不同厚度红砂岩粗粒土静力压实特性试验研究

为研究红砂岩粗粒土压实特性,利用自制装置在电子万能试验机上进行静力压实试验,得到5种不同厚度红砂岩粗粒土静力压实试验的应力-应变关系,分析压实厚度和压实能量对红砂岩粗粒土压实特性的影响。结果表明:红砂岩粗粒土在压实过程中的应力与应变之间呈指数关系;压实过程可分为压密阶段、破碎阶段和稳定阶段;不同压实厚度的土层压实位移随压实能量增长趋势基本一致,所消耗压实能量随土层厚度增加而増大;土体干密度随单位体积静压功增加而增大,两者可采用对数关系描述;压实到相同干密度,所消耗的单位体积静压功随压实厚度增高而增大,故适当减小填土压实厚度将有利于降低能量消耗。     

本期导读

<正>利用电子万能试验机进行红砂岩粗粒土静力压实试验,得到不同压实厚度红砂岩粗粒土压实过程中的应力~应变关系,分析压实能量、压实厚度对红砂岩填土压实效果的影响……不同厚度红砂岩粗粒土静力压实特性试验研究(彭勃等,P1)热压式沥青混凝土路面是在摊铺、初碾压完成的砂粒式沥青混合料表面均匀撒布一层单一粒径、耐磨抗滑的预拌沥青碎石,并碾压入嵌入层中形成的路面抗滑形式,该路面具有优良的抗水损坏、抗冻融和抗疲劳性能……热压式沥青混凝土路面施工关键控制参数的试验模拟(黄晚清等,P10)     

动三轴CT条件下粗粒土填料的力学特性与细观力学性能分析

在多重环境因素长期作用下,粗粒土路基填料的动力特性会发生改变,目前对不同荷载频率、压实度及含水率下粗粒土填料的长期稳定性能尚缺乏统一认识。为了研究以上因素作用下粗粒土填料长期动力特性,采用大型动静三轴仪器开展粗粒土填料的三轴试验,同时运用工业CT对三轴试验前后2个阶段的试样进行断层扫描,分析不同荷载频率、压实度及含水率对粗粒土填料动力特征与损伤演化的影响规律。研究结果表明：循环荷载达到1 000次之前,为粗粒土填料颗粒之间的挤密阶段,以颗粒间的挤密压缩为主,横向膨胀为辅,颗粒间压缩挤密引起的密度增加量远大于试样横向膨胀变形引起的密度减小量;当循环荷载增加到1 000次以后,试样横向变形引起的密度减小量迅速增大,而由颗粒间压缩挤密引起的密度增加量减缓,并在之后阶段表现出稳定状态,试样从应变软化型向应变硬化型转变;荷载频率越高,试样表现出的回弹模量越大;高频率作用下应力-应变滞回圈曲线近似为线性,试样在高频率下其泊松比有所下降,材料的动能损耗降低;随着三轴试验的进行,横剖面局部颗粒受挤压程度增加,最终状态下扫描层内的CT值存在差异性,试样颗粒在循环荷载作