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。     

砂黏土变形与强度特性的大型三轴试验研究

通过大型三轴试验,对不同压实度及不同加筋条件下砂黏土的应力应变特性、抗剪强度进行了对比分析,探讨了试验现象的内在机理。结果表明,高压实度低围压下应力应变关系呈微软化型,低密实度及高围压下呈硬化型,黏聚力随压实度的提高呈指数增长,内摩擦角变化不明显;加筋机理符合"准黏聚力理论"。     

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。     

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。     

不同应力路径下非饱和黄土结构特性及其本构模型研究

以不同含水率的原状黄土与相应的重塑黄土为研究对象进行等应力比加载试验,探讨黄土在不同应力比三轴试验条件下的结构变化特性,求取非饱和黄土不同应力条件下的综合结构势参数,选择合适的硬化参数建立非饱和黄土的弹塑性本构模型。研究结果表明:原状黄土与重塑黄土的p-εv曲线有明显不同,应力比k相同的原状样较重塑样的体应变εv偏小;原状黄土的结构破坏强度随含水率的增大而减小且与含水量呈幂函数关系,结构性参数mp随球应力p及应力比k的增大而减小,且不同应力比下的结构性参数mp最后几乎稳定在同一水平;原状黄土的mp*εv-p关系曲线中结构性应变mp*εv与应力p表现为双曲线形式,选择合适的硬化参数可建立弹塑性本构模型较好地模拟不同围压与初始含水量下结构性黄土的应力应变特性。     

泥皮对花岗岩残积土与结构接触面力学特性影响的试验研究

钻孔灌注桩在铁路桥梁中被广泛采用,但施工中残留泥皮难以避免。利用土工直剪仪对夹有泥皮的花岗岩残积土与混凝土板接触面的力学特性进行试验研究,分析泥皮厚度和含水率对接触面抗剪特性的影响。结果表明:随着泥皮厚度的增大,接触面的抗剪强度下降,接触面土体的剪胀性降低;法向应力越大,接触面抗剪强度降低的幅度越大;泥皮不存在时,接触面的抗剪以摩擦为主,而泥皮存在时,接触面的抗剪作用力以黏聚力为主;增大泥皮含水率和增大法向应力均会导致接触面土体的剪胀性降低,含水率对接触面摩擦角的影响大于对黏聚力的影响。     

冻融循环作用下重塑黄土强度劣化试验研究

以青海省东部地区的黄土为研究对象,分别对不同含水率、干密度下的重塑黄土在冻融循环后进行剪切试验。结果表明:黄土的黏聚力和内摩擦角均随着冻融循环次数的增加产生了劣化;黏聚力在第1次冻融循环后劣化效应强烈,经过3～5次冻融循环后黏聚力变化趋于稳定状态;内摩擦角随着冻融循环次数的增加呈增大趋势。分析了在不同冻融循环次数下含水率、干密度对重塑黄土强度影响的过程与机理,并建立了黄土强度参数和冻融循环次数的函数关系式,反映重塑黄土在冻融循环作用下强度劣化规律。     

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。     

基于离散单元法的道砟循环加载双轴试验研究

为从微观上分析列车循环荷载作用下道砟强度和刚度变化以及塑性变形的发展,用离散单元法模拟其在一次及二次加载条件下的双轴试验,分析2种情况在不同围压下道砟的力学特性并进行比较。结果表明:(1)第一次加载完成后,偏应力-轴向应变曲线表现为弱应变软化型或应变硬化型,其形态主要取决于围压高低;体应变-轴向应变曲线包括剪缩和剪胀2个阶段,剪缩阶段比较短。(2)第二次加载完成后,不同围压的偏应力-轴向应变曲线均为硬化型,道砟整体强度和刚度减小,塑性变形发展迅速;试验过程中,道砟颗粒一直处于剪胀状态。     

冻融循环作用对黄土力学性质损伤的试验研究

通过对陕西杨凌Q₃黄土进行不同初始含水量、不同低温温度及不同冻融循环次数条件下的静三轴剪切试验,揭示不同初始含水率、不同低温温度及不同冻融循环次数对黄土力学性质影响的过程与机理,基于极限平衡法建立冻融循环作用下强度参数的损伤模型。研究结果表明:黄土强度参数随冻融循环产生劣化,黄土的黏聚力c开始时冻融循环劣化效应强烈,在经过5⁷次冻融循环后,黏聚力达到一个稳定值,当含水量很高时黏聚力下降不明显,内摩擦角φ随冻融循环次数无明显变化;建立的强度参数值随冻融循环次数增加的损伤模型能够很好地反映冻融循环作用下黄土抗剪强度的折减劣化规律,该损伤模型对冻融损伤作用下黄土地区的工程设计与施工具有指导和借鉴意义。     

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。     

原状黄土各向异性及卸载变形特征试验研究

为揭示原状黄土的各向异性和卸载变形特征,从水平和竖向2个方向取样,通过湿陷性试验、压缩试验、直接剪切试验、三轴剪切试验和卸荷三轴试验,对郑西客运专线贺家庄隧道出口洞顶Q3黄土进行黄土各向异性及卸载变形特征试验研究。结果表明:黄土的竖向和水平方向力学指标有明显差异,竖向和水平方向的压缩模量E1~2平均值分别为5.82和6.83MPa;黄土竖向湿陷性系数平均值为0.026,明显大于水平湿陷性系数平均值0.019;抗剪强度参数中水平向黏聚力大于竖向黏聚力,内摩擦角变化不大;黄土的卸荷变形与主应力差呈线性变化规律,当主应力差减小至0~90kPa时,迅速发生破坏,破坏时应变为0.5%~3.5%;原状黄土的破坏具有突变性,主要表现在卸荷破坏变形很小,破坏变形时间短,速度快。     

