干粘结的1/2~2/3,但2种界面的有效粘结长度相差不大.最后,基于试验数据提出了适用于湿粘结界面的剪切滑移本构模型.     

基于大型直剪试验的松散堆积体力学特征分析

针对松散堆积体独特的物理特征及其复杂的力学特性,采用筛分试验分析了重庆市某地区具有典型特征松散堆积体的3种试样的天然级配参数,得出典型松散堆积体的级配特征是含石量较大,因此采用石、砂模拟堆积体,并采用室内大型直剪试验仪对试样在不同垂直荷载下进行剪切试验,得出各试样剪应力-位移关系曲线;根据莫尔-库伦强度理论得出各试样的正应力-剪应力关系曲线,求出各试样的c、φ值。该研究成果可为实际工程设计提供理论依据和数据支撑。     

考虑多因素的基岩与混凝土胶结面抗剪强度确定

以润扬大桥南汊悬索桥北锚碇基坑工程为背景 ,分析了影响锚碇混凝土基础与基岩胶结面抗剪强度的多种影响因素。开展了基岩 -砼胶结面的室内和现场原位抗剪断强度试验 ,以及整个建基岩面的回弹值检测及粗糙度量测试验 ,获得了建基面多种特征及参数。在此基础上 ,将基岩面分区分析 ,并概化出确定锚碇整体抗剪强度参数值的公式 ,探讨了在试验基础上考虑多种因素时整个胶结面抗剪强度确定方法及其合理性     

地基土固结快剪与直接快剪指标相关性规律研究

为探究地基土固结快剪与直接快剪指标之间的相关性规律,该文以安徽华谊化工有限公司液体化工码头还建工程为依托,通过室内土工试验获取了各类地基土的剪切试验结果;定义了剪切比,分别对黏聚力和内摩擦角的固结快剪与直接快剪的相关性规律进行了拟合。研究结果表明:随着直接剪切黏聚力增大,黏聚力剪切比不断降低,随着直接剪切内摩擦角增大,内摩擦角剪切比不断降低;黏聚力与内摩擦角的剪切比-直接剪切拟合曲线均呈幂函数关系,两者拟合精度均超过0.93,表明地基土固结快剪与直接快剪指标之间存在较好的规律性。     

ECC与既有混凝土结合面的抗剪性能

为研究高延性水泥基复合材料(ECC)与既有混凝土结合面的抗剪性能及抗剪荷载的作用机理,设计并加载了3组带结合面的Z形剪切试件和1组混凝土整浇对比试件,分析配筋率和结合面处理方式对试件抗剪承载力、荷载滑移曲线、钢筋应变及结合面抗剪承载力组成等因素的影响,得到适用于ECC与既有混凝土结合面抗剪承载力的计算方法,在此基础上研究了抗剪承载力的组成及全过程变化规律,同时给出了剪切承载力各组成在动态过程中的计算方法.结果表明：ECC与既有混凝土结合面的抗剪性能强于普通混凝土;采用键槽连接处理的试件,其抗剪承载力高于凿毛粗糙面试件.本文提出的计算方法可以较好地计算试件的抗剪承载力,能够反映其各组成随滑移的变化规律.     

大型土与结构相互作用恒刚度直剪试验装置研究

已有的土与结构接触面室内剪切试验多集中在恒荷载和恒位移加载条件下接触面力学特性的研究,而预制桩基础沉桩过程中桩土界面受力条件与恒刚度加载类似,即桩土界面法向应力随桩周土体法向位移是动态变化的。针对目前黏性土中桩土界面大型恒刚度的试验手段比较缺乏,自主设计研制了一种大型恒刚度直剪仪用于桩土界面力学特性的测试。该直剪仪考虑了桩周土体变形特点,剪切过程中桩土界面接触面面积始终保持不变,能够准确模拟桩土界面剪切试验;采用弹簧组加载系统和数控电机控制系统,法向可提供恒刚度边界条件,水平切向可按位移控制,能够实现桩土界面上直线和循环剪切的加载路径。试验结果表明:该直剪仪能够很好地再现黏性土中桩土界面在恒刚度加载条件下直线剪切的力学响应,为静压桩沉桩过程的桩土界面力学特性的研究提供了基础。