重塑条件对红黏土力学特性影响试验研究

重塑条件是影响重塑土样相关力学特性的重要因素,为分析堤防建设的土工试验中各重塑条件对重塑土力学特性的影响,采用不固结不排水三轴试验研究了不同重塑条件(碎土方式、含水率和制样方式)对重塑红黏土力学特性的影响,并结合扫描电镜图像揭示了相关重塑条件对力学强度特性的影响机理。结果表明：在含水率较低时,影响红黏土重塑样强度的主要因素为制样方式;当含水率升高后,碎土方式成为主要的控制因素;结合微观试验进一步说明不同碎土方式得到不同级配的土粒,机械碎土方式会使得土颗粒集聚成不同数量的“粗颗粒”,改变土粒级配从而影响相关力学特性;不同制样方式导致土颗粒发生不同的有序排列,进而使得土体抗剪强度发生变化。     

掺砾黏土动力特性研究进展

综述了掺砾黏土动力特性的研究现状,分析了动剪切模量、阻尼比和动强度的影响因素,提出研究掺砾黏土的动力特性需要考虑材料的细观结构特征,总结了考虑材料细观结构特征的数值方法及分析理论。指出今后需要在掺砾黏土的细观结构特征及其影响因素、细观结构对材料宏观动力性能的影响机理和基于颗粒增强复合材料理论的细观力学模型等方面作重点研究。     

不同酸碱度对改良红黏土力学性质及结构的影响

红黏土在土类划分上属于特殊性土,由于其特殊的成因过程及成因环境,工程性质也有很大区别。为了研究地下水环境酸碱度对改良土的强度影响,通过将改良土体浸泡到不同酸碱度的溶液中,测试改良土的力学性质,研究不同掺量、浸泡时间和溶液酸碱度对改良红黏土的影响和作用机理。再通过电镜扫描,研究改良红黏土的微观结构,探讨其与力学性质改善的关系。试验结果表明,从宏观上,在酸性环境下改良土凝聚力均随浸泡时间的增长而减小。从微观上,土粒的搭接形式、搭接程度以及颗粒间的胶结程度决定了土体的物理力学性质,而酸碱环境使改良红黏土结构发生变化,土粒间黏结程度得到改善。     

试论岩石力学与土力学统一共核理论模型

从几个方面讨论岩石力学与土力学统一共核的理论模型.弹塑性分析所采用的Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则以及考虑所有应力分量的统一强度理论虽然各有缺点,但都能较好的表征岩土介质的某些特性;粘弹性模型中的广义Kelvin模型和粘弹塑性模型中的西原模型较全面地反映出工程中的岩土特性;连续介质力学模型已成功地描述了土体和某些岩体的力学属性.通过对本构模型和强度理论、流变模型、连续介质和不连续介质力学模型的讨论,阐述了岩石力学与土力学是一个统一的理论体系的观点.     

NH3·H2O对桂林地区红黏土工程特性的影响试验研究

为研究氮肥污染对桂林红黏土物理力学性质的影响,使用氨水(NH₃·H₂O)溶液对具有代表性的桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑氨水质量分数(0,4.5%,9.0%,13.5%,18.0%)和养护时间(1,7,14 d)双因子因素,通过室内试验,分析氨水污染对桂林雁山红黏土物理力学性质的影响规律。试验结果表明:随着氨水质量分数及养护时间的增加,桂林雁山红黏土的质量、含水率、相对密度和液塑限均增大,压缩模量减小,土体压缩性增强;碱-土作用是引起红黏土物理力学性质发生变化的主要原因,其相互作用导致红黏土颗粒间的胶结物被溶解后又重新生成絮状物,使其原本稳定的结构状态发生改变。     

循环荷载下纤维加筋土与结构界面切特性研究

目前对于纤维加筋土体与结构界面的循环弱化影响规律尚需进一步研究。为此,针对循环剪切荷载下加筋结构力学特性变化规律,使用自主研发的大尺度恒刚度界面剪切仪,开展了纤维加筋土与结构界面在循环荷载作用下的力学特性试验研究。研究发现,界面剪应力、法向应力与剪切位移关系曲线分别呈"滞回环"和"碟"状发展,随循环次数的增加衰减速率逐渐减小,且峰值均出现在最大位移处。应力路径曲线呈"蝴蝶环"状发展,加入砂的土样界面摩擦角偏大。此外,由于纤维对土颗粒的约束作用,加筋土体的循环弱化程度小于非加筋土体。通过研究循环荷载下纤维加筋土与结构界面剪切特性,揭示了循环荷载作用下界面受力变形的规律和机理,为实际工程的应用提供参考。     

