膨胀土边坡抗滑桩数值模拟分析

以引江济淮膨胀土边坡为研究对象,以温度场模拟湿度场、建立温度场与湿度场等价转化条件,进而采用数值模拟方法研究膨胀土边坡吸湿膨胀变形机理、抗滑桩对膨胀土边坡的加固机理及抗滑桩在边坡上的最佳布置位置。取现场原状中等膨胀土并分别制成初始含水率15%(初始干密度1.45 g/cm~3)、初始含水率17.5%(初始干密度1.53 g/cm~3)、初始含水率20%(初始干密度1.60 g/cm~3)的三种土样,然后进行室内试验并获得土体普通物理力学指标参数及热力学指标参数。利用这些参数,进行不同土质条件下膨胀土边坡吸湿膨胀变形的数值模拟及有抗滑桩条件下膨胀土边坡吸湿膨胀变形模拟。计算结果表明,不同土质条件下随着降雨时间增长边坡土体变形均在增长,但膨胀土初始含水率大、干密度大,边坡土体变形较小;抗滑桩能够大大降低膨胀土边坡滑坡风险,抗滑桩布置在边坡中部时,膨胀土边坡的变形最小。     

中膨胀土膨胀率与含水率之间的关系

以某地区典型中膨胀土为依托,在现场取样并进行重塑,然后在不同初始含水率、不同干密度和无上覆荷载条件下,研究膨胀土吸湿膨胀率与含水率之间的关系。研究结果表明:在天然初始含水率和干密度条件下,中膨胀土吸湿膨胀率与后续含水率之间虽然呈非线性关系,但在很大含水率范围(约50%以内)内,中膨胀土膨胀率与含水率之间近似呈线性关系;随着初始含水率的增加,中膨胀土吸湿膨胀率、膨胀速率均降低;随着干密度的增加,中膨胀土吸湿膨胀率、膨胀速率均增加;中膨胀土在吸湿饱和后,其吸水性能并不会降低,土体继续保持之前的吸湿速率和膨胀速率,在含水率达到1.5～2.0倍的饱和含水率后,土体吸湿膨胀速率才逐渐降低,直至最后趋于稳定。     

非饱和膨胀土持水能力试验研究*

利用压力板仪,进行不同干密度条件下非饱和膨胀土的土水特性试验,分析膨胀土土水特征曲线的基本特征,探讨干密度对膨胀土持水能力的影响,并根据试验得到的土水特征曲线推出其两个基本特征值。结果表明,不同吸力阶段干密度对持水能力的影响程度不同,对基质吸力低于进气值的边界效应阶段影响不大,基质吸力超过进气值进入转化阶段后,干密度增大明显增强了膨胀土的持水能力;膨胀土的进气值和残余含水率都比较大,并且随着干密度的增大均增大。应用数学模型描述不同干密度膨胀土的土水特征曲线,分析了干密度对数学模型参数的影响,给出了干密度、基质吸力和饱和度的函数表达式。     

不同冻结条件对膨胀土三轴剪切强度的影响

为了研究季节性冻土区膨胀土力学性能随冻结条件变化的规律,对膨胀土在不同围压、温度和含水率条件下开展三轴固结排水剪切实验,分析了各组试样应力-应变曲线和强度指标的特点。     

压实条件及细粒含量对回填土抗震稳定性的影响

为了深入研究压实条件与细粒含量对土抗震稳定性的综合影响,对不同级配的土开展了循环荷载三轴试验,探讨了含水率、干密度、饱和度对其不排水动强度的影响规律及机理,分析了不同细粒含量压实土所呈现的动强度特征差异,并引入以压实度和饱和度为自变量的方程来定量表述动强度。研究结果表明:在一定的压实能量下,达到最大干密度的土并不一定具有最大的不排水动强度,对于细粒含量较大的土,动强度由压实度和饱和度同时决定,而对于细粒含量较小的土,动强度基本只受压实度的影响;利用动强度预测方程可以在不掌握击实曲线的前提下预测压实土的不排水动强度,为抗震稳定性评价提供依据。     

不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性及力学模型研究*

密实度影响港口地基工程的长期稳定性。为研究不同干密度条件下的地基土非线性蠕变特性，开展地基土固结排水三轴压缩蠕变试验。结果表明：1）随着干密度的减小，抽气饱和后土体含水率越高，轴向应变越大，蠕变行为更为显著。2）土体长期强度随着干密度的增大而递增，干密度增加抑制蠕变发展。3）地基土等时偏应力-应变曲线在低应力水平下表现出线性特征，较高应力水平下表现出非线性特征。基于试验成果，通过研究黏弹性模量与干密度以及荷载时间之间的关系，定义考虑不同干密度的黏弹性模量，基于分数阶微积分理论构建分数阶黏塑性体，从而得到新的不同干密度下的土体非线性蠕变力学模型。给出参数求解方法，验证所建模型可行性和合理性。分析瞬时弹性模量与干密度的经验关系，给出了类似粉质黏土地基土的模型参数建议取值区间。研究成果为粉质黏土地基土蠕变特性研究及港口地基工程长期稳定性分析提供一定参考。     

大气影响下平顶山膨胀土地基的变形研究

地基变形是土力学中的主要研究课题之一.由于膨胀土具有湿胀干缩特性,膨胀土土体含水率随季节的变化在大气影响下可引起地基的显著变形,易导致建筑物开裂、不均匀沉降等病害.所以大气影响下膨胀土变形量的分析研究是很有必要的.文章针对平顶山市大气影响下膨胀土地基水分变化引起的地基变形进行分析;计算变形的关键是确立含水率沿深度变化的分布,利用工程计算分析,以室内实验和现场实验为根据,定量分析了平顶山膨胀土的性能与含水率的变化关系及胀缩性能特点.     

