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。     

不同植被类型根系固土效应的试验研究

不同的植被类型根系对提高边坡表层抗剪强度的大小是不同的.基于边坡客土层室内直剪试验,研究了在天然含水量条件下,植被类型对边坡客土层土体的抗剪强度的提高作用,探讨了土体的含根量变化对抗剪强度的影响.在分析试验数据的基础上,建立了含水量与抗剪强度之间的数学关系模型.总结并解释了两者之间的相关关系,为边坡植被防护的设计和施工提供一定的借鉴意义.     

南昆线膨胀土(岩)边坡堑坡结构设计研究

通过南昆线典型膨胀岩原位水平挤出法大剪试验结果和边坡溜坍及坍滑点反算结果的对比,提出膨胀土(岩)体抗剪强度参数的确定方法和选取原则:若边坡开挖后不及时封闭,选取湿化稳定强度参数C′;坡体内地下水位以下或坡面无封闭,有雨水、地表水渗入时,选取浸水后的强度参数CW,ΦW;若无雨水、地表水渗入,选取非浸水条件下的C,Φ;若有长大裂隙面时,采用裂隙面强度参数C′i,Φ′i。总结出膨胀土(岩)堑坡结构设计原则和路基边坡支挡措施。     

边坡极限平衡分析中结构面抗剪强度的确定

研究目的:为了在边坡极限平衡分析中,能够正确确定控制性结构面的抗剪强度,从而为边坡的稳定性分析及其防护工程提供可靠的依据。研究方法:在系统研究Barton公式的基础上,结合2个边坡工程现场勘察取样、室内实验、提出了结构面粗糙度的确定方法,并通过实例验证。研究结果:提出了采用坡度均方根系数来确定JCS的方法,拟合出二者的关系式,提高了其准确性和适用性;对于软弱结构面,提出根据充填厚度(平直型软弱结构面)或充填度(粗糙型软弱结构面)确定其抗剪强度参数的方法和原则。研究结论:研究表明,在粗糙度系数准确测量的基础上,Barton估算方法提供的岩体结构面抗剪强度参数,可直接用于工程岩体稳定性评价,该方法预测岩体结构面抗剪强度是可靠的,且具有简便、经济、快速等优点,特别适用于公路、铁路路堑边坡稳定性计算评价。     

含盐量对硫酸盐渍土抗剪强度影响试验研究

郑徐高铁沿线盐渍土含盐成分复杂且含量多变,影响天然盐渍土强度的因素众多。通过兰考段硫酸盐渍土的室内三轴试验,研究了不同含盐量的硫酸盐渍土抗剪强度参数在不同含盐量条件下的变化规律。研究结果表明:不同含盐量试样的抗剪强度包线均呈直线型,其破坏符合摩尔—库伦破坏准则;内摩擦角受含盐量影响较小,黏聚力随易溶盐含量的增大呈先减小后增大趋势。为郑徐铁路路基的设计及施工提供了可靠的技术参数。     

广义HOEK-BROWN经验准则在边坡岩体力学参数估计的应用研究

岩体因结构面切割作用而具有非均质、各向异性和不连续性的特性,这使得岩体强度与普通均质材料强度有所区别。工程实践中,岩体力学参数只能通过原位试验或经验公式进行估计。原位试验费钱费力且部分地区无法进行试验,因此通过经验公式获取岩体力学参数是很好的选择。广义Hoek-Brown强度准则考虑岩体结构、岩块强度、岩体扰动等多方面因素,能够很好反映岩体非线性破坏特征,利用该准则可对边坡岩体力学参数进行估计。通过量化GSI的广义Hoek-Brown强度准则估算吉尔木隧道出口边坡岩体力学参数,结果表明:该方法估计获得的参数是合理的。通过计算表明边坡主体部分岩体单轴抗压强度为1.5 MPa,变形模量为4 GPa,抗剪强度指标C=0.6 MPa,φ=32°。广义Hoek-Brown强度准则在高陡边坡岩体参数的估计中能更加方便、及时、准确地反映岩体的实际情况,在工程实践中具有很好可操作性。     

铁路边坡工程岩土力学参数敏感性分析

基于可靠性理论,结合某边坡工程设计资料,采用分位值法对稳定性可靠度指标β进行计算,同时采用单变量分析方法,分别计算并分析了岩土抗剪强度参数对β值的影响程度。分析表明,抗剪强度参数对β值的影响非常显著,在采用极限状态设计方法时,应重点关注这一情况,采取切实可行的方法保证其准确性。     

