非饱和Q2原状黄土工程特性试验

为了研究非饱和Q2原状黄土的破坏形式、变形、强度和屈服特性,采用SJ-1A型三轴剪力仪改造的非饱和土三轴剪切试验测试系统进行了5组非饱和Q2原状黄土的三轴固结排水剪切试验.试验结果表明:非饱和Q2原状黄土在三轴条件下,呈剪切破坏,破裂角一般在55°~61°;非饱和Q2原状黄土在低围压下呈剪胀性,在高围压下呈剪缩性;随着围压增大,应力应变曲线由软化向硬化发展.此外,通过εv-q/p关系曲线可以较好的确定非饱和Q2原状黄土在各围压下的屈服应力(py,qy),且研究发现随着围压的增加,屈服偏应力qy与屈服球应力py呈对数关系.     

不同影响因素下路用黄河泥沙动剪切模量和阻尼比试验及理论模型研究

沿黄河高速公路建设过程中,黄河泥沙作为路基填料的可行性已经得到验证和重视,然而目前有关黄河泥沙作为路基填料的动力特性的研究较少.本文利用英国GDS动态三轴试验系统,对取自黄河中下游郑州段的泥沙进行应力控制的动三轴试验,探究了围压、相对密实度和试验频率对黄河泥沙动剪应力–动剪应变关系、动剪切模量G和阻尼比D的影响,绘制了动剪应力–动剪应变关系骨干曲线和滞回曲线.结果表明,黄河泥沙的动剪切模量、阻尼比与剪应变关系可以用Hardin双曲线模型描述,围压对G和D的影响较大、试验频率对G和D的影响较小.综合与其他土体的动力特性对比表明,黄河泥沙动剪切模量折减曲线规律以及阻尼比D曲线规律和其他土体相符,其动力特性更接近于粉土和砂土,但与其他土体并不完全一致,具有一定的特殊性.最后,本文考虑了围压、相对密实度的影响,并结合现有经验公式,建立可以较好描述黄河泥沙最大动剪切模量G_max与围压、孔隙比关系的经验公式,同时建立了动剪切模量比G/G_max和D的数学模型,拟合结果显示,建立的模型能较好地描述黄河泥沙的G/G_max和D随剪应变的变化...     

不同含水率下红黏土软化模型及强度试验研究

为研究重塑红黏土的软化特性和抗剪强度与含水率之间的关系,以山西长治地区重塑红黏土为试验材料,进行了不同含水率下的三轴不固结不排水试验。试验结果表明:山西长治地区重塑红黏土在含水率和围压较小的情况下易发生宏观剪切破坏,其应力—应变曲线出现了明显软化现象,采用改进的应力—应变软化模型能够较好地模拟试验曲线的变化趋势;山西长治地区重塑红黏土中矿物质伊/蒙间层含量较高,土体内部存在较大孔隙,随着含水率和围压的增加,试样由宏观剪切破坏变为塑性破坏,当含水率为15%～24%时,其不排水抗剪强度与含水率之间呈线性关系。该项研究成果为认识特殊红黏土的破坏机理及软化现象提供了参考,同时也为进一步建立特殊红黏土数学模型提供了理论基础。     

草炭土路基填筑过程力学特性试验

采用GDS应力控制三轴仪模拟实际草炭土路基填筑过程,通过控制排水阀和加载速率,研究不同排水和加载速率条件下路基草炭土孔压、变形、应力路径以及强度的变化特征.试验结果表明:不同的试验条件对初始路基填筑阶段各力学指标影响较小,认为草炭土各力学特性变化趋势依赖于初始的固结状态;比较第二剪切阶段后各曲线的变化可以看出,不排水加载使得孔压无法消散并急剧增加,有效应力迅速降低,地基土强度快速减弱;快速加载使得孔压变化量、地基变形量较大,地基强度降低较快,不利于路基的稳定性;而慢速加载则与之相反,但会增加加载的时间和耽误工期.     

细粒含量对饱和钨钼尾砂剪切变形及稳态特性影响的试验研究

通过对赣南地区某矿山的钨钼尾砂进行等向固结不排水三轴剪切试验,研究细粒含量对饱和钨钼尾砂剪切变形及稳态特性的影响。试验结果表明:不同细粒含量的钨钼尾砂在同一固结围压下的应力应变曲线可以分为三类:应变硬化型、应变稳定型、应变软化型。在相同的有效固结围压下,当轴向应变达到20%,孔压保持稳定。细粒含量虽然改变了试样颗粒级配,但是各稳态线的变化范围仍然很窄:ess-qss空间内的稳态线线性拟合的截距在0.9左右,当细粒含量低于30%时,斜率在0.000 6左右变动;当细粒含量高于30%时,斜率则在0.000 8左右波动。细粒含量为15%时,饱和钨钼尾砂的稳态内摩擦角为30.62°,细粒含量45%时饱和钨钼尾砂的稳态内摩擦角为27.85°,表明饱和钨钼尾砂的稳态内摩擦角与颗粒的平均粒径呈正相关。     

