砂—粘土抗剪强度的三轴试验研究

通过室内不固结不排水的三轴压缩试验,在最佳含水率的条件下对不同剪切速率,不同砂土掺量的红粘土进行研究。根据摩尔—库仑破坏准则,运用"理正土工试验软件"绘制应力莫尔圆包络线求其抗剪强度的两大主要参数:内摩擦角Φ和粘聚力C。通过分析可得:红粘土中砂土含量不变时,随着剪切速率的增加,粘聚力C逐渐减小,内摩擦角Φ逐渐增大,抗剪强度呈增大趋势;剪切速率一定时,红粘土中随着砂土含量的增加,粘聚力C逐渐减小,内摩擦角Φ逐渐增大,抗剪强度发生变化,在砂土与红粘土质量比为3:1时抗剪强度达到最大值,为514.932 5 k Pa。     

粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析

为探究矿物成分对土体强度的影响规律,对纯的粘土矿物进行扫描电镜和X射线衍射试验,确定其成分及微观组构. 对人工配制单一成分粘土,开展不同初始含水率状态下的直剪试验,分析了含水率对各单一矿物粘性土的粘聚力、内摩擦角的影响;对比不同粘土矿物人工配土抗剪强度随含水率变化规律,结合各单一矿物的微观组构特征,探讨了粘土矿物成分对剪切强度的影响. 研究结果表明:高岭石的粘聚力、内摩擦角均随含水率增大单调减小;伊利石和蒙脱石在含水率分别为18%和25%时出现粘聚力峰值;含水率小于20%时,蒙脱石内摩擦角随含水率增加呈线性增大;大于20%时,内摩擦角线性减小.      

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

混合土在川西地区广泛分布,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注与研究的问题. 针对混合土抗剪强度受粗颗粒含量变化影响较大的特征,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,分别进行小型与大型直剪试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律. 试验结果表明:粗颗粒含量差异导致混合土抗剪强度发生明显变化,且在不同的粗颗粒含量区间,抗剪强度会呈现不同的变化趋势;当粗颗粒含量从0增至30%时,内摩擦角增长速率较慢;在30%～60%之间递增时,内摩擦角增长速率变快;超过60%时,增长速率回缓,即有两个界限值;通过颗粒骨架理论解释了界限值产生原因,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素差异,可为混合土结构物稳定性评估提供取值与理论分析依据.      

乳化沥青冷再生混合料抗剪特性试验研究

通过无侧限抗压强度试验和单轴贯入试验,研究了水泥用量、乳化沥青用量、乳化沥青类型和沥青旧料掺量对乳化沥青冷再生混合料剪切强度、粘聚力、内摩擦角等抗剪性能的影响。试验结果表明:随着水泥用量的增多,冷再生混合料的剪切强度、粘聚力和内摩擦角均增大,对于乳化沥青冷再生混合料,在设计时加入一定量的水泥有利于提高其抗剪性能;随着沥青用量的增加,冷再生混合料的剪切强度逐渐减小,粘聚力出现先增加后减小的趋势,内摩擦角变化不明显,乳化沥青的类型对其冷再生混合料抗剪参数影响不大;在同一温度条件下,随着旧料掺量的增加,冷再生混合料的剪切强度和粘聚力逐渐降低,内摩擦角变化不明显,对于冷再生混合料来说,为提高混合料的抗车辙能力,设计时应适当增加一定量的新集料。     

含水量对压实粘土强度性能的影响

通过室内直剪试验,研究了含水量对压实粘土的抗剪强度的影响,并从土体结构与土中基质吸力变化2个方面分析了作用机理。试验表明,随压实含水量增大,粘土的抗剪强度降低,粘聚力随压实含水量增加并非单调变化,其曲线型式类似于“■Y”型,内摩擦角随压实含水量增加大体上是减小的;压实粘土浸水饱和后抗剪强度和粘聚力则显著降低,且压实含水量越小的土体在其它条件相同的条件下因饱和引起的抗剪强度和粘聚力损失越大,内摩擦角受浸水饱和的影响较小。     

