页岩结构面原位剪切特性及裂缝扩展试验研究

针对次生断裂构造挤压形成倾角差异的外倾单斜页岩,通过原位直接剪切试验,研究页岩结构面抗剪强度特性与裂缝扩展模式。试验结果表明:页岩结构面剪切应力与剪切位移曲线具有明显的阶段性,当结构面倾角处于24°～30°时,岩体存在峰值强度与残余强度阶段,当结构面倾角处于30°～38°时,岩体处于无残余强度阶段;页岩压剪裂缝扩展形态主要有4种,即沿单一层面开启的单裂缝、沿多个层面开启的裂缝网、贯穿基质体的转向裂缝,以及沿天然裂缝尖端开启的裂缝;胶结较弱的结构面易形成裂缝,岩层薄弱处易发生裂缝方向转向并形成贯穿多个层面的"台阶状"裂缝网,在主裂缝周边会产生定向排列的"雁列式"裂缝,进一步扩展与结构面贯通,使得岩体形成多条贯通性裂缝;页岩结构面压剪试验裂缝贯通模式为结构面剪切贯通裂缝、基质体张拉贯通裂缝、天然裂缝处张拉贯通裂缝、拉剪复合型贯通裂缝。研究成果有利于进一步认识倾斜岩层层面剪切力学特性,为顺层岩质边坡稳定性评价提供参数。     

基于横观各向同性的土工格栅增强地基力学特性研究

【目的】土工格栅加筋地基在水利、建筑、交通等工程应用广泛，其竖直方向和水平方向的力学特性是值得关注的焦点。为研究不同加筋间距、层数对土工格栅加筋地基竖向和水平向承载特性的影响，【方法】通过物理模拟浅层平板载荷试验，将土工格栅加筋地基视为横观各向同性介质，结合复合材料力学理论推导出了弹性参数的求解方法，同时考虑地基横观各向同性特征计算了竖向附加应力及沉降量。【结果】结果显示：400 kPa可作为地基极限荷载值，加筋5层、7层、16层在相同沉降位置的地基承载力分别提高了26%、39.2%、63.5%;在相同挡墙高度107 cm处，加筋5层、7层、16层工况相比无加筋工况水平位移减少了59%、66%、85%。【结论】结果表明：土工格栅加固地基后对土体的变形模量、剪切模量增强作用显著，而竖向泊松比变化较不明显；加筋地基的水平、竖向变形模量分别与加筋率之间存在较好的线性关系，采用横观各向同性模型推导计算的附加应力值接近试验值，计算的沉降量与试验值误差较小。研究成果可为类似实际工程设计提供一定的理论依据。