内马铁路残坡积土石混合体含石量对抗剪强度影响分析

针对内马铁路二标大量分布的残坡积土石混合体材料抗剪强度易受含石量影响的问题，选取了具有代表性的圆砾和角砾，并配置成不同含石量的试样进行不排水三轴剪切试验，系统研究了砾石含量和形状对土石混合体强度特性的影响规律。试验结果表明:土石混合体砾石含量阈值分别为40%和80%，即含石量小于40%时，土石混合体峰值内摩擦角基本不变，且不受砾石形状影响；含石量由40%增至80%时，土石混合体试样峰值内摩擦角逐渐增大，且角砾试样的大于圆砾；含石量超过80%时，试样峰值内摩擦角缓慢增加，并发现试样峰值抗剪强度有相似的变化规律。     

块石含量对土石混合体抗剪强度特性的影响

土石混合体是中巴友谊公路建设堆积体滑坡的主要组成部分,其宏观力学性质与其块石含量密切相关。为得到此类滑坡合理计算参数,基于颗粒流理论及程序,对不同含石量土石混合体进行大型直剪试验研究,揭示土石混合料的强度指标随各主要影响因素的变化规律。研究结果表明,土石混合体剪切特性与相应的土体有很大的差别,均质土剪切过程中表现为剪胀特性并产生应变软化现象,剪切破坏面基本与直剪仪剪切滑动方向相一致;而土石混合体在达到强度极限之前经历一段较长的屈服和应力硬化阶段,剪胀特性不仅与法向应力有关,还与含石量有关,由于块石的存在使得土石混合体的剪切破坏带极不规则,具有分叉及多滑面现象。土石混合体力学特性明显区别于土体的含石量阈值大致为40%,当块石含量小于40%时,土石混合体的内摩擦角及黏聚力随含石量变化不大,且与相应土体强度参数相近;当含石量大于40%时,土石混合体的内摩擦角随含石量的增加近线性增大,黏聚力较相应土体有很大程度的降低;但当块石含量大于60%时黏聚力随着块石含量的增加变化较小。     

正交设计下同性岩土石混合体变形破坏特征研究

利用正交设计组合的方法,采用由同性岩组成的土石混合体,考虑粒度特征、土性、岩石形状在最佳含水率情况下对土石混合体变形破坏特征的影响,进行室内直剪试验。试验结果表明,土的粘性越强,在同条件下抗剪强度越大且破坏时的剪切位移越大;小颗粒的存在对剪切过程弹塑性阶段的影响显著,土石混合体易出现应变软化;以块石为骨架元素的土石混合体抗剪强度大于以卵石为骨架元素的同类土石混合体的抗剪强度,块石较卵石更有利于土石混合体抗剪强度的发挥;岩石形状不同时,以卵石作为骨架元素的土石混合体的破坏面比块石的破坏面平整,带宽相对较窄,影响深度相对较浅;残余抗剪强度-法向应力近似呈线性关系,随着法向应力的增加而增加;土石混合体的最佳含水率与含石量近似呈线性关系,且随着含石量的增加逐渐减小。     

含石量对千枚岩土石混合体剪切特性影响的颗粒流数值模拟

以湖北宜巴高速咸池沟大桥下游处渣场中的千枚岩弃渣为研究对象，结合室内大型三轴试验，基于离散元软件PFC 3D,建立了大型三轴剪切试验数值模型，从宏观和细观角度分析了含石量对土石混合体剪切特性的影响以及试样变形破坏的机理。试验结果表明：试样的内摩擦角随含石量的增加而增加，黏聚力则随着含石量的增加呈现出先增加后减小的趋势，在50%含石量处取得最大黏聚力；剪切过程中试样的体应变表现为先剪缩后剪胀，含石量越高，剪胀性越强；从细观尺度上揭示了土石混合体在剪切中变形破坏的机理，初期的剪缩是由于加载板向下移动，试样被压密、高度减小所致，剪切中后期试样中部的颗粒朝向与竖直方向呈约45°的方向向两侧运动，形成两个共轭剪切带，试样在宏观上表现剪胀，随着含石量的增加，试样中部颗粒运动的速度更快，宏观表现出的剪胀性越显著。     

含水率对坡积体路基填料剪切特性影响试验研究

坡积体是由坡面细流的侵蚀、搬运和沉积作用形成的一种土石混合体,含水率对其力学强度特性有重要影响。以陕西汉中略阳坡积体为研究对象,通过大型直剪试验分析坡积体重塑样在不同含水率条件下的应力应变特性、剪切"跳跃"特性、体积应变特性及抗剪强度参数变化规律。调研结果表明：略阳地区坡积体具有分布广、规模大、成因和结构构造复杂等分布特征,物质组成、结构构造和降雨是影响其工程特性的主要因素。室内大型直剪试验结果表明：含水率较低试样的应力-应变曲线可分为线弹性、局部剪切和剪切破坏3个阶段,而含水率较高试样只有前2个剪切阶段;低含水率试样的剪切"跳跃"现象主要发生在剪切初期,高含水率试样主要发生在剪切后期;低含水率试样在低应力下整体表现为剪胀,随着正应力的增加,剪胀量变小,而高含水率试样则表现为剪缩;高应力条件下试样全部表现为剪缩,且剪缩量随着含水率的增加而增大;剪切试样的抗剪强度整体上都是随着含水率的增大而降低,但降低幅度不大;试样的抗剪强度参数用内摩擦角和"等效黏聚力"表征,"等效黏聚力"随着含水率的增加先增大后减小,而内摩擦角则先减小后增大;土石混合填料抗剪强度曲线呈双线性变化。     