山西吕梁地区三趾马红土的工程地质特性及其工程环境效应研究

山西吕梁地区分布大量三趾马红土。试验分析发现:1三趾马红土以黏粒和粉粒(75μm)为主,约占总含量的96%以上;主要矿物成分以伊利石为主,平均含量为61%,其次为绿泥石和蒙脱石,为弱—中等膨胀性土;2三趾马红土的骨架主要为黏、粉粒聚合而成的团粒和集粒,土体内部微孔隙、裂隙较发育,崩解性强;3三趾马红土天然状态下的体缩变化较小,强度较高,当其由天然状态变化至饱和状态时,强度下降明显,尤其是由塑性含水量状态变化至饱和状态时,强度急骤下降,其中黏聚力较内摩擦角下降趋势更为明显,为强度变化中的主变量。由于三趾马红土本身的物理特性,在外力的作用下,该区域易发生工程地质环境问题。     

兰渝铁路隧道第三系砂岩含水率与围岩稳定性关系研究

兰州地区分布的第三系含水砂岩具有异常复杂的工程特性,围岩稳定性随时间延长、含水率升高而显著变差,极易产生塑性变形或流变。通过现场观测和室内试验,研究了围岩结构及强度与砂岩含水率的关系,得到围岩发生变形的临界水稳数据,分析了降水对围岩稳定性的影响程度,探讨了微观层次下砂岩遇水失稳的机理。研究表明,随开挖时间的延长,第三系弱胶结砂岩的含水率呈指数形式上升,长期抗剪强度显著降低;当含水率接近塑限和液限时,围岩开始变形失稳。超前降水可有效提高围岩稳定性。     

自密实混凝土浇筑成型方向对 新老混凝土界面黏结抗剪强度的影响

针对自密实混凝土加固既有混凝土结构时存在不同方位的黏结界面,为研究其对新老混凝土界面剪切强度的影响,设计具有不同混凝土浇筑成型方向的Z型黏结试件进行直剪试验,探究自密实混凝土浇筑成型方向、混凝土强度和界面处理方式等对黏结试件破坏形式和抗剪强度的影响,并探讨不同浇筑成型方向影响下新老混凝土黏结界面抗剪强度计算方法。研究结果表明:混凝土浇筑成型方向对界面抗剪强度影响显著,新混凝土从老混凝土顶面浇筑的效果最好,侧面浇筑次之,底面浇筑最差,差值最大多达到顶面浇筑试件抗剪强度的50%。一定范围内增大新混凝土强度能有效提高黏结界面抗剪强度,底面浇筑时效果尤为明显;当新老混凝土强度相差较大时,继续提高新混凝土强度作用不大。基于本试验结果,建议新老混凝土强度差宜控制在2个标号以内。界面处理方式对其抗剪强度的影响依赖于新老混凝土强度和新混凝土浇筑成型方向。本试验中,II类界面对于强度相同的新老混凝土界面抗剪强度影响不大,但能提高不同强度的新老混凝土界面抗剪强度,尤其是底面浇筑和侧面浇筑的界面。     

岩体结构面参数对岩石锚杆抗拔与变形影响的试验研究

通过锚杆抗拔试验研究了岩体结构面对锚杆抗拔性能及变形的影响。试验结果显示,结构面的迹长、倾角、数量均会降低锚杆的极限抗拔承载力,当结构面的规模(迹长)、倾角(产状)以及数量(密度)增加时,都会导致结构面范围增加,使得模型不完整程度上升,模型提前进入塑性软化阶段,锚杆的极限抗拔承载力以及残余强度因此不同程度下降,极限抗拔承载力下降范围约3%到20%。结构面数量对锚杆抗拔承载力的影响较其它参数(迹长和倾角)更为显著。     

哈南村滑坡形成机理及其稳定性评价

以甘肃文县哈南村滑坡为研究对象,通过地质勘探和调绘的方法确定滑坡的形态和性质;利用试验确定黄土、滑带土在静力与动力状态下的力学强度参数;采用Geostudio有限元软件建立地质模型,对在天然状态下、降雨饱和状态下、地震状态下、地震与降雨耦合状态下的坡体稳定性进行计算分析。研究表明:哈南村滑坡存在有利滑动的地层岩性、坡体结构和复杂的构造环境,坡体目前稳定性系数大于1,但在降雨与地震耦合的作用下,坡体可能发生次生滑坡和老滑坡复活。     