含水率对重塑红黏土反复抗剪强度影响试验研究

红黏土性质的稳定与安全生产息息相关,抗剪强度作为红黏土强度特性之一,与红黏土的稳定性密切相关。为探究含水率对红黏土反复抗剪强度的影响,以山西长治地区的重塑红黏土为研究对象进行反复直剪试验。试验结果表明：无竖向压力时,随着剪切次数的增加,抗剪强度减小并趋于稳定值,第2次剪切达到抗剪强度时对应的剪切位移小于第1次剪切时的位移,稳定剪切时对应的剪切位移大于第1次剪切时的位移;抗剪强度与含水率呈负线性关系,且抗剪强度为土体的真黏聚力,随着含水率的增加先增大后减小。当施加竖向压力后,抗剪强度随着含水率的增加而减小;利用抗剪强度表达式拟合得到内摩擦角和黏聚力,其中黏聚力随着含水率的增加先减小后增大;通过真黏聚力计算得出新的内摩擦角,2种分析方法得出的内摩擦角基本接近且均随着含水率的增加而减小,减小幅度逐渐增大。定义黏聚力差异指数比来研究真黏聚力与黏聚力之间的差异,分析得到黏聚力与真黏聚力的差异指数比在0.75~9.96之间,当含水率为19.5%时黏聚力差异指数比达到最小。利用所建立的相关经验公式,能够为红黏土地区矿山岩土勘察、设计和开挖过程中土性参数的合理选取提供一定参考。     

充填节理破坏机理及实验

充填节理的破坏主要有充填物破坏和充填物与节理接触面破坏两种形式,其抗剪强度与最小抗剪部分的强度相同.当充填物破坏时,单独对充填物部分进行受力分析,得到此时的节理抗剪强度公式.讨论了充填节理强度随法向压应力及充填厚度的变化规律:随着法向压应力的增加先增大后减小,但随充填厚度的变化并不十分明显.对不同厚度的砂浆充填节理进行直剪试验.结果表明:其剪切强度与破坏模式有关;在同一破坏模式下,不同充填厚度的节理其剪切强度变化不大.      

含水量对压实粘土抗剪强度的影响

通过室内直剪试验,研究了含水量对压实粘土的抗剪强度的影响,并从土体结构与土中基质吸力变化两个方面分析了作用机理。试验表明,随压实含水量增大,粘土的抗剪强度降低,粘聚力随压实含水量增加并非单调变化,其曲线型式类似于“”型,内摩擦角随压实含水量增加大体上是减小的;压实粘土浸水饱和后抗剪强度和粘聚力则显著降低,且压实含水量越小的土体在其它条件相同的条件下因饱和引起的抗剪强度和粘聚力损失越大,内摩擦角受浸水饱和的影响较小。     

基于原位剪切实验的稀土矿矿体力学特性分析

为了分析风化壳淋积型稀土矿不同高程矿体的力学特性,选取江西省某矿山边坡处不同高程矿体的原状土为研究对象,通过原位剪切实验,揭示不同高程原状土的抗剪性能,并研究了含石量对粘聚力和内摩擦角的作用机理。实验结果表明,稀土矿矿体的剪应力-剪切位移表现出应力-应变软化特性;随着所取矿体高程的增加,剪切面上纵坐标的剪应力值随横坐标剪位移的发展而出现上升变化趋势,但剪应力峰值呈现下降的趋势;矿体的强度与土体含石量有关,稀土矿矿体粘聚力和内摩擦角随着含石量的增大,而呈现增大趋势,最佳土石比为48%。原位剪切实验的结果可以为稀土矿矿山的稳定性计算提供合理的设计参考。     

含孔洞大理岩破坏特性的颗粒流分析

基于室内单轴压缩试验结果,利用颗粒流程序PFC2D,模拟含预制孔洞大理岩在单轴和双轴压缩条件下的破坏过程,分析预制孔洞形状、围压大小以及岩石非均质性对大理岩力学特性和裂纹扩展的影响.数值结果表明:与完整大理岩试样相比,含孔洞试样的峰值强度显著降低,降低程度与孔洞形状有关;围压对含孔洞大理岩试样的力学特性和裂纹扩展有显著影响,含孔洞试样的峰值强度随围压的增加而增加,但偏应力峰值随围压的增加呈先增大后减小的变化趋势;试样的破坏模式与孔洞形状相关,含圆形孔洞试样为类X型剪切破坏,含矩形孔洞或马蹄形孔洞试样为对角剪切破坏;岩石内部的矿物结核影响了裂纹的扩展路径,从而改变试样的宏观破坏模式.微观机理分析表明:孔洞周边裂纹的萌生与扩展过程伴随着应力集中区的释放与转移;含孔洞试样的宏观裂纹有3种模式:孔壁剥落、拉伸裂纹和压剪裂纹.      

