非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究。研究表明：在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势。土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大。随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其粘聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小。     

非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究.研究表明:在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势.土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大.随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其枯聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小.     

含水量对季冻区路基强度及路面结构力学响应的影响

对季冻区路基路面的力学性能进行相关研究。测试不同深度位置处路基土体的含水量,并对路基土体回弹模量的影响因素进行试验分析,探讨了不同路基含水量下的路面结构力学响应情况。结果表明:冻融循环明显降低土体的强度,但到第6次冻融循环后,土体的强度基本趋于平稳;随着含水量的增加,土体强度减小的趋势逐渐变缓,因此,冻融循环作用对较为干燥状态土体的影响是较大的;路表弯沉、半刚性基层层底拉应力和土基顶压应变与路基含水量及轴载呈正相关关系,其中与轴载近似呈线性关系。沥青层层底拉应变远远低于疲劳极限,因此发生疲劳损伤的概率很小;随着轴载的增加,半刚性基层疲劳寿命逐渐减小,趋势逐渐变缓,含水量增加时半刚性基层疲劳寿命有类似的变化规律,因此为降低半刚性基层发生疲劳破坏的概率,需严格控制土基的含水量及行车荷载。     

细粒土的全压实曲线与压实土体的强度特性研究

对3种细粒土在3种击实功作用下的全压实曲线(含水量变化从零到土体趋于饱和),以及沿击实曲线的无侧限抗压强度、饱水与不饱水状态下的CBR强度特性进行了试验研究。试验研究表明:细粒土压实曲线具有两个重要的边界特征,即当含水量较小时,细粒土在一定击实功作用下的干密度值随含水量改变而变化的幅度很小,而当土体含水量较高时,随着含水量的增大,土体在不同击实功作用下的击实曲线均趋向合一,且土样的饱和度基本维持在某一定值;压实土样的最大干密度与最优含水量与击实功的常用对数分别呈线性递增和递减关系;沿全压实曲线,击实土样在最优含水量的干侧出现无侧限抗压强度峰值,且其强度值维持较高水平的含水量范围与塑限的大小有关;沿压实曲线,土样的不饱水CBR强度(单轴灌入强度)随含水量的增大而单调减小,当土样含水量较大时,重型击实功作用下土样的不饱水CBR强度反而低于采用中间和轻型击实功制备的土样的强度,而饱水CBR强度在最优含水量的湿侧的某一含水量范围内还呈递增趋势。实际工程中,应充分掌握和利用细粒土的这些压实和强度特性,制定出合理的压实控制指标和标准。     

膨胀土大型渗透试验研究

膨胀土大型的渗透试验用渗透箱进行,研究了在渗透过程中土体体积含水量、总吸力、相对湿度和表面竖向位移的变化,并根据试验结果得到了体积含水量与吸力的关系。研究结果表明:体积含水量和相对湿度均随着渗透时间的增加而增大,其变化过程与所处位置有关;土体吸力随着渗透时间的增加而减小;降雨入渗可能造成路堤破坏;土体表面竖向位移逐渐增加,在中心位置处达到最大值;土体体积含水量与吸力在半对数坐标下大致呈线性关系。     

非饱和土水分特征曲线特性

为了描述非饱和土基质吸力与含水量的关系特性,进行了室内外土体水分特征曲线(SWCC)测试,分析了试样物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等因素对SWCC测试的影响;在自然边坡、挖方边坡、填方边坡上进行了基质吸力变化规律的实测,对比了在不同应力、填土条件下基质吸力变化规律的差异性。研究结果表明:同一土体的SWCC并不惟一;可以通过同条件下的室内吸湿曲线来模拟现场基质吸力和含水量的关系;当基质吸力为100~1 000 kPa时,SWCC呈线性关系,使得基质吸力监测的可操作性大大提高。     

灰水-土体长期相互作用诱发地面塌陷机理

通过以灰水为渗透液进行溶滤试验,测试和分析了土样的渗透系数、含水量的变化规律;同时进行渗透破坏试验测试了不同密实程度土样经灰水浸泡后的临界坡降;运用土力学原理,分析了土样含水量、渗透性和水压力变化引起地面塌陷的机理。结果表明：溶滤后土体的含水量明显增大,且其渗透系数随溶滤次数的增加呈增大趋势;当溶滤次数超过4次后,渗透系数的增大变缓;当土样含水量相同时,临界坡降随着土样密度增大而明显增大;灰水将从减小土体的抗剪强度、增大土体的重度等方面引起地表塌陷,此外,土体中动水压和渗流引起土中的空洞也诱发了地表塌陷的形成。     

