基于正交试验的软弱土质相似材料配比研究

基于正交试验设计方法,以骨胶比、洗膏比、重晶石粉掺量、膨润土掺量、含水量为因素,对软弱土质相似材料进行配比试验。每种因素设置5个水平,设计25组材料配比,获得不同配比相似材料的密度、黏聚力和内摩擦角等指标。采用极差分析法分析各因素的敏感性,研究各因素对相似材料参数的影响规律。研究结果表明:不同配比的相似材料各参数指标分布范围较大,能够满足大部分土质材料模型试验的要求;膨润土掺量对相似材料密度起主要控制作用,含水量和洗膏比对密度有明显影响;骨胶比对黏聚力影响最大,膨润土掺量和含水量的影响次之;膨润土掺量、含水量、重晶石粉掺量均对内摩擦角有较大影响;相似材料黏聚力随膨润土掺量的增大而增大,内摩擦角随重晶石粉掺量、膨润土掺量、含水量的增大而减小。试验结果可为类似模型试验土质相似材料的配制提供参考。     

四川攀西地区红层泥岩强度特性试验研究

以白垩系下统小坝组粉砂质红层泥岩为研究对象,通过试验测定其天然含水率、单轴抗压强度、直接剪切强度、矿物成分含量,并分析了岩石物理力学参数之间的相关性。试验结果表明:随着粉砂质泥岩天然含水率增大,天然和饱和单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角均呈幂指数减小;随着岩石中石英含量的升高,岩石单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角升高;随着岩石中黏土矿物含量的升高,岩石单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角降低。     

岩体相似材料正交设计试验研究

为研制出物理力学参数可调范围较大的岩体相似材料,利用正交试验设计方法,以重晶石粉、铁精粉和石英砂为骨料,石膏和水泥为胶结剂,甘油为调节剂设计多组试验,并通过线性回归和方差分析研究该相似材料物理力学参数与影响因素之间的定量关系及各因素对参数影响的显著性。研究结果表明:不同配比相似材料的物理力学参数具有较大的取值范围,能够满足大部分岩质模型试验对岩体相似材料的要求;线性回归分析量化了相似材料物理力学参数与影响因素之间的关系,据此能够计算出各因素的量值;胶结剂含量对相似材料的密度、黏聚力和内摩擦角影响显著,甘油含量对相似材料的抗压强度和弹性模量影响显著,各影响因素对相似材料的抗拉强度和泊松比影响均不显著。该研究对采用浇筑方式制作试验模型的岩体相似材料的研制具有重要的参考价值。     

岩体结构控制下的边坡稳定性多因素敏感性分析

结合某水库边坡工程,根据坝址区主要Ⅱ级结构面的发育特征,通过地质分析表明对岩质边坡稳定性起控制作用的两个结构面是断层F11和断层带F6,7,8。基于正交试验设计理论建立了坝肩边坡稳定性的多因素敏感性分析模型,对影响该岩质边坡稳定性的基本因素,断层F11与F6,7,8的黏聚力和内摩擦角进行了研究。结果表明,断层F11的内摩擦角对边坡稳定性影响最为显著,其次为断层带F6,7,8的内摩擦角;而断层F11的黏聚力和断层带F6,7,8的黏聚力对边坡稳定性影响较小。     

直接快剪条件下黏土抗剪强度影响因素探讨

为了了解孔隙比、含砂率对长沙市岳麓地区黏土抗剪强度的影响,对不同孔隙比和含砂率的12组土样进行一系列直接快剪试验,得出相关试验结果。并应用最小二乘法对试验数据进行拟合,得出黏聚力、内摩擦角与孔隙比、含砂率2种因素的相关方程。在试验结果的基础上,对孔隙比、含砂率影响机理进行分析和讨论。研究结果表明:随着密实度增大,即当孔隙比减小时,黏聚力增强,内摩擦角增大;随着含砂量增大,黏聚力减小,内摩擦角减小。     

武广客运专线红黏土抗剪强度参数试验对比和分析

对武广客运专线红黏土的大量试验表明,剪切与三轴压缩实验测得的抗剪强度参数值不一致,而且直剪试验内摩擦角大于三轴试验,两种试验的黏聚力互有大小。基于上述实验结果,从试验方法和条件的角度分析了两种实验所得参数不一致的原因,并给出了三轴压缩试验和抗剪强度参数之间的线性关系式。建议今后在给出红黏土的黏聚力和内摩擦角时应标明是由何种试验方式所测得的,并提出了红黏土抗剪强度参数的选取原则。     

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...     