考虑颗粒破碎的粗粒料力学特性研究综述

粗粒料在荷载及自身重力作用下易发生颗粒破碎,且颗粒破碎具有随机性和不确定性,严重影响了粗粒料的力学特性。基于此,从考虑颗粒破碎的物理试验出发,介绍了粗粒料的本构模型、影响颗粒破碎的因素、颗粒破碎对粗粒料力学特性的影响,以及颗粒破碎物理模型研究的局限性;系统总结了考虑颗粒破碎的粗粒料力学特性的数值模拟研究方法(如DEM,PFC,DDA等)及其存在的缺陷,并为突破数值模拟方法不能考虑颗粒破碎的限制提出了2种解决方法。最后,对今后的研究方向提出了展望——需从细观机理方面建立粗粒料各组构要素的关系。     

坝基混凝土防渗墙力学性状的统计分析

混凝土防渗墙是透水和可压缩坝基渗流控制的主要措施。本文从统计分析的角度研究坝基混凝土防渗墙的力学性状。首先收集了43个已建土石坝工程坝基防渗墙实例力学性状监测资料和工程建设信息,建立了防渗墙力学性状实例数据库。在分析防渗墙受力特点的基础上,基于实例资料,对混凝土防渗墙的水平位移、顶部沉降、覆盖层和防渗墙的相对沉降、防渗墙应力特性及开裂性状开展详细的统计分析,揭示了不同力学性状的统计规律和产生机理。在此基础上,进一步讨论了防渗墙的位置、深度、材料以及河谷形状和地基变形特性对墙体力学性状的影响规律,识别影响防渗墙力学性状的主要因素。本文从统计角度揭示防渗墙的力学性状,可为防渗墙的设计和建设提供参考。     

非饱和土PS加固方法的初步分析

非饱和土在实际工程中分布广泛,其工程特性复杂.在非饱和土力学中,应力理论和强度理论是非饱和土变形与稳定性分析理论中的重要基础.目前,非饱和士力学的理论框架、实验技术还处于基础研究阶段.在非饱和土的加固保护方面,有较为熟悉的常规的保护和加固方法,诸如换土处理、密实处理、排水处理、加筋处理、热学处理、灌浆法、搅拌法等.但这...     

贵阳红黏土介-微观结构对力学特性影响试验研究

为阐明贵阳红黏土宏观力学强度与变形特性的介-微观机理,同时考虑不同围压、不同干密度下贵阳重塑红黏土宏观力学特性之间的差异,通过不固结不排水三轴剪切试验、N2吸附测试及电镜扫描(SEM)测试,研究了原状和重塑土样因颗粒形态、孔隙结构与分布等不同所产生的宏观力学特性之间的差异。试验结果表明:不固结不排水三轴剪切试验条件下贵阳红黏土原状样应力-应变曲线表现出具有驼峰状的应变软化特性;重塑样则呈现出明显的应变硬化现象。随着干密度的增加,一定围压下重塑样强度曲线硬化现象加强;随围压增加,强度不断增强。原状和重塑土样氮气吸附-脱附等温曲线均表现出明显的Ⅳ型、H3滞后环,曲线整体均呈反“S”型。不过,在平均孔径、比表面积、总孔容积等指标上有差异,反映出原状样孔隙主要由中大孔构成,含部分微小孔;经重塑后大孔和微孔有所减少,介孔呈增多趋势。扫描电镜(SEM)下原状样较重塑样介-微观结构更加复杂,介-微观结构形态参数更加优化,表现出明显的原生结构、更强的力学强度。     

双孔结构非饱和压实黏土的渗流-变形耦合微观机理

土体中的渗流-变形耦合问题是岩土工程中极为常见但却易被忽视的问题之一,尤其是对于拥有双孔结构的非饱和压实黏土,渗流-变形耦合过程较为复杂,从微观机理上对耦合全过程进行分析,有助于深入理解土体在渗流-变形耦合作用下的内在机制,为建立理论模型及开展进一步的试验研究奠定基础。基于已有的试验研究成果,并结合相关本构模型的建立及预测,以双孔结构土在常应力条件下的干燥过程为例,揭示了双孔结构非饱和压实黏土在不同阶段的渗流-变形耦合规律,以及耦合全过程的微观机理;对初始干密度对非饱和土渗流-变形耦合特性的影响进行对比分析。研究表明:渗流-变形耦合作用在大孔隙渗流阶段表现较为显著,而在小孔隙渗流阶段则不够明显;初始干密度对渗流-耦合作用的影响仅在大孔隙渗流阶段起作用。     

