电气化改造工程接触网基础冻结强度试验研究

研究目的:为保证格拉段电气化改造工程接触网基础的正常工作和长期稳定，需重点研究接触网基础与冻土的冻结强度及其影响因素。本文采用大型应力控制式剪切仪开展多种温度和含水率条件下冻结粉土与混凝土接触面的直剪试验研究。研究结论:(1)接触面剪切应力-位移曲线主要分为弹性变形、塑性变形和滑动破坏三个阶段；(2)接触面抗剪强度与法向应力呈正比，与冻结温度呈反比；(3)当试样含水率低于饱和含水率时，随着含水率的增大，接触面抗剪强度增大，超过饱和含水率时，接触面抗剪强度随含水率的增大略有减小；(4)温度越低，接触面内摩擦角越小，黏聚力越大，黏聚力对接触面冻结强度的作用越突显，接触面黏聚力随含水率的增大先增大后减小，内摩擦角随含水率的增大而减小；(5)本研究成果可为多年冻土区接触网基础的设计提供参考。     

关中地区重塑黄土强度特性三轴试验研究

利用应变控制式真三轴仪对陕西关中地区非饱和重塑黄土进行了固结排水常规三轴剪切试验,研究压实系数和含水率对重塑黄土强度变形特性的影响。研究结果表明:重塑黄土的抗剪强度随着压实系数和围压的增大而增强,应力应变曲线从弱硬化型向强硬化型转变并向应变软化型发展;抗剪强度随含水率的升高而降低,应力应变曲线以应变硬化型为主;压剪破坏形态呈剪胀性,压实系数和含水率越高,剪胀性越明显;压实系数对黏聚力和内摩擦角影响较大,对黏聚力影响尤为明显;含水率对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响不大。     

红黏土—混凝土光滑接触面直剪试验研究

利用大型直剪仪对土—混凝土接触面的应力应变特性进行研究,研究不同法向应力条件下光滑接触面的剪切变形特性,并构建相应的剪切本构模型。试验结果表明:接触面τ-δ关系曲线为峰值型,但是随着法向应力的增大,峰值趋势减缓。光滑接触面剪切破坏强度符合摩尔-库伦破坏强度理论,光滑接触面的黏聚力和摩擦角小于红黏土自身,阐述了接触面破坏的原因。通过对光滑接触面的剪胀(缩)特性研究,发现存在区分剪胀和剪缩的临界法向应力,并给出了计算方法。此外,探讨直剪试验双曲线模型参数的确定方法,求出适合的双曲线参数,通过该模型可以求得一定法向应力范围内任意双曲线模型参数。     

玄武岩纤维加筋粉质黏土的静动力学特性试验研究

玄武岩纤维作为一种新型环保高性能土体加筋材料,在土体中所表现出的静、动力学特性不同于一般的土工合成材料。为深入研究玄武岩纤维加筋粉质黏土的静、动力学特性,进行三轴压缩试验和动三轴试验,分析玄武岩纤维掺入量以及土体含水率等因素对粉质黏土抗剪强度、剪切模量以及阻尼比的影响。研究结果表明:纤维的加入能显著提高土体的抗剪强度,而纤维对粉质黏土抗剪强度参数的影响主要体现在黏聚力的提高上,对内摩擦角的影响比较小;含水率在最优含水率18.5%时,土体的抗剪切强度达到最大值。在应变一定时,土体的动剪切模量随着纤维掺入量以及含水率的增大先增大后减小;阻尼比随着纤维掺入量的增大先减小后增大,而含水率对阻尼比的影响较小。总体而言,在最优含水率18.5%,最佳纤维掺入量0.2%情况下能显著改善粉质黏土的静、动力特性。本文的研究成果将为玄武岩纤维加筋土路基的设计提供依据。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。     

蒙巴萨膨胀土抗剪强度衰减特性研究

研究目的:蒙内铁路在蒙巴萨地区以深路堑形式穿越大面积的膨胀土地段,由于膨胀土具有强胀缩性、裂缝性、强度衰减等特殊工程性质,对铁路的安全运营产生较大影响。蒙巴萨地区为热带草原气候,雨量充沛,光照充足,膨胀土易在大气干湿循环作用下发生抗剪强度的衰减,造成路堑边坡的失稳。因此,有必要对膨胀土在干湿循环作用下抗剪强度的衰减特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供参考和借鉴。研究结论:(1)干湿循环效应使土体抗剪强度降低,其中黏聚力随干湿循环次数和含水率变化范围的增加而降低,黏聚力和内摩擦角均随试样含水率的增加而降低;(2)膨胀土的黏聚力随干湿循环次数的增加而降低并逐渐达到稳定值,稳定值大小和达到稳定时的干湿循环次数与含水率的变化范围相关;(3)膨胀土抗剪强度衰减主要是由于土体内部裂缝发育和土颗粒间相互作用减弱;(4)本研究成果对肯尼亚膨胀土路堑边坡的防护和治理具有一定的参考意义。     