某铁路粉质黏土膨胀特性及对工程影响的研究

为研究自由膨胀率FS40%,蒙脱石含量M17%,阳离子交换量CEC(NH+4)多数在200~260 mmol/kg之间的粉质黏土填筑路基的可行性及填筑效果,通过现场取样、室内试验,对粉质黏土的基本物理特性、膨胀特性和抗剪强度变化规律进行分析,并对路基变形和稳定性进行检算。现场填筑试验结果表明,弱膨胀性粉质黏土直接填筑基床以下路堤可行,但高度不宜超过8 m。干湿循环试验表明,粉质黏土的内摩擦角基本保持不变,而黏聚力在第一次干湿循环后降低35%,并在以后的干湿循环过程中基本保持不变。     

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。     

聚丙烯纤维加筋红黏土抗剪强度特性试验研究

通过三轴压缩试验,研究聚丙烯纤维对红黏土抗剪强度的影响规律。试验结果表明,在红黏土中掺入一定量的聚丙烯纤维,可以明显地提高其抗剪强度。纤维对红黏土的抗剪强度指标的影响主要体现在黏聚力上,而对内摩擦角的影响较小。黏聚力的提高幅度为15%~108%,而内摩擦角基本上在素土的内摩擦角上下波动;2‰纤维掺量被认为是"纤维最优掺量"。本文的研究成果可为纤维土路基加固提供依据。     

粉砂改良土抗剪强度特性试验研究

通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验、三轴压缩试验,对纯砂和水泥改良粉砂的强度特性进行试验研究,结果表明:该粉细砂存在一定的黏聚力,其最优水泥的掺入比为3.5%;水泥掺入对粉砂来说主要体现在c值的增长上,对φ值的影响不明显;水泥改良粉砂的强度随着龄期的延长而增加。     

溜砂坡的形成诱发因素及失稳破坏条件

通过对溜砂坡形成条件和诱发因素的分析,得出溜砂坡形成的3个必备条件是物质条件、地形条件和堆积条件;溜砂的主要诱发因素是地表水、地下水、河流冲刷、动荷载作用、风荷载作用、冻融作用、植物及人为因素。对溜砂坡砂样进行有关物理与力学试验,得出溜砂坡的粒度成分以中、粗砂和角砾为主;内摩擦角总体上是烘干状态大于天然状态,天然状态又大于饱和状态;粘聚力则呈现出天然时的大于饱和时的,而饱和时的又大于烘干时的规律。通过模型试验和理论分析,将双因素方差分析原理运用到砂粒粒径、含水量对溜砂坡天然休止角大小的影响分析中,结果说明这2种因素对溜砂坡天然休止角的影响都很大,并且含水量因素对天然休止角的影响,与砂粒粒径因素相比要大得多。运用线性回归理论对砂粒粒径、含水量、内摩擦角以及粘聚力等4个影响砂坡天然休止角的因素进行线性拟合,所得到的公式可用于天然休止角大小的估算。     

沉积粉煤灰工程特性试验研究

粉煤灰作为地层时的工程特性研究较少,直接影响粉煤灰场地的勘察与设计.采用钻探、静力触探和十字板剪切试验相结合的方法研究湿排沉积粉煤灰层的工程特性.结果表明:沉积粉煤灰的静力触探曲线呈锯齿状,没有临界深度;锥尖阻力比粉质粘土和细砂小;侧壁摩阻力小于填筑粉质粘土、接近沉积粉质粘土、大于细砂;摩阻比小于填筑粉质黏土、大于沉积...     

