膨胀土与结构物接触面的力学特性试验研究

桩周土的性质是影响桩侧摩阻力最直接的决定因素。膨胀土具有吸水软化的特性,膨胀土中桩侧摩阻力的发挥受膨胀土性质的影响很大。通过改进的直剪仪,对12种不同含水量、不同干密度的膨胀土与混凝土块接触面进行直剪试验,研究膨胀土性质对接触面特性的影响。结果表明:膨胀土与混凝土块接触面的剪切曲线均呈加工软化型,其峰值剪应力、残余剪应力符合Mohr-Coulomb准则,因此可将膨胀土与结构物接触面的剪切曲线简化为三折线曲线;接触面切向刚度系数不随垂直压力而变化,但与膨胀土的性质有关,随干密度的增加而增大,随含水量的增加而减小;接触面的强度指标也随干密度的增加而增大,随含水量的增加而降低。     

原状黄土损伤破坏过程的CT扫描分析(Ⅱ)

为了进一步揭示原状黄土硬化屈服破坏的微观机理,进行了原状黄土的三轴剪切试验过程中的CT扫描．结合CT图像、数据与应力应变曲线,分析了原状黄土三轴试验过程中的微观结构变化,利用损伤理论解释了其硬化屈服损伤破坏过程。根据面密偏应力的变化特点,发现试样在剪切初期是一个弹性恢复阶段即无损发展阶段,随后的密度增长变快,黄土的原结构正式进入破坏阶段。变形达到12mm后的密度随变形的增长变慢,说明原结构基本破坏正在形成新的稳定结构。从偏应力与CT数变化曲线来看,后2个阶段随偏应力增大CT增大加速,说明在后面的剪切过程中,承载是依赖于材料的挤压导致密度的提高和截面积的增大而使强度保持持续增长。通过观察CT图像,发现在原状黄土的破坏过程中,小孔隙被压密变小,直至完全消失。大空隙的密实是由于土颗粒进入大空隙造成的。     

泡沫轻质土的浸水性能试验研究

通过对湿密度400~1 000 kg/m~3泡沫轻质土试样进行浸水、吸水和抗浮试验,研究了浸水条件下结构物所受浮力的变化规律和作为填充物时泡沫轻质土的抗浮能力与吸水能力。结果表明:当泡沫轻质土逐渐浸水至全部淹没,对上部结构产生的最大浮力与湿密度呈下开口的抛物线关系,当湿密度为700 kg/m~3时浮力最大;泡沫轻质土逐渐吸水使自身密度增加,对上部结构产生的浮力逐渐减少;作为填充材料且上部无结构重物时,为使泡沫轻质土不产生上浮,初始浸水体积与总体积的比值应小于一定的限值,此限值与湿密度呈线性关系;设计时应充分考虑水的作用时间;底部接触水面时,泡沫轻质土会从底部吸水从而使自身质量增加,质量吸水率随湿密度增大而减小。     

南宁膨胀土膨胀变形规律的试验与应用研究

通过不同初始干密度、初始含水率在不同垂直压力下的膨胀变形试验,研究南宁膨胀土的膨胀量与初始干密度、初始含水率以及垂直压力的相关关系。研究结果表明,膨胀量随初始干密度的增大而增加,随初始含水率和垂直压力的增加而减小;通过回归分析发现,膨胀率与初始干密度和初始含水率成线性关系,而与垂直压力成半对数线性关系。在此基础上,建立了南宁膨胀土膨胀率的三元回归方程,并通过某大型模型试验验证了该方程的正确性与实用性。本文所建立膨胀率三元回归方程为简便而准确地预测和估算膨胀土地基的膨胀潜势和差异隆起提供了依据。     

降雨后地震作用下基覆型边坡动力响应特性的振动台试验研究

基于大型振动台模型试验，研究基覆型边坡在降雨后地震作用下的动力响应特性，并结合边际谱损伤识别及宏观破坏过程，探讨该边坡损伤发展过程及破坏模式。结果表明：边坡PGA放大系数随正弦波峰值加速度及荷载频率的增加而逐渐增大，0.7倍坡高附近放大效应最大，存在“趋表效应”及“高程效应”；土体应变随峰值加速度的增加而显著增大，坡脚与坡顶变形差异较大；动土应力以及动孔隙水压力均随峰值加速度的增加而不断增大，滑坡启动阶段显著增加；边坡在动力作用下损伤始于坡顶附近，随后坡脚产生剪切破坏；土体的应变发展与边际谱损伤识别过程较为一致；边坡变形可划分为微小变形—小变形—大变形破坏3个阶段，表现为张拉-剪切型破坏。     