高面膜堆石坝运行状态下土工膜双向拉伸力学特性——高面膜堆石坝关键技术(三)

针对目前我国土工膜防渗工程设计依然以单向拉伸试验结果为依据,而土工膜在堆石坝面防渗体实际运行中却处于双向拉伸应力状态的问题,采用自主研发的2种双向拉伸试验装置对堆石坝面防渗土工膜的双向拉伸力学特性进行试验研究。对堆石坝防渗常用的几种土工膜分别进行了不同双向拉伸状态下的力学特性试验,并和单向拉伸试验结果进行对比,得到了双向拉伸状态下土工膜的拉伸强度、延伸率、弹性模量和泊松比等力学参数以及真应力-真应变关系曲线。试验结果揭示了高面膜堆石坝防渗土工膜在真实工作状态中的受力变形特性及破坏机理,为面膜防渗体设计计算和受力变形数值分析提供了一定的理论基础和计算依据。     

非饱和土PS加固方法的初步分析

非饱和土在实际工程中分布广泛,其工程特性复杂。在非饱和土力学中,应力理论和强度理论是非饱和土变形与稳定性分析理论中的重要基础。目前,非饱和土力学的理论框架、实验技术还处于基础研究阶段。在非饱和土的加固保护方面,有较为熟悉的常规的保护和加固方法,诸如换土处理、密实处理、排水处理、加筋处理、热学处理、灌浆法、搅拌法等。但这些常规的方法在对土遗址的保护和加固上有局限性。通过对比国内外对土遗址的保护,认为PS溶液的加固方法是比较合适的,其既可以改善土的力学强度,又不会改变土体的特性,从而保持了土遗址原有的面貌。     

基于正交设计的膨胀土冻融循环试验研究

南水北调南阳段膨胀土位于季节性冻土区域,易受冻融循环的影响。以南阳膨胀土为研究对象,对不同含水率、冻结温度、冻融循环次数的膨胀土试样进行变形测量和无侧限压缩试验。试验发现,含水率对膨胀土力学性质影响较大,含水率越高,强度与弹性模量衰减量越大;冻结温度对试样体积有较大影响,尤其是-10 ℃。根据显著性分析理论,研究含水率、冻结温度、冻融循环次数以及各因素间交互作用对膨胀土物理力学性质影响的显著性。结果表明,含水率对膨胀土力学性质影响最明显,含水率和冻结温度间的交互作用对强度影响较为显著;冻结温度对膨胀土体积变化影响最大,含水率和冻融循环次数的交互作用对体积变化有一定影响。在研究冻融循环条件下膨胀土物理力学性质时,不仅要考虑单一因素的影响,还应综合考虑各种因素交互作用的影响。     

淤泥固化处理研究进展

淤泥固化处理是淤泥资源化利用的有效方式之一。主要从淤泥固结体的物理特性、力学特性、淤泥固化机理研究方法和成果等方面,总结了淤泥固化处理的研究进展。主要综述了固化处理对淤泥液限、塑限、塑性指数、密度、容重、粒径、含水率和流动性等物理特性的影响以及含水率、黏粒含量、矿物组成、有机物、固化剂种类和含量、养护龄期、养护环境等因素对淤泥固结体力学特性的影响;然后,基于孔隙液化学性质分析法、微观结构分析法、水分转化法和电阻率法等方法,综述了淤泥固化的机理;最后,根据目前淤泥固化存在的问题,指明了淤泥固化处理未来的研究方向:(1)淤泥脱水-固化-稳定化一体化研究;(2)淤泥固化机理的定量研究;(3)淤泥固结体耐久性方面以及大规模应用等方面研究。     