不同孔隙比下风化壳淋积型稀土矿强度特性

风化壳淋积型稀土开采过程中,孔隙比为影响浸矿效果和矿体稳定性的关键因素.为探索不同孔隙比下风化壳淋积型稀土矿强度特性变化,选取6组重配比的稀土矿样,对不同孔隙比矿样进行了直接剪切实验,探讨孔隙演化对矿体抗剪强度的作用规律,揭示孔隙比对黏聚力和内摩擦角的影响机制.研究表明:不同孔隙比非饱和稀土矿对应着不同的剪切强度,基于试验数据发现剪应力与剪位移呈"类抛物线"变化,并建立了孔隙比与抗剪强度指标的关系模型.机制分析认为,随着孔隙比的增大,结合水膜效应逐渐弱化,粒间接触点数目也随之减少,使矿体抗剪强度减小.      

含水率对尾矿抗剪强度影响的试验研究

尾矿含水率的变化对尾矿的抗剪强度有很大的影响,研究它们之间的变化规律对工程实践有着重要意义。该文以云南某铜矿的尾矿为研究对象,在分析其基本物理特性的基础上,通过直剪试验研究了在相同压实度条件下含水率对尾矿抗剪强度特性的影响。其结果表明:尾矿的抗剪强度与初始含水率存在相关关系;当尾矿含水率从6.30%增加到18.31%时尾矿的黏聚力随着含水率的增加而增大,当尾矿含水率从18.31%增加到24.14%时尾矿的黏聚力随着含水率的增加而减小;而在尾矿含水率从6.30%到24.14%变化过程中,内摩擦角总体上先增加后减小,但仅在24.64°~26.24°变化,有明显的峰值。通过回归分析,得出了尾矿黏聚力随着含水率变化的拟合公式。该研究成果对尾矿库的稳定性分析具有重要的指导意义。     

酸化条件下尾矿砂稳态强度特征研究

自然环境下尾矿酸化会产生大量的酸性废水，不仅对周边环境造成严重污染，长期作用下还会改变尾矿砂的基本物理力学性质，直接影响尾矿砂的稳态强度。对尾矿砂进行化学浸泡实验，通过控制过氧化氢溶液的用量，模拟不同堆积时期尾矿砂的酸化效果。同时开展SEM扫描电镜试验、颗粒分析试验深入了解酸化前后尾矿砂颗粒微观变化特征以及颗粒级配变化，结合固结不排水三轴压缩试验探究不同酸化程度下尾矿砂稳态强度特征变化规律。试验结果表明，酸化导致尾矿砂不断被腐蚀溶解，尾矿砂整体逐渐细粒化；随着酸化程度的加深，不同围压下尾矿砂的抗剪强度均出现了降低的趋势，尾矿砂的稳态线位置逐渐向下平移；同时尾矿砂的稳态强度也随着酸化程度的加深不断减小，稳态内摩擦角从最初的34.75°减至32.21°。     

基于RTS-500岩石流变仪三轴强度和变形特性

采用英国GDS公司生产的RTS-500型岩石三轴流变仪试验机,进行不同围岩条件下的三轴压缩实验,并对试验结果进行分析. 确定三轴围压下的峰值应力以及其应变的变化规律,以及根据Mohr-Coulomb强度理论确定岩石的c、φ值的变化规律,研究绿泥石英片岩的强度和变形特性.结果表明:在低围压时,岩样内部非均匀化,岩石表现为脆性特性;在高围压时,岩样内部由低到高逐渐屈服,内部趋于均匀化,此时岩石出现由脆性向塑形特性转变的趋势.岩石的峰值应变与围压呈显著的线性关系,岩石残余强度对围压的敏感性明显高于峰值强度. RTS-500型岩石三轴流变仪系统实验精度较高,实验数据可靠.      