含砾量对土石混合料力学特性影响离散元模拟

通过开展考虑砾石形状影响的双轴压缩试验离散元模拟,研究含砾量对密实土石混合料力学特性的影响。模拟结果表明：密实试样的应力应变关系表现出先硬化后软化的特征,含砾量越高软化效应越弱。随着含砾量增大,土石混合料的峰值强度呈现先减小再增加后减小的变化趋势,残余强度持续增大,剪缩到剪胀对应的体积应变先缓缓增加后加速减小,剪胀角则呈现减小趋势。通过颗粒移动特征及力链分布分析,发现当含砾量较低时,不能形成砾石骨架结构,含砾量对土石混合料强度影响较弱。     

重庆地区典型土石混合体回填土区隧道围岩分级研究

为对重庆地区典型土石混合体回填土区隧道围岩进行分级，通过室内基本物理性质试验获得土石混合体回填土的天然密度、干密度、含水率、含石量等基本物理参数指标，通过室内大型直剪试验和大型三轴试验获得土石混合体回填土的强度和变形等力学特性随含水率、含石量、围压等因素的变化规律，并基于室内试验结果，分别以含水率和含石量为分类指标，对重庆地区土石混合体回填土进行分类，提出适用于重庆地区土石混合体回填土的围岩分级指标和方法。主要结论有： 1）重庆地区的土石混合体回填土属于级配不良的土体； 2）随着含水率的增大，土石混合体的黏聚力和内摩擦角都逐渐降低，且均表现为先快后慢的规律； 3）随着含石量的增大，土石混合体的内摩擦角呈慢-快-慢的增大规律，而黏聚力呈先快后慢的降低规律； 4）对于重庆地区的土石混合体回填土，其围岩分级指标重点选用含水率和含石量； 5）对重庆地区土石混合体围岩进一步细分为Ⅳ、Ⅴa、Ⅴb 3级，其中Ⅴa级和Ⅴb级分别为Ⅴ级稍好和Ⅴ级稍差围岩。     

聚丙烯纤维-水泥基稳定土抗剪强度试验研究

为了分析聚丙烯纤维物理加筋和水泥化学加固作用对土体抗剪强度的影响,通过直接剪切试验,研究了不同纤维、水泥和河砂掺量对纤维-水泥基稳定土试样抗剪强度指标的影响规律。结果表明:①试样的剪应力与剪切位移关系曲线呈非线性关系,试样的抗剪强度与法向应力成正比关系;②随着水泥和纤维掺量的增加,试样的黏聚力和内摩擦角不断增大,并且大致呈线性增长趋势;③随着含砂量的增加,纤维-水泥基稳定土试样的黏聚力大致呈现先增加后降低的趋势,最大值出现在含砂率为4%时,这表明在纤维-水泥基稳定土中,掺加适量的砂不仅不会降低试样的黏聚力,反而对黏聚力提高有一定的帮助。     

废旧轮胎颗粒对橡胶土体抗剪强度影响的试验研究

通过直剪试验对不同级配轮胎颗粒的抗剪强度进行了测试,分析了颗粒剪切强度与剪切位移的关系,提出了颗粒抗剪强度特性衡量指标,建立了颗粒抗剪强度库伦预测公式,选出了代表性的颗粒级配。通过向土体中加入不同掺量的轮胎颗粒研究其掺量对黏土抗剪强度的影响,结果表明:在纯轮胎颗粒的直剪试验中,随着橡胶颗粒粒径的增加其黏聚力和内摩擦角有增大的趋势,黏聚力增加比较明显;在向土中掺入轮胎颗粒的直剪试验中,随着橡胶颗粒掺入量的增加,其黏聚力有先增加后减小的趋势,内摩擦角有增大趋势。当颗粒的掺入比为50%时其抗剪强度最优。     

土石混合体的力学性能影响因素研究

土石混合体由粗料和细料两部分组成,目前作为路基填筑材料被广泛使用在国内外的公路建设上,其力学性能一直受到广大研究者的关注,土石混合料的抗剪强度组成以及剪切变形机理,是关注的重点。该文采用大型三轴试验的手段研究土石混合料的强度特性,着重考虑含石量、密度和围压这一系列因素对土石混合体强度特征的影响,通过改变这些指标研究土石混合体抗剪强度的衰变规律。     