基于TDR技术的水分测量系统量测膨胀土含水量偏差分析

针对某基于TDR技术的水分测量系统量测膨胀土路堑边坡体积含水量偏离真值这一现象,对岩土的电磁特性、TDR技术量测原理和膨胀土的结构特征进行了研究.通过介电常数与多种类型土的含水量间的对应关系,可以得到介电常数与土体含水量之间有直接的密切关系,进而测量介电常数可以表征土体含水量.结果表明:相对于普通粘土而言,膨胀土粘粒含量和密度的增加引起电磁波传播过程中介电常数的变化,从而引起体积含水量增大;某基于TDR技术的水分测量系统在出厂前标定时采用的是石英砂材料,与膨胀土的颗粒粒径相差很大,产生量测偏差.     

含水量对非饱和重塑膨胀土抗剪强度和压实度的影响

含水量是影响膨胀土抗剪强度和压实度的重要因素。通过多组室内快剪试验,采用多元线性回归方法,分别对非饱和重塑膨胀土抗剪强度指标和压实度与其含水量的关系进行了研究。试验研究结果表明,非饱和重塑膨胀土的压实度随着含水量增加而逐渐降低,且当法向应力较低时,抗剪强度随着压实度的增加而缓慢增大,但当法向应力较大时,抗剪强度随着压实度增加而增大较快。非饱和重塑膨胀土抗剪强度指标受含水量的影响较为明显,当法向应力较低时,抗剪强度随着含水量的增加而增大,但当法向应力较大时,抗剪强度随着的含水量增加而增大的不太明显,出现含水量增加而抗剪强度基本不变的情况。     

扰动黄土压缩特性试验研究

通过大量的压缩试验数据,揭示了禹门口~阎良高速公路压实黄土的压缩特性,分析了物理力学指标对压缩性的影响规律,并采用应变法来表达压缩变形曲线。结果表明:压缩变形系数随着垂直压力的增大而增加,其增加的幅度越来越小,土体趋于密实;压缩变形系数随含水量的增大而增加,当含水量低于最佳含水量时,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度不大;当含水量大于最佳含水量2%~3%后,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度迅速变大;压缩系数随含水量(饱和度)的增加而增大,压缩模量随含水量(饱和度)的增加而减小。压缩系数随压实度的增大而减小,压缩模量随压实度的增大而增大;压缩变形系数与空隙率基本呈线性递减关系。扰动黄土的应力-应变关系可以用幂函数εp=kpn的形式来表达。     

含水率对非饱和压实土抗剪强度影响试验研究

对压实土进行不同含水率直剪试验,得到其抗剪强度;利用接触滤纸法测量土基质吸力,得到其土水特征曲线;基于吸引力强度理论,探讨了在最优含水率附近的重塑土的基质吸力、黏聚力与含水率的关系。研究表明:基质吸力与含水率的关系曲线呈内凹双曲线形态,与含水率关系是单调递减的;黏聚力与含水率的关系曲线呈抛物线型,且在最优含水率处最大;转化率随基质吸力的增加而逐渐降低,高基质吸力下土体含水率偏低,基质吸力难以有效转化为吸应力,故而黏聚力偏小。     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验，分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明:非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律，尤其当土体压实度较低时，滞后规律更为显著；法向应力及含水率提升，非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化，逐步转化表现为硬化特征，这一特征随土体干密度的提升而更加明显；随土体样本含水率提升，非饱和粉土黏聚力逐步下降，将这一规律进行线形拟合，整体拟合曲线表现为折线特征，且转折点与最佳含水率高度重合；含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律，同等含水率水平下，土样干密度越大，内摩擦角也相对更大。     

细颗粒含量及含水率对粉砂土抗剪强度影响研究

依托某路基试验土样,通过不同细颗粒含量和含水率下的直剪试验,对粉砂土的黏聚力和内摩擦角进行分析.结果 表明:当含水率处于最优含水率左侧的过渡区时,随细颗粒含量增大,土体的黏聚力减小,当含水率大于最优含水率时,随着细颗粒含量增大,黏聚力增大;随着含水率增大,黏聚力呈现出先增大后减少的规律,当细颗粒含量为15％时该效应最为...     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区，冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害，探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制，对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要。采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验，对土体温度场、水分场均加以监测，并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验。结果表明：土体温度场在每级负温作用下50 h达到稳定，单向冻结完成后冻结深度为46 cm；含水量在冻结区增加，在未冻结区减小，土体融化后水分回迁但回迁量小于冻结时的迁移量；土体剪切强度与含水量分布沿土体轴向呈现出较强的一致性，冻融后土体强度随含水量增加而降低，临界冻结锋面处强度劣化效应最明显；随着冻融循环次数的增大，土体孔隙面积和分形维数均表现为增加，其中微、小孔隙减少，中、大孔隙增加，冻融循环7次后土体微结构基本趋于稳定，土体强度与孔隙面积成反比例关系；土体在冻-融过程中，冻结区水分的显著增加是造成土体强度衰减、孔隙增多的重要原因。     