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。     

不同压实状态浅季冻区膨胀土力学特性的冻融演化规律

为探究浅季节性冻土区不同密实状态的下膨胀土力学特性随冻融周期作用的演化规律，以取自平顶山的弱～中膨胀土为研究对象，配制不同密实状态的膨胀土试样，采用气候边缘地带浅季冻区极端低气温为冻结温度进行冻融循环与三轴剪切试验。试验结果表明：冻融循环作用下不同密实状态膨胀土的弹性模量、破坏强度及黏聚力均发生较大幅度衰减，内摩擦角则随冻融次数增加而呈现出波动性缓慢增长趋势；高压实系数膨胀土的“弱软化型”主应力差-应变关系随着围压和冻融次数增加而逐渐转变为“弱硬化型”;低压实系数膨胀土主应力差-应变关系为“硬化型”且随着围压增加而增强；相同密实状态与侧向约束围压时，膨胀土达到相同应变时的主应力差随冻融次数增加而迅速减小。     

不同浸水方式下泥岩膨胀变形及含水量变化规律研究

实际工程中地基泥岩当有地表水及地下水渗入时,将引起土体膨胀变形。本文以兰新高铁新疆段典型膨胀地段泥岩为研究对象,进行了单向顶部和单向底部不同浸水方式下土体膨胀变形试验,通过在土样不同深度处埋设湿度传感器测定含水量变化情况。试验结果表明:顶部和底部不同浸水方式下土体膨胀变形量随时间变化规律不同,顶部浸水时膨胀变形速度初期快,随后减慢并趋于稳定;底部浸水时膨胀变形初期缓慢,随后加速,后期减慢并趋于稳定。不同浸水方式下泥岩不同深度处含水量时程曲线变化规律相似,本文使用平均渗透系数量化不同深度范围内土体渗透性变化规律,顶部浸水时平均渗透系数随深度增加呈减小趋势;底部浸水时平均渗透系数随深度减小呈减小趋势。研究结果可为实际工程中不同浸水方式下土体膨胀变形和渗透变化分析提供理论支撑。     

中-强膨胀土竖向膨胀力原位试验

利用平衡加压法在云桂高速铁路典型中-强膨胀土路段进行竖向膨胀力原位试验,研究竖向膨胀力随时间、含水率增量、卸荷回弹量的变化规律,并对试验过程中试验体周边地表的变形进行了监测。结果表明:竖向膨胀力随时间的变化规律与膨胀土中渗水通道的畅通情况密切相关;竖向膨胀力随含水率增量的变化规律可分为4个阶段,即初始线性增长阶段→过渡阶段→二次线性增长阶段→稳定阶段;卸荷时,膨胀土竖向回弹变形增加,竖向膨胀力不断减小,二者呈线性或二次曲线性变化;试体周边地表的隆起规律与竖向膨胀力随含水率增量的变化规律相一致。     

膨胀土地基中桩荷载传递规律的解析分析

基于桩-土相互作用的机理,利用剪切位移法及叠加原理推求了膨胀土地基中考虑膨胀土膨胀时的单桩荷载传递的解析解,并编制了相应的程序进行各影响参数的分析.分析结果表明:桩长增加,桩身抬升位移减小,桩身拉力的增加;埋入膨胀影响深度以下较深的小直径桩(d<0.044 L)能有效地降低膨胀土中桩顶位移,而大于该直径,桩径的增加对桩顶位移减小量用处不大;桩项荷载的增加,桩身的抬升位移及拉力逐渐减小,阻止桩向上运动所需的桩顶荷栽约为未受荷载的桩中最大拉力的2.5倍.研究结果为膨胀土中桩基的合理设计提供了理论依据.     

上覆荷载和厚度对原状膨胀土膨胀量的影响分析

以兰新高铁一处典型原状膨胀土为对象,通过对膨胀土进行初始含水率为6%,厚度分别为2、4、6 cm及0、10、20、30、40、50 kPa不同上覆荷载下膨胀量试验,以研究厚度和上覆荷载对原状膨胀土膨胀量的影响。试验结果表明:随着上覆荷载的增大,膨胀量逐渐减小,因而膨胀土地基的膨胀变形主要发生在浅层膨胀土;原状土膨胀量随着厚度的增加而增加,且为非线性关系;对试验结果进行拟合,得到膨胀量随上覆荷载及厚度变化关系拟合关系式,为今后膨胀土地区工程建设提供理论支撑。     