石灰改良泥岩风化物工程性质试验研究

泥岩因其膨胀性及水稳性极差,不宜直接作为路基填料。通过一系列的室内试验,研究了大(塔)马(场壕)何(家塔)铁路石灰改良泥岩风化物作为路基填料的可行性。试验结果表明:经石灰改良后泥岩风化物的黏粒组含量减小,粉粒组含量增大;自由膨胀率、线膨胀率均呈明显减小趋势;无侧限抗压强度、抗剪强度显著增加,经一段时间养护后其抗压、抗剪强度又得到提升。石灰改良泥岩风化物的各项性能均得到很大改善,满足路基填料的要求。综合考虑经济、改良效果等因素,建议采用8%的掺灰率改良该标段的泥岩风化物。     

纤维束强度理论与土体抗剪强度的尺寸效应研究

从结构破坏的尺寸效应人手，利用纤维束强度理论，得到了材料的宏观统计力学效应。并以土力学强度试验中广泛应用的小尺寸、中尺寸和原位大尺寸抗剪强度试验为基础，对某土体强度进行了统计分析和蒙特卡洛模拟，统计结果揭示了土体强度的统计尺寸效应。研究认为，岩土体不同尺寸试样试验具有不同的强度值，按纤维束强度理论解释较为吻合；当试件尺寸大于中尺寸后，强度参数趋于稳定，其试样的强度代表性更好。     

多工况下墙-砂土界面剪切试验装置研发与试验规律研究

铁路工程中深基坑稳定性对于铁路安全有着重要影响，而其中的关键问题是挡墙结构与土体的相互作用。为进一步揭示不同工况下混凝土挡墙-砂土界面相互作用机制，设计研发多功能界面剪切试验装置并开展墙-砂土界面剪切试验，依据墙-砂土摩擦角变化特征提出“双预警域”基坑稳定性判断方法。结果表明：混凝土挡墙-砂土界面的剪应力-剪切位移曲线呈现显著的非线性变化特征，竖向应力相同时，挡墙粗糙度越大，峰值剪应力越大；主动土压力状态时，不同转动模式下的界面抗剪强度随转动参量增加而先增后减、再趋于平稳，被动土压力状态时则先增后趋于平稳；挡墙粗糙度为I级时，主动土压力状态时绕墙顶转动模式下的抗剪强度最大，而在被动土压力状态时绕墙底转动模式下的抗剪强度最大，且挡墙粗糙度越大，转动模式对抗剪强度的影响越小。基于多工况下墙土界面剪切试验所得界面摩擦角变化规律的“双预警域”基坑稳定性判断方法，可有效提高基坑稳定状态判断的准确性。     

强风化花岗岩抗剪强度参数的模糊决策取值

本文介绍的模糊决策方法是在室内直剪试验、现场水平推挤试验和该岩体抗剪强度参数数据库的基础上,对各种方法的准确性进行评判,进而对强风化花岗岩边坡的岩体抗剪参数进行合理取值.通过较多的方法来获得原始的试验数据,并且对这些数据进行合理的模糊决策取值,较以往采用单一试验或者工程类比方法更加精确合理.     

冻土与混凝土接触面直剪试验研究

为研究冻土与混凝土接触面的力学性质,利用土工粗颗粒土直剪试验系统进行一系列接触面直剪试验。试验得出的平均剪应力-水平位移曲线和垂直位移-水平位移曲线均表现出明显的分段特征。通过不同参数的对比试验,总结垂直压力、温度、含水量对接触面抗剪强度的影响,给出拟合的经验公式。提出接触面峰值抗剪强度和残余抗剪强度的原理,来解释选用不同参数时试验曲线的变化。     

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。     

悬索桥锚碇摩阻力现场试验研究

采用现场直剪试验,研究矮寨悬索大桥锚碇基岩与混凝土胶结面的抗剪强度.根据试验结果,获得了锚碇混凝土与基岩直剪试验时的剪应力-应变关系曲线,得到了吉首岸和茶洞岸锚碇的抗剪强度参数的c,ψ值,为矮寨大桥锚碇的设计和施工提供了依据,可为今后类似工程提供借鉴.     

裂隙岩体结构面直剪特性与参数反演试验

为准确获取裂隙岩体工程中结构面的力学参数,以细观岩石力学理论和岩石结构面的数字精细化测量为基础,运用PFC~(2D)颗粒流软件,建立铜坑矿锌铜矿体裂隙结构面的精细数值仿真模型,开展节理岩石直剪数值模拟试验。实现岩体结构面的剪切力学参数的反演与预测,获得铜坑矿裂隙节理结构面的抗剪力学参数。研究结果表明:由于结构面平滑,在裂隙结构面的直剪数值模拟试验过程中,主要形成剪切滑移破坏;铜坑矿裂隙结构面的黏聚力为0.45 MPa,内摩擦角为35.8°,其反演的数值计算结果与本地区高峰矿的无厚度节理面试验数据相似度高,试验结果可为岩体结构面参数的工程应用提供基础参数。