含砂量对黏土与结构接触面剪切性质的影响

通过土体内部、土与钢以及土与混凝土的剪切试验,研究分析了土体含砂量对抗剪强度、摩擦角和黏聚力的影响。结果表明:土体内部、土与结构接触面的抗剪强度和摩擦角均随含砂量的增大而增大;土体内部的黏聚力随着含砂量的增大而减小,而土与结构接触面的黏聚力却随着含砂量的增大而增大。含砂量对土体的内摩擦角影响较大,而对土与钢和土与混凝土这两种类型的接触面影响较小。在试验参数范围内,对于任意含砂量和垂直应力,土体内部的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均大于土与钢和土与混凝土之间的抗剪强度、摩擦角和黏聚力。     

庞庄煤矿煤矸石抗剪强度变化规律试验研究

通过直剪试验,得到了煤矸石抗剪强度随压实度变化的规律以及在压实度为95 %时的煤矸石与粘土混合料的抗剪强度随煤矸石含量变化的规律,提出了混合料中煤矸石含量为50 %~60 %时可取得较好的抗剪效果,可在路基工程中应用。     

垄茶复合岩层岩质边坡稳定性影响因素及破坏模式研究

为了得出垄茶高速沿线复合岩层岩质边坡稳定性主要影响因素及破坏模式,进行了现场调研及室内试验,得出水大大降低边坡岩体的抗劈裂强度和抗剪切强度,较天然状态下抗劈裂强度降低55.7%,岩体粘聚力下降75%内摩角下降26%,复合结构面的结构面连续性﹑结构面表面状况及结构面充填物等3个方面对边坡稳定性的影响较大,总结得出水和多层软弱结构面是影响垄茶沿线边坡稳定性的主要因素,滑移-拉裂-剪断破坏是边坡最主要破坏模式。     

粘土与木材接触面剪切特性试验对比研究

为研究粘土与木材接触面剪切特性,在原有及改装后的DSJ-2型电动四联等应变直剪仪上分别进行了粘土同木材界面的直剪和单剪试验,并作了对比分析。结果表明:单剪试验下粘土与木材界面的剪应力－剪切位移曲线开始阶段呈刚性关系,经非线性弹性阶段后由应变硬化段、应变软化段、塑性流动段组成;直剪试验下均成双曲线关系。在此基础上,提出了界面抗剪强度指标的经验换算公式（直剪试验下得到的界面抗剪强度指标乘以小于1的系数）,以修正应用于设计的直剪试验结果。     

盾构管片接缝传力垫层的接触特性试验研究

为了研究盾构管片接缝的接触特性,采用带有橡胶垫层的混凝土试件来模拟盾构管片和橡胶垫层,通过加卸载条件下的直剪试验和单轴压缩试验,探究盾构管片接缝和接头处的切向和法向接触特性。由试验结果可知:1)接触面剪切应力随剪切位移的变化过程可以分为弹性变形、弹塑性变形和应变软化3个阶段,剪切峰值应力的残余百分比为55%~65%;2)橡胶垫层在混凝土之间起到了良好的缓冲作用,对管片的失稳破坏过程有一定的延缓作用;3)根据试验结果得出管片混凝土强度等级为C50、传力垫层厚度为2 mm时接触面的切向和法向接触刚度,为盾构管片接缝传力垫层接触摩擦特性的分析计算提供参考。     

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。     

搅拌方式对水泥稳定碎石混合料抗压强度的影响

为了提高水泥稳定碎石混合料的搅拌均匀性,改善抗压强度,采用正交试验的方法,对水泥质量比（用量,下文同）为4%的悬浮密实型混合料,通过分析振动搅拌条件下不同位置混合料的7 d无侧限抗压强度及其变异系数,确定搅拌时间、湿拌时间、振动频率和搅拌速度的合理取值与匹配,并在此基础上对3%、4%和5%水泥用量的悬浮密实型和骨架密实型混合料,开展振动搅拌与普通搅拌的对比试验,分析振动搅拌对水泥稳定碎石混合料抗压强度的影响。结果表明：在振动搅拌条件下,搅拌时间对混合料抗压强度的影响最大,振动频率和搅拌速度次之,湿拌时间的影响最小,并且随着各搅拌参数取值的增大,抗压强度增加且变异系数降低;在选用合理搅拌参数的基础上,振动搅拌能够显著提升混合料的强度指标,但随着水泥用量增加,振动搅拌混合料的强度提高率降低;与普通强制搅拌相比,振动搅拌悬浮密实型混合料的强度平均提高20.7%,骨架密实型混合料的强度平均提高16.1%,强度变异系数降低约40%;在相同的水泥用量下,振动搅拌和普通强制搅拌的骨架密实型混合料强度都明显高于悬浮密实型,但振动搅拌对悬浮密实型混合料更为敏感,强度提升幅度更大。