含水率影响下粉质黏土边坡失稳预警研究

采用直接剪切试验和强度折减法,得出边坡安全系数与土体含水率的关系;通过三相并联电阻率模型和欧姆定律,推导出土体在环形电极下电流与含水率的关系;提出基于电流法的边坡失稳预警模型,并通过室内试验对该模型进行验证。试验结果表明:边坡土体的稳定性和导电性均与含水率有关。当含水率大于23.5 %,安全系数小于1.25时,试验值和理论值基本吻合,误差不超过5.0 %。     

干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙发育规律及强度特性

由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大，干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络，加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性，通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样，开展室外裂隙演化原位试验及裂隙试样直剪试验，实时拍摄不同干湿循环次数下试样裂隙扩展图像，并基于裂隙图像特征参数对各阶段裂隙特征进行定量化描述，进而构建预崩解炭质泥岩的抗剪强度与裂隙参数关系模型。研究结果表明：预崩解炭质泥岩裂隙数量、裂隙最大长度及裂隙率等裂隙参数均随干湿循环次数分为迅速增长、缓慢增长、趋于平缓3个阶段；各因素对裂隙发育影响程度由强至弱依次为初始含水率、干密度、干湿循环次数；含裂隙试样剪切时遇到裂隙剪切应力会发生暂时性衰退，不同裂隙参数试样的黏聚力变化显著，而内摩擦角变化甚微，内摩擦角变化主要取决于土体干密度的变化，而黏聚力变化取决于初始含水率，抗剪强度主要与黏聚力相关联。为研究土体抗剪强度与裂隙参数的关系，拟合得到了裂隙率与黏聚力的指数关系模型，发现其拟合变化曲线呈凹形的抛物线变化，其抛物线分急剧降低和趋于稳定2个阶段。研究成果可为预崩解炭质泥岩路堤工程施工及稳定性分析提供参考。     

石灰改良土抗剪强度影响因素的试验研究

以上海某新建工程路段的石灰改良软黏土开展动三轴试验,研究掺灰量、围压及含水量对其抗剪强度及有效抗剪强度参数的影响。结果表明:石灰改良土强度随着围压和掺灰量的增加而增加,随着含水量的增加而减小;随着掺灰量的增加,石灰改良土有效黏聚力增加,有效内摩擦角减小。掺灰量对于抗剪强度参数的影响存在一个临界值:掺灰量为3%的石灰改良土有效内摩擦角最大;掺灰量为6%～9%时,石灰改良土的有效内摩擦角和有效黏聚力保持相对稳定状态;掺灰量超过9%时,石灰改良土的有效黏聚力增加和有效内摩擦角减小都较为明显。     

过湿冰水堆积土路基填料改良方案比选与验证

冰水堆积土具有棱角性差、级配不良、天然含水率高等特点，难以压实。基于现场踏勘与文献调研，通过方案比选，选用生石灰改良方案，并开展室内试验，研究了改良土的工程性质。结果表明:掺灰比从0增加到3 %，土样液塑限含水率改变10 %左右，塑性指数降低超过20，最大干密度、最佳含水率明显改善；掺灰量每提高1 %，CBR值明显提高；掺灰比在3 %～4 %时改良效果显著；最佳掺灰量与土的天然含水率和最佳含水率差值有关，差值为20 %时，最佳掺比4 %对应的施工压实效果最佳，经济效益最优。     

干湿路径对路基压实土剪切模量的影响规律研究

为探究气候变化诱发的路基土水分迁移对其力学性能的影响，在最优含水率和平衡含水率之间制备不同初始压实含水率的试件，经历干燥或湿润过程以模拟现场路基土的水分迁移，在此基础上进行非饱和土常含水率三轴剪切试验，分析其含水率、干湿过程、围压及孔隙比等因素对土体剪切模量的影响规律。结果表明:在最优含水率与平衡含水率之间，剪切模量与含水率具有良好的幂函数关系，且剪切模量随含水率的增加而减小；在相同含水率的条件下，由湿变干的剪切模量值比未经干湿变化的大，由干变湿的剪切模量值比未经干湿变化小；剪切模量随围压的增大略有增加，但较含水率及孔隙比而言，围压对剪切模量的影响较小；孔隙比越小，剪切模量越大，且含水率变化对剪切模量的影响在孔隙比较小时表现更加显著。