川藏线季节性粗颗粒冻土抗剪强度特性试验研究

拟建川藏铁路穿越大量的高寒山区坡洪积粗颗粒土区域,目前对于这类季节性粗颗粒冻土的抗剪强度特性研究不多。通过川藏线季节性粗颗粒冻土在不同影响因素作用下进行的直剪正交试验,研究其抗剪强度参数的变化规律,其中重点讨论冻融作用、粗粒含量、温度、含水率及不同冻结状态下土体的抗剪强度变化规律。试验结果表明:经过6次冻融循环作用,粗颗粒冻土融化后的力学性质基本稳定。冻融作用对土体抗剪强度影响的变化规律与土体的最优含水率有关。当冻结温度为-15℃时,粗颗粒冻土的抗剪强度变化基本趋于稳定。在其他条件相同的情况下,冻土颗粒越粗,负温对土体的抗剪强度影响越小。在非冻结状态下,土体抗剪强度随含水率的增加而降低。在冻结状态下,随含水率的增加,土体的黏聚力增加,摩擦角减小。     

土工格栅与土体界面摩擦特性试验研究

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。     

不同含水率下广州地区残积土强度特性研究

花岗岩残积土具有遇水软化崩解的特性，其力学强度极易受含水率影响。本文以广州某基坑残积土重塑样为研究对象，进行不同含水率下三轴固结不排水剪切试验，探究不同含水率条件下对非饱和残积土强度特性的影响规律，并运用最小二乘法推导出土体在不同含水率下的抗剪强度包络线表达式。试验结果表明：在含水率为20%～41.6%时，黏聚力随含水率增大而减小，内摩擦角变化幅度则很小，围压在一定程度上可以提高土体的抗剪强度；残积土剪切过程其应力-应变曲线无明显峰值，主要呈现出应变硬化的趋势。     

青海地区重塑黄土力学性能影响因素分析

为了研究黄土的抗剪强度指标与含水率和压实系数的关系,对不同含水率和不同压实系数下的重塑黄土进行了室内三轴剪切试验。试验结果表明:各种压实程度不同的重塑黄土黏聚力均随含水率呈抛物线形变化,可用二次多项式表示;内摩擦角随含水率增大呈线性减小;不论含水率的大小,重塑黄土黏聚力均随着压实系数的增大而增大,可用二次多项式表示。分析了重塑黄土力学特性影响因素,可为青海地区黄土工程的设计、施工提供指导。     

渗流对非饱和土层中地下隧道的开挖影响分析

应用水头为基本变量编制变饱和地下水渗流有限元计算程序,解决了复杂地层条件下求解地下水头分布的问题;其次,利用地下水头分布值来求出地下各区域土体的总黏聚力值;最后,利用非线性有限元计算程序ANSYS将总黏聚力作为参数输入材料模型中,进行具体计算。土体入渗将造成非饱和土体总黏聚力下降,当成为饱和土时,总黏聚力最小,土体抗剪强度减小,变形增大自稳能力下降。     

牡蛎壳粉改良膨胀土的工程特性及微观机理研究

为探究固体废弃物牡蛎壳粉对膨胀土工程特性的改良效果,以广西宁明膨胀土为研究对象,对牡蛎壳粉掺量分别为0%,3%,6%,9%和12%的膨胀土开展一系列胀缩特性试验以及干湿循环条件下的直剪试验,并通过SEM试验分析了改良前后膨胀土的微观结构特征。试验结果表明：牡蛎壳粉可有效降低土体的胀缩性,提高土体的黏聚力。土体的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、膨胀力、线缩率等随牡蛎壳粉掺量增加而降低,在牡蛎壳粉掺量为9%时有稳定趋势。牡蛎壳粉掺量为9%时,土体黏聚力达到峰值;所有掺量土体的黏聚力均随干湿循环次数增加而降低,均在干湿循环4次时趋于稳定,且掺牡蛎壳粉土体黏聚力的降低幅度要低于未掺量土体;经历6次干湿循环后,牡蛎壳粉掺量为9%土体的黏聚力相对于未掺量土体增加了42.38%。土体内摩擦角的变化规律性不明显,但整体上掺牡蛎壳粉土体的内摩擦角大于未掺量土体。微观结果显示掺入牡蛎壳粉增强了土体的稳定性,减缓了膨胀土在经历干湿循环后裂隙、孔隙的发育。牡蛎壳粉对膨胀土胀缩特性、强度特性等具有一定的改性效果。研究结果为实现牡蛎壳粉改良膨胀土提供理论基础数据。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