新建合宁铁路改良膨胀土填筑路基沉降规律研究

结合合（合肥）宁（南京）客运专线改良膨胀土填筑路基试验段,根据膨胀土地基上填筑路基的不同基底处理方式、不同边坡防护形式来设置观测断面,通过埋设沉降板、路基边坡变形观测桩,对路基沉降及变形进行观测,研究膨胀土地基的沉降变形、主要影响因素及改良膨胀土路基的变形规律,预测工后沉降。通过对比分析,发现改良膨胀土填筑路基成型初期沉降受载荷以及天气影响明显,随着时间的推移,变形逐渐趋于稳定,路基成型后期受天气影响不显著,路基表现稳定。说明石灰改良膨胀土具有良好的工程性质,改良灰土填筑路基具有良好的水稳定性和抗变形能力,从而为全线设计施工提供了依据。     

盾构隧道同步注浆浆液压力消散规律研究

基于达西定律、力学平衡原理和广义虎克定律,推导盾尾空隙内浆液的固结方程,以软土地区典型的盾构隧道同步注浆参数为例,分析浆液压力消散规律。结果表明:浆饼(浆液固结层)厚度与土体剪切模量、泊松比成反比,与注浆压力成正比,与浆液固结前后孔隙比的变化密切相关;不计地层渗流阻力影响时,浆液压力的消散与浆饼厚度的形成主要集中在浆液注入盾尾空隙后的2.1h以内;地层渗流阻力可以延缓浆液的固结过程,但不能影响其最终固结状态;土体剪切模量的增大有利于促进浆液压力的快速消散;孔隙水压力的增大能明显抑制浆液压力的消散;注浆压力的增大对初始时刻浆液压力的消散具有明显的促进作用,但却会相应延长压力消散的时间。     

盾构隧道施工引起的地基土超孔压特性模拟与分析

考虑盾构机盾壳与自重、开挖面正面推力、盾尾空隙、千斤顶推力和同步注浆等因素,利用有限元软件模拟研究了盾构施工过程引起的周边土体超孔压,并与实测值进行对比分析,以此验证了模拟方法的可靠性。基于单层软土、中等埋深条件下的盾构施工有限元模拟,分析了超孔压随施工过程的分布特性。研究表明,施工过程中周边土体的超孔压变化明显,随着盾构机的推进先不断增大,盾构机头到达或盾尾脱出时达到最大,盾构机离开后又逐渐减小。软土层中125 d后隧道四周超孔压的衰减率约为92%。     

高速铁路膨胀土路堑基床换填厚度试验研究

结合合肥-南京新建时速200km客货共线的建设，在膨胀土路堑地段进行了动载试验，得到了模拟荷载作用下路基动应力沿深度的衰减规律、弹性变形和塑性变形，并从强度、变形等方面探讨了膨胀土路堑的换填厚度，为高速铁路膨胀土路堑地段设计提供了依据。     

夯实高速铁路路基生命力的基础-地基处理

本文归纳总结了高速铁路路基建设中,软土、松软土与软土互层、湿陷性黄土、膨胀土、膨胀岩、岩溶等重点地基处理问题的经验教训和技术成果,对斜坡软土、膨胀岩土等地基的纵横向不均匀沉降和横向位移问题,对非饱和土地基吸水增湿效应引发的二次沉降变形问题,对站场路基与区间路基在受力、沉降方面的差异问题等进行了梳理。简析了问题产生的原因及其对路基生命力的影响,并提出了相关思考和建议,希冀有助于夯实路基基础,提高路基的生命力。     

反复冻融作用下粉质黏土的微观分形特征研究

粉质黏土作为一种常用的路基填料,受冻融循环作用的影响后其微观结构的变化直接导致路基强度的改变。为研究多次冻融后土体力学强度与微观结构的关系,以东北地区粉质黏土为研究对象,进行不同冻融循环次数下土体的扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)及无侧限抗压强度试验。基于分形理论,分别计算土体颗粒、孔隙三维分形维数,并据此建立分形维数与力学强度的关系公式。研究结果表明:随冻融次数的增加,土体颗粒重新排列,整体性受到破坏,孔隙体积呈波动上升的趋势;试样含水量升高后,5~20μm孔径的孔隙含量逐渐减小,而0.3~5μm孔径孔隙含量增加;分形维数很好地反映了冻融循环过程中土体微观结构的变化特点,由分形维数与无侧限抗压强度构建的回归方程得知,分形维数越大,土体强度越大。