水分迁移过程中干湿循环对红土含水率的影响

本文以极端气候条件下对云南红土含水率的影响为背景展开研究,浸泡增湿24h、低温脱湿,用以模拟干湿循环作为控制条件,考虑不同初始干密度下干湿循环次数Ng(0→8次)、脱湿含水率wt(8、10、12、14%)对红土含水率的影响,通过顶部积水垂直向水分迁移试验的方法,研究了不同干湿循环次数、脱湿含水率对云南红土含水率的影响。试验结果表明:在干湿循环作用下,水分迁移开始前,不同干密度下的红土土样含水率随干湿循环次数的增加呈现波动减小的变化趋势;干密度越小,增湿后含水率越大,干密度越大,含水率反而越小;红土土柱的干密度在1.10～1.25g/cm3范围时,随着干湿循环次数的增加,含水率的变化程度最大的是脱湿含水率为10%时,相对较小的是8%、14%;干密度为1.30g/cm3时,土体结构相对密实,干湿循环对其内部结构影响相对较小,因此其含水率变化程度波动不大;在脱湿-增湿-水分迁移作用下,不同干密度的红土土柱,增湿后的含水率随着脱湿含水率的减小(脱湿程度越高)而波动增大的变化趋势。     

膨胀土抗剪强度实验研究

运用非饱和土的强度理论分析了膨胀土的强度及其影响因素,对不同含水量的膨胀土进行直接快剪试验.试验表明粘聚力与内摩擦角的对数与含水率之间具有良好的线性关系;且在土的饱和度相对较低时,其抗剪强度随含水量的增加衰减快,当饱和度达到一定值后,抗剪强度衰减缓慢.     

稻壳灰对膨胀土层改性的试验研究

膨胀土的改性是目前研究的热点。为研究膨胀土的膨胀性能,以稻壳灰为掺加料,分别进行了灰土比例为0%、10%、20%和30%膨胀土的击实性能试验、液塑限联合测定试验、自由膨胀率测定试验。结果表明:掺加稻壳灰能够明显降低土体最大干密度、提高最优含水率;掺加稻壳灰后土体的稠度指标也在显著增加;掺加稻壳灰可以降低其自由膨胀率。由此说明:稻壳灰能有效改善膨胀土的膨胀性能,稻壳灰的利用也可实现变废为宝,取得生态、经济的双重效益。     

水泥土室内制样方法与配合比试验

水泥土室内配合比试验是深层水泥搅拌法工程应用中一项重要的前期工作。基于大量室内试验,总结提出干土制样法与湿土制样法两种不同的水泥土制样方法及其试验流程,并对其优缺点与适用性进行比较,得出以下结论:1)当以试验土样目标含水率为变量,或试验土样初始含水率大于目标含水率时,应采用干土制样法; 2)当研究在土样初始含水率下其他因素对水泥土强度的影响时,采用湿土制样法更为合适、高效。以香港冲积层黏土为研究对象,采用干土制样法分析土样含水率对水泥土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明,在含水率40%～80%范围内,不同龄期的水泥土强度均随含水率的增加而减小,且在高含水率(大于70%)下水泥土强度随龄期增长不明显。     

基于土-水特征曲线试验的非饱和土强度预测*

港口地基土多为非饱和土,不同基质吸力下的土体强度特性各异,难以准确预测。以福建某港口地基工程非饱和粉质黏土为研究对象,开展土-水特征曲线（SWCC）试验、饱和及非饱和三轴压缩试验。依据土水特征曲线中AB段近线性特征,假设体积含水量与基质吸力对数值lg（ua-uw）线性相关,以A、B点数据作为已知条件,建立lg（ua-uw）与相对饱和度Se的联系,基于Vanapalli强度预测模型,构建新的非饱和土强度预测模型,并给出参数求解方法。引用相关文献中非饱和有机质粉土和膨胀土试验数据,利用新建预测模型对3种非饱和土的强度进行预测,并与传统预测方法进行对比。结果表明,新建预测模型的强度辨识效果较好,对非饱和粉质黏土、有机质黏土和膨胀土的强度预测具有一定的可行性和适用性。     

干密度对天津软土力学特性影响试验研究

近年来滨海工程不断上马,软土是工程建设中不可避免的一种特殊土体。为研究干密度对天津地区软土力学特性的影响,对不同干密度天津软土进行固结不排水三轴压缩试验,结果表明:不同干密度天津软土均表现为应变硬化,随干密度增大,应变硬化现象越明显;随干密度增大,天津软土破坏偏应力、内摩擦角和黏聚力皆有增大的趋势,且干密度为0.95~1.75g/cm~3时,干密度与抗剪强度存在对数关系。     