干湿循环过程导致水泥改良土强度衰减机理的研究

水泥改良土是铁路路基工程中重要的填料。通过试验研究干湿循环过程对水泥改良粉质黏土与粉土强度衰减的影响程度,分析干湿循环过程导致水泥改良土强度衰减的机理,并进行了试验验证。结果表明,土料中黏粒团的干缩湿胀变形是引起干湿循环后改良土强度衰减的主要原因,适当降低改良土料中黏粒的相对含量可以有效提高干湿循环后改良土的强度。对于粉质黏土,采用掺砂方法,可使干湿循环后的水泥改良粉质黏土强度降低率减少50%。前2次干湿循环是导致改良土强度降低的主要过程,第3次干湿循环后,改良土的强度变化将趋于稳定。     

重载铁路隧道穿越富水砂层综合施工技术研究

重载铁路隧道长段落穿越第三系富水砂层,隧道开挖后,在地下水渗流作用下,富水砂层颗粒随水流失、粉质黏土含水率增大,诱发掌子面砂层、粉质黏土等变形失稳,局部甚至发生涌砂、突泥、突水现象,严重影响施工进度。为此,根据地层性质及成因分析,采用理论与现场试验相结合的动态设计,确保施工安全。设计中采用了对围岩超前预注浆加固封堵地下水、掌子面玻纤锚杆注浆提高核心土的整体稳定性,拱部超前大管棚预支护控制围岩变形,长导管泄水降压降低周边砂层的含水量,施工过程"快挖、快支、快封闭"的原则,从而实现安全开挖,快速通过的处理方案,可为类似工程提供借鉴。     

粉细砂地层大断面隧道暗挖注浆试验及地表沉降规律研究

粉细砂稳定性差,暗挖施工时容易引起较大的地表沉降。通过粉细砂特性分析及室内试验得到注浆加固前后土体的物理力学参数,试验结果表明:注浆加固对土体的含水量、黏聚力、内摩擦角和压缩模量均有明显的改善。运用加固后的土体物理力学参数,通过数值计算和现场监测分析,对粉细砂地层浅埋暗挖大断面施工地表沉降规律进行研究。结果表明:上导洞施工时对地表沉降的影响最大,施工时应重点加强此部位的注浆;上、下导洞施工时应错开距离不宜小于10 m;上导洞上台阶施工时应预留核心土;临时支撑分段破除长度不宜大于10 m;粉细砂地层深孔注浆加固设计时,除拱顶范围外,侧墙和拱脚一定范围也应进行注浆加固。实践表明理论分析与现场监测结果吻合,沉降满足设计及规范要求。     

桥塔用内养护高强度抗裂混凝土性能研究

对比了页岩陶砂、粉煤灰黏土复合陶粒、浮石粉3种内养护材料对高强度混凝土的工作性能、力学性能和早期抗裂性能的影响,并结合桥塔混凝土结构进行了抗裂性验算。结果表明:随着内养护材料掺量的增加,不同龄期混凝土的抗压强度有所降低,但降幅不大,水胶比0.24时,每种内养护材料体积掺量控制在20%以内可满足C60混凝土强度要求;掺入3种内养护材料均可显著提高混凝土的早期抗裂性能,其中浮石粉的抗裂效果最好。结合沪通长江大桥主塔(高330 m,壁厚大多超过1.5 m)混凝土结构,针对收缩与温度应力引起的开裂问题进行了有限元抗裂性能分析,结果表明,浮石粉掺量20%的低收缩混凝土拉应力在容许范围内,开裂风险小。     

重塑非饱和粘性土的抗剪强度参数与物理状态变量的关系研究

采用分层击实的方法重塑制备三轴试验土样。按5级围压(100kPa,200kPa,300kPa,450kPa,600kPa)完成了土样的三轴压缩UU试验。试验结果表明:在水分状态和密度状态空间,该重塑非饱和粘性土抗剪强度参数的分布具有明显的规律性,但这种规律性不易用简单函数表达。粘聚力的分布呈倾伏的不规则背斜面,内摩擦角的分布呈变形的W型折曲面。粘聚力和内摩擦角与含水量的关系是强非线性的,与干密度的关系总体上是弱非线性的。存在两个特征含水量18 16和16 34,不同密度状态的土样在特征含水量18 16处粘聚力和内摩擦角均取极大值,在特征含水量16 34处内摩擦角均取极小值。     

苏州地铁盾构工程地面隆沉控制分析

结合苏州市轨道交通一号线临顿路～仓街站区间盾构工程实例,探明苏州粉质黏土及粉砂地层盾构正常掘进引起的隆起和沉降变形特征;研究盾构隧道管片壁后注浆材料、注浆参数、二次补浆、各项掘进参数对地表隆起和沉降变形的影响;探究在苏州粉质黏土及粉砂地层条件下较小的隆起和沉降槽范围。     

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。