双轴压缩条件下碎石集料静力剪切特性研究

基于离散单元法,利用PFC2D内置Fish语言编制碎石集料双轴实验条件,结合计算机语言与PFC2D中Clump命令编制将球形单元转化为随机多边形块体单元的程序。通过对比室内大型三轴试验对数值模型进行参数标定与验证,在此基础上分析3种典型粒径碎石集料的应力-应变特性以及抗剪强度特性。结果表明,围压对集料的应力-应变特性影响明显。对于不同粒径的碎石集料而言,随着围压的增加,偏应力峰值增加而应力比减小;在本文选定的围压范围内碎石集料均呈现出先压缩最终剪胀的特性,围压越大,压缩量大,最终的剪胀越不明显;碎石集料的强度包络线为非线性,相同围压条件下的抗剪强度随着粒径的增大而增加;表征摩擦角随围压的增加而减小,相同围压下,粒径越大,表征摩擦角也越大。     

路基压实黄土力学特性三轴试验研究

通过对不同能级强夯后的Q3黄土进行三轴试验,得到含水量与压实功不同的黄土试样在同围压下的应力应变特征及剪切破坏形式,探讨了压实黄土的力学特性随含水量与压实功的变化规律.通过回归分析得出抗剪强度参数与含水量及压实度之间的相关关系,并剖析了压实黄土力学特性影响因素的作用机理,对指导黄土地区路基工程的设计、施工和进行稳定性分析具有重要的理论和实践意义.     

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。     

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。     

干密度对生物质垃圾炉渣力学特性的影响

生物质垃圾炉渣是一种典型的颗粒状材料,可以代替骨料作为路基垫层材料。为了研究干密度对炉渣力学特性的影响规律,对干密度为0.9,1.0,1.1 g/cm3的炉渣试样进行三轴固结排水剪切试验。试验结果表明:炉渣力学特性与应力状态和干密度密切相关;松散炉渣的应力-应变曲线呈现硬化特性,紧密炉渣的应力-应变曲线软化特征明显;炉渣的初始弹性模量、黏聚力、内摩擦角均随着干密度的提高而增大。     

风积沙填筑铁路路基累积塑性变形及临界动应力试验研究

目前用于铁路基床的填料大多数为级配优良的填料,而对风积沙作为路基填料在列车荷载作用下的累积塑性变形特性和临界动应力研究不多,但风积沙作为路基填料已在沙漠铁路建设中得到运用。为探究列车荷载作用下风积沙填料填筑铁路路基的累积塑性变形演变特性及临界动应力,考虑围压、动应力幅值、压实系数和含水率等因素的影响,开展一系列动三轴试验。试验结果表明：风积沙累积塑性应变随压实系数、围压的增大而减小,随动应力幅值的增大而增大。以最优含水率为分界点,低于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而减小;高于最优含水率时,风积沙累积塑性应变随含水率的增加而增大。风积沙试样的累积塑性应变曲线可分为：稳定型、临界型和破坏型。根据对累积塑性应变曲线的分类,获得了不同条件下风积沙填料的临界动应力。风积沙临界动应力随围压和压实系数的增大而增大,饱和含水率下风积沙填料的临界动应力明显小于天然含水率和最优含水率下风积沙填料的临界动应力。临界动应力和围压具有较好的线性关系。构建了可考虑围压和含水率影响的风积沙临界动应力经验公式,通过临界动应力公式确定了不同工况下风积沙作为路基填料的适用范围。试验结果可为沙漠铁路的设计、...     

纳米MgO改性水泥膨胀土短龄期内的三轴力学特性与数学模型研究

为研究纳米MgO改性水泥膨胀土的加固机理,对质量分数为0％,0.5％,1％,1.5％和2％的纳米MgO-水泥膨胀土(简称MCES)试样进行三轴试验.通过对不同纳米MgO掺量下MCES的峰值强度、残余强度、强度曲线进行分析,并对MCES应力应变曲线进行模型拟合.研究结果表明:掺入不同掺量的纳米MgO得到的应力应变曲线均为应力软化型曲线.围压从100 kPa到400 kPa,MCES-1.5的峰值强度和残余强度较MCES-0的增加范围分别为48％～75％和104％～143％.纳米MgO主要是通过提高土样的黏聚力来改性膨胀土的抗剪强度,在纳米MgO掺量为1.5％时最佳.对MCES应力应变曲线进行拟合,"复合余弦?指数模型"较"复合指数?正弦模型"有较好的适用性.     

纤维水泥砂浆桩三轴压缩试验研究

通过三轴压缩试验,研究纤维水泥砂浆桩的力学特性。研究结果表明:在100kPa围压下,水泥砂浆桩及1‰纤维掺量的纤维水泥砂浆桩应力应变曲线呈应变软化型,在高围压及高纤维掺量的情况下,应力应变曲线均呈应变硬化型;纤维水泥砂浆桩的破坏应力及黏聚力均随着纤维掺量的增大而增大,内摩擦角受纤维掺量影响不大,纤维水泥砂浆桩的内摩擦角在31.4°~33.5°范围内。