改性高水材料抗压、抗剪强度特征及对比分析

以高水充填材料为载体,用聚乙烯塑料（PE）对其进行改性,研究了改性高水材料的抗压、抗剪强度特征,并对结果进行了对比分析。结果表明:随PE粉掺量的增加,改性高水材料的抗压、抗剪强度均呈现降低的趋势,改性高水材料各应力应变曲线与纯高水材料有明显区别,纯高水材料的残余强度更高,改性高水材料的残余强度普遍较低,而剪切位移曲线变化不明显;PE粉的加入明显改变了材料的生成物形貌以及微观结构,随掺量的增加逐渐由纤维网状结构向絮凝块状结构变化,而且生成物之间更容易形成尺寸较大的贯穿孔洞;改性高水材料的抗剪强度明显低于抗压强度,表明改性类高水充填材料不宜用于倾角较大的煤层。      

砂卵石土的剪切流变特性研究

应用RYL-600岩石剪切流变仪对长沙市某边坡砂卵石土试样进行剪切流变试验,分析砂卵石土的剪切流变特性。试验表明正应力越高时,能够引起砂卵石土试件发生剪切流变破坏的剪切应力也随之增高。砂卵石土剪切流变在低于长期抗剪切强度的应力作用下,表现出黏弹特性;在高于长期强度的应力作用下,表现出黏弹塑性。应用五元黏弹性模型与VR黏塑性模型串联得到的黏弹塑性模型对砂卵石土全程流变曲线进行模拟,将拟合结果与试验数据进行分析比较,验证了新模型具有正确性和合理性,这对砂卵石土工程具有重要的指导意义和参考价值。     

高温后红砂岩压剪下声发射及其微观特性研究

为了评估岩体在高温和压剪工况下的稳定性,利用声发射技术对25～800℃处理后的红砂岩进行了变角剪切下声发射特性研究,分析了高温对红砂岩剪切断口微观特性的影响机理。结果表明：（1）高温作用使得红砂岩的声发射事件由常温下低活跃度的间接性活动向高活跃度的连续性活动转化;（2）随着热处理温度的升高,砂岩在压剪状态下的剪切裂纹所占比例逐渐增大,损伤剪切应力阈值减小,裂纹非稳定扩展阶段延长;（3）当剪切角度为55°时,高温对红砂岩的剪切损伤发展具有抑制作用,而当剪切角度为65°时具有促进作用;（4）红砂岩压剪断口形貌主要以沿晶体解理切断（穿晶断裂）形成,但当热处理温度为800℃时,更易于沿晶界形成。研究成果可为解决高温岩土工程问题提供参考。     

浸矿过程中离子吸附型稀土矿力学特性实验研究

为研究离子吸附型稀土矿在整个浸矿过程中矿样力学特性的演变规律,利用不固结不排水三轴实验,并结合核磁共振测试技术,得到了不同浸矿时间下稀土试样的应力-应变曲线和试样核磁共振反演图像,建立了稀土试样的应力-应变本构模型。结果表明,伴随着离子置换反应自上而下的过程,稀土试样内部也存在固体微细颗粒自上而下运移过程,该过程会弱化矿体强度。相同围压条件下,在有效浸矿时间内,浸矿试样的偏应力随着浸矿时间的增加而逐渐减小,但在有效浸矿时间过后,其偏应力随着浸矿时间的增加而有所增大,但不会超过其初始偏应力值。在三轴压缩过程中,对试样施加的围压增大的同时,其相应的偏应力也有所增大。实验结果与邓肯-张模型计算出的数据基本一致,拟合精度良好,可采用邓肯-张模型描述和预测不同浸矿时间的稀土矿样的应力-应变的曲线走势。     

岩体结构面破坏条件研讨

岩体由岩石结构体和软弱结构面组成,结构面的抗剪切强度远小于结构体的抗剪切强度。因而,在复杂应力条件下,岩体的破坏常常是沿着结构面发生剪切滑移,而此时岩石结构体内的应力值却远未达到其强度极限。鉴于结构面的存在对岩体强度的影响,本文对岩体中任意方向的结构面的破坏条件进行了探讨。     

地铁行车荷载下隧道周围加固软粘土孔压特性试验

由于上海轨道交通四号线海伦路站隧道周围软土在地铁行车荷载作用下产生变形,使隧道发生局部开裂、渗水而需要对地铁隧道进行加固处理.通过上海地铁4号线海伦路站附近隧道周围加固软粘土进行应力控制的循环三轴试验,研究了地铁行车荷载作用下加固软粘土的动孔压发展情况,充分考虑了土体围压、固结比、轴向循环荷载的大小及频率对动孔压的影响.研究结果认为,其他条件相同时,加固软粘土孔压随振动次数、循环荷载幅值的增大而增大,随围压和加载频率的增大而减小,可以用二次对数关系曲线对加固软粘土残余孔压变化进行预测.