蒙脱石含量对粉质黏土填料压实和强度的影响

鉴于黏土矿物中蒙脱石的亲水性最强,开展了蒙脱石含量对粉质黏土压实及直剪强度特性影响的试验,运用凸面接触微观模型分析了蒙脱石对抗剪强度的影响机理,采用偏相关分析方法分析了影响粉质黏土抗剪强度因素的主次关系。结果表明:随着蒙脱石含量提高,粉质黏土的最大干密度呈加速减小的非线性变化趋势,最优含水率呈加速增大的非线性变化趋势;粉质黏土抗剪强度与蒙脱石含量呈负相关性,并随垂直压力增加趋于明显;饱和含水率条件下,粉质黏土摩擦角随蒙脱石含量增大呈线性减小趋势,黏聚力随蒙脱石含量增大呈线性增大趋势;影响粉质黏土抗剪强度的主导因素依次为垂直压力、含水率、蒙脱石含量、压实系数。     

干密度和饱和度对花岗岩残积土抗剪强度的影响

强风化花岗岩在我国湖南地区分布广泛。以湘潭市潭市镇某花岗岩滑坡土体为试验区,开展花岗岩残积土基本物理特性和颗粒分析试验,并进行不同干密度、饱和度和垂直压力下的60组直剪试验,分析干密度和饱和度对花岗岩残积土强度的影响,建立抗剪强度经验公式。试验结果表明:花岗岩残积土的黏聚力对饱和度变化敏感,黏聚力随饱和度的变化呈二次抛物线关系,且具有明显的"峰值效应";内摩擦角随饱和度的增加呈线性减小,黏聚力随着干密度的增大而增大,而内摩擦角变化范围较小。     

冻融循环对粉质黏土工程特性的影响

冻胀与融沉作用可改变岩土体的结构和构造,进而影响岩土体的物理力学性质。本文选取锦州粉质黏土为研究对象,对其进行有水源补给的多次冻融循环试验,对冻融前后的土样分别进行位移、含水率、密度和抗剪强度测试。试验结果表明:锦州粉质黏土经过多次冻融循环后,土的体积有所增加,随着冻融次数的增加,冻胀量和融沉量先增大后减小;土体中含水率在前面2次冻融循环过程中上升较快,经历3次冻融循环后基本稳定;土体的密度则有所降低,由1.833 g/cm3降低至1.730 g/cm3;土体黏聚力显著降低,内摩擦角先增大后减小,经过7次冻融循环后,内摩擦角与冻融前相当。     

青海地区非饱和黄土强度特性试验研究

青海地区的黄土常处于非饱和状态,其强度特性与饱和土有所不同。本文基于室内常规试验,研究其强度随含水率及干密度的变化规律。结果表明:随着含水率的增加,抗剪强度有减小的趋势;在最优含水率左右,含水率与黏聚力的关系可分别用线性和二次多项式表达,内摩擦角随含水率增加线性减小;在含水率一定的情况下,抗剪强度随干密度增加而增长的趋势不明显。     

土体钻孔剪切仪自动化改造及应用研究

针对现有钻孔剪切仪存在的缺点,对既有土体钻孔剪切仪进行自动化改造。为评估改造后的钻孔剪切仪测定土体抗剪强度的适用性,以光谷创新基地黏性土及广佛环线琶洲站残积土为研究对象,利用改造后的钻孔剪切仪进行大量钻孔剪切试验,得到原状黏性土和残积土(原状、短时(2～3 h)浸水及24 h浸水)的抗剪强度参数。从多方面对钻孔剪切试验与直剪试验结果差异性进行分析,以南京禄口机场站粉质黏土为对象,重点对法向压力的影响进行分析。结果表明：黏性土和残积土的钻孔剪切试验数据的线性相关性良好。短时(2～3 h)浸水后,残积土黏聚力减少15.28%～40.45%,钻孔上部土体内摩擦角增大17.35%～30.90%,钻孔下部土体内摩擦角减少4.83%～8.75%。24 h浸水后,残积土黏聚力减少45.10%～69.33%,内摩擦角减少52.14%～69.87%。通过对比发现,钻孔剪切试验相比于室内直剪试验得到的黏聚力小,内摩擦角大。通过对南京禄口机场站粉质黏土抗剪强度参数随法向压力的变化规律分析,发现法向压力由30 kPa增加至50 kPa时,黏聚力增大了2.88倍,内摩擦角减少了约41.6%。研究成果可为钻孔剪切...     

重塑黄土强度及变形特性的试验研究

为了研究重塑黄土的抗剪强度及变形特性,进行了针对不同含水量和不同干密度条件下的重塑黄土的直剪试验,试验结果揭示了该区域重塑黄土的剪胀特性,以及重塑黄土干密度ρd和含水量w对黏聚力c影响的关系曲线可以用指数函数拟合的结论。     

考虑含水率对剪切参数影响的土质边坡稳定性分析

应用 C#语言进行 Slope/w二次开发,基于 GeoStudio的 Seep/w与 Sigma/w模块耦合分析,得出高斯点的体积含水率,利用常规直剪试验数据建立黏聚力和内摩擦角与含水率的关系式,分析降雨情况下土质边坡的稳定性,并与不考虑含水率影响的边坡稳定性分析结果进行对比。分析结果表明,考虑含水率影响后,土体的抗剪强度降低,边坡的稳定性系数大幅度降低,考虑含水率对剪切参数的影响计算结果更符合实际情况。