基于蒙特卡洛随机采样的土石混合体数值模型构建方法

土石混合体是一种在自然界中广泛存在的典型非均质岩土材料,建立与之对应的精细化模型是目前开展土石混合体数值计算的重要手段。在土石混合体模型随机生成的过程中,块石间的位置关系判定是极其重要的一个步骤,2个块石在二维平面内的位置关系有相离、接触、相交、内含4种情况,需要分别考虑。首先基于蒙特卡洛随机采样生成了一批任意形状的块石,然后基于AABB包围盒提出了块石位置关系判别算法,并基于此进行土石混合体模型的构建。土石混合体模型和均质土体模型的直剪试验结果表明:均质土体的剪切带较为规则平直,土石混合体的剪切带则较为宽厚和曲折;土石混合体的抗剪强度较均质土体有较大提升。     

土石混合体变形破坏的基覆面效应研究

为了研究含石量的变化对土石混合体变形破坏演化规律的影响,考虑了基覆面效应的含石量因素,对土石混合体的变形破坏问题进行了分析.采用自主设计的大型推剪仪对剪切面与基覆面的夹角进行了研究,得到了不同含石量情况下最大剪应力的变化规律,借助渗压计与土压力计研究了孔隙水压力与土压力的变化规律.研究结果表明:当含石量从10%增加至50%时,相同剪切位移情况下土石混合体的抗剪强度会增加,剪切面与基覆面的夹角增加80%;在基覆面底部,剪切面与基覆面的距离增加63.6%;土石混合体变形破坏的最大剪应力即峰值强度增加32.5%;孔隙水压力变化值达到最大值所需的时间增加78.9%;土压力变化值达到最大值所需的时间增加80%;在试验过程中石块会发生翻滚旋转,不会发生被剪断,石块最终会指向土石混合体剪切破坏的方向.      

非饱和重塑黄土抗剪强度影响因素的试验研究

通过直剪试验研究了非饱和重塑黄土在不同含水量、干密度与加荷等级情况下的粘聚力与内摩擦角变化,以确定含水量、干密度与加荷等级分别对非饱和重塑黄土抗剪强度的影响。从黄土矿物成分的微观角度分析了含水量与干密度对黄土抗剪强度造成影响的原因。受颗粒之间的相互作用与粒间水的张力作用,非饱和重塑黄土的粘聚力随干密度的增大而增大,呈指数变化;非饱和重塑黄土的内摩擦角随干密度的增大而少量增大,近似呈线性变化。     

某高速公路不同坡向情况下的边坡稳定性分析研究

坡向是边坡工程的重要地形因子,为探讨坡向对边坡稳定性的影响,以某高速公路边坡为研究对象,选取纯土以及根土复合体进行直剪试验,测定粘聚力和内摩擦角,分析根系对土体抗剪强度指标的影响,结合直剪试验结果应用FLAC数值模拟软件计算阳坡和阴坡两种情况下的边坡稳定安全系数,并针对安全系数计算结果进行显著性分析,分析结果表明:植物根系增加了土体的粘聚力,而对土体的内摩擦角影响较小;在坡高相同、坡度不同的条件下,阴坡的稳定安全系数要高于阳坡,并且稳定安全系数随坡度的增加而减小。     

干湿循环下红层土石混合料强度及变形特性的试验研究

为研究干湿循环下红层土石混合料的劣化规律，以取自四川盆地的红层土石混合料为研究对象，通过静态崩解试验，探讨不同粒径红层软岩块石的崩解特征；对2组红层土石混合路基填料原始级配缩尺，通过叠环式剪切试验，研究干湿循环次数对红层土石混合料黏聚力、内摩擦角、剪胀率和剪切模量等指标的影响.研究结果表明：红层软岩块石遇水崩解显著，崩解过程可分为剧烈段、过渡段和稳定段，崩解剧烈段块石含量降低近70%；粒径较大时，块石受结构面影响更强，崩解更彻底；随干湿循环次数的增加，抗剪强度在崩解剧烈段明显降低，过渡段基本不变，稳定段略有回升；块石崩解后，其咬合作用显著降低，表观黏聚力急剧减小，静电引力和固化胶结使黏聚力轻微增大，崩解物间的摩擦和重定向排列使内摩擦角轻微增大；最大粒径和含石量显著降低，法向应力下土石混合料更密实，剪胀率明显降低；骨架-密实结构转变为悬浮-密实结构，剪切模量明显降低；干湿循环下黏聚力和剪胀率劣化更明显，内摩擦角的劣化受块石粒径影响最大，剪切模量的劣化受块石粒径影响最小；路堤填筑前，对红层土石混合料进行2次崩解处理，以削弱其受降雨-蒸发循环作用的不利影响.