非饱和黏性地基土的土-水特征曲线试验及模拟

内地港口地基土在地下径流和降雨入渗作用下,多为非饱和土,其土-水特性影响港口地基稳定性。以安徽淮北港非饱和黏性地基土为研究对象,开展不同初始含水率、初始干密度、竖向应力以及干湿循环次数下的土-水特征曲线(SWCC)试验。研究发现:初始干密度和竖向应力对非饱和黏性地基土SWCC的影响相似,对进气值、初气值、脱湿速率、吸湿速率和残余饱和度影响较大;初始含水率对土体脱湿、吸湿速率影响较小,随着初始含水率的提升,进气值、吸气值、残余饱和度递增;随着干湿循环作用的增强,进气值和出气值的衰减逐渐削弱。结合地基土土-水特性,修正几种常用的SWCC模型,模拟不同工况下的SWCC,通过评分的方式得到适用于淮北港非饱和黏性地基土的推荐模型。研究成果可为不同工况下非饱和黏性地基土的土-水特性及港口地基稳定性研究提供参考。     

干湿循环机理对弱膨胀性岩土工程边坡稳定性影响研究

膨胀土的特殊性在于具有干湿循环的特性,是边坡稳定性的重要影响因素。本文从边坡含水率与大气影响深度切入,通过室内试验的方式探讨膨胀土强度特性,总结出影响膨胀土强度变化的基本原因并总结具体规律。在此基础上,进一步考虑干湿循环效应对于膨胀土边坡稳定性的作用机理,以期为相关工程提供参考。     

考虑土体密实度的钢-土界面剪切特性研究

土体密实程度对内河码头大尺寸钢护筒嵌岩桩的承载性状具有重要的影响。在一定含水率及颗粒级配条件下,控制试样土体干密度分别为1.80,1.85,1.90 g/cm3进行土体与钢板的往复剪切室内试验,探索了不同干密度条件下试样在不同法向应力条件下的剪应力-剪位移关系、极限剪切强度以及界面往复剪切的残余强度。研究发现钢-土界面的剪切过程主要有3个阶段:弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段;极限剪切强度满足摩尔库伦准则且随干密度增大粘聚力和内摩擦角均增大,且呈线性增加;往复剪切过程中,研究剪应力的变化情况发现同方向不同循环过程中最大剪应力几乎保持不变,不同方向剪切循环过程中,负方向剪应力均比正方向稍大。     

冻结作用对成都粘土抗剪强度指标的影响研究

在对成都粘土的基本物理力学性质指标:天然含水率,天然密度,颗粒分析,压缩强度等的数据收集后,通过设定改变土的含水率和密度,再经过不同的冻结时间,用直接剪切试验取得了成都粘土的抗剪强度指标C,Ф值,为瞬时冻土的研究积累相关经验,为今后的研究提供一定的参考。     

基坑回填对膨胀土边坡桥梁基础影响研究

膨胀土是土颗粒成分以亲水性矿物为主,并具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的特殊土质,这种特性常给工程建设带来极大的危害。文章以引江济淮膨胀土边坡上桥梁基础为依托,将温度场与湿度场等效,用升温膨胀代替膨胀土吸湿膨胀,同时将非饱和膨胀土吸湿膨胀过程中的强度降低与升温过程中强度降低等效,通过数值模拟方法,研究膨胀土边坡上桥梁基础基坑回填对桥梁基础的影响。研究结果表明,采用不同的回填材料、不同的基坑坡比,在降雨后渠道边坡对桥梁基础的作用有较大不同。采用不同回填材料时,降雨后桥梁基础水平位移变化较大,采用不同基坑坡比时,降雨后桥梁基础水平位移变化相对较小;当回填材料刚度大,降雨后边坡对桥梁基础的作用也较大;当基坑坡比小,降雨后边坡对桥梁基础的作用小。     

某滑坡滑带土特征三轴压缩试验研究

通过巴东地区某滑坡滑带土的天然含水率与密度试验、土粒比重试验、颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验以及不同剪切速率的滑带土重塑样的三轴固结不排水剪试验,探讨不同剪切速率条件下滑带土抗剪强度参数的变化趋势,分析滑带土试样的应力-应变关系,揭示滑带土的物理力学特征及其对滑坡的影响,以期对该类型滑坡的防治提供有价值的基础性建议。     

干密度对黄土邓肯-张模型参数的影响

为研究黄土的工程力学特性,对土样进行不同初始条件的室内三轴试验。将试验结果用邓肯-张模型进行拟合分析,获得了太原地区黄土的邓肯-张模型参数及其随干密度变化的规律。结果表明,随着干密度增大,黄土的抗剪强度、黏聚力和内部摩擦角都有增大趋势,切线弹性模量和体积变形模量迅速增加,初始干密度大的试样表现出剪胀和应变软化现象。试验所得参数可供黄土地区工程设计参考。