结构性土的二元介质模型

本文在岩土破损力学的理论框架内，认为弹脆性元在破损以前的变形特性可以用理想的弹性材料描述，弹脆性元破损后转化成的弹塑性元的变形和破坏特性可以用修正的剑桥模型来描述，通过引入反映破损过程的结构参数(破损参数和应力比)，建立了结构性土的二元介质模型。最后与人工制备结构性黏土的等向压缩试验和原状海积软土的三轴排水剪切试验进行对比，表明所建立的模型可以较好的描述结构性土的变形特性。     

基于离散元的颗粒材料三维临界状态与剪胀特性研究

临界状态通常作为砂土等颗粒材料本构模型中的一种参考状态,是经典土力学框架的一个重要组成部分。根据砂土的细观结构特性,一些学者提出了描述砂土内部结构特性的状态参量,建立了状态相关的剪胀模型。然而受试验条件的限制,目前多采用常规三轴试验研究颗粒材料的临界状态和剪胀特性,未考虑中主应力因素。已有研究表明加载路径对颗粒材料的力学特性有一定影响,本文采用离散单元法模拟了颗粒材料真三轴应力路径试验,分析了加载过程中颗粒材料的应力应变特性及中主应力对临界状态的影响。结果表明:颗粒材料的临界状态线(CSL)在e-lg p平面内是唯一的,与中主应力系数无关。临界状态应力比与应力罗德角的关系可以采用角隅函数近似表达。基于状态相关的剪胀理论,采用Lode角的函数(角隅函数)表示模型参数,提出一个新的应力-剪胀模型。数值试验结果表明,本文采用的三维剪胀模型能够较好地反映了离散元数值模拟中颗粒材料在三维应力路径下的剪胀特性,然而公式的适用性需要更多的试验验证和理论研究。     

不同应力路径下红黏土的力学特性与含水率的变化规律试验研究

针对实际工程中不同部位土体所经历的应力路径不同的问题,以研究不同含水率、不同应力路径下贵州红黏土的力学特性为目的,选取实际工程中典型的三种应力路径,设计了采用K_0固结方式的不同含水率的三轴固结不排水试验。结果表明:不同的含水率及不同的应力路径对贵州红黏土的力学特性有很大的影响,红黏土的水敏性及对应力路径的敏感性都与其自身的结构性有很大关系;含水率及应力路径对红黏土抗剪强度指标的影响主要都表现在对黏聚力的影响上,而对内摩擦角的影响较小;坚硬、硬塑状态的红黏土在卸荷状态下达到抗剪强度峰值时的变形值最小,而含水率较高的红黏土在卸荷状态下的抗剪强度最差,在实际工程中该部分往往是发生变形破坏的突破点,应重点加强对该部分土体的加固与治理。研究成果对今后红黏土基坑的支护设计与计算及相关的数值模拟等具有参考价值。     

原料组份对土质相似材料力学特性影响的试验研究

研制适合的相似材料对地质力学模型试验的顺利开展具有重要意义。通过直剪试验、无侧限抗压强度试验和室内三轴试验获得了一种软质土类材料的基本物理力学性质,借助扫描电镜对其微观形貌特征进行了分析,研究了原料组份对该材料强度特性、受力过程及破坏特征的影响规律。结果表明:原料组份变化对相似材料的物理力学参数及力学特性影响显著,洗衣液在软质土类相似材料中的应用效果较好,能够对材料的力学特性进行稳定调节,石膏、重晶石粉和膨润土均为调节材料密度的重要控制变量;洗衣液和水对材料力学参数及应力-应变曲线特征的影响最大,膨润土在材料表观特征、受力过程、破坏特征方面影响较为明显。试验结果为进一步研究地质力学模型试验中土质相似材料的力学特性和制备工作提供了参考。     

钢筋混凝土构件细观数值模拟分析

在混凝土材料的细观力学分析模型基础上,提出了一种钢筋混凝土构件非线性力学特性分析的细观数值方法。使用本文细观力学方法对轴压加载作用下某一钢筋混凝土柱的损伤破坏过程及宏观力学特性进行了数值模拟研究,并与试验结果和宏观力学模型方法分析结果进行了对比。研究表明：(1) 细观尺度上,采用细观力学模型获得的钢筋混凝土柱的破环模式及宏观力学性能均与试验结果吻合很好,验证了本文细观力学方法的有效性和准确性;(2) 相比于宏观尺度分析模型,细观力学模型考虑了混凝土的非均质特性,从而更真实地揭示了钢筋混凝土柱的破坏过程及破坏模式,且计算结果与试验结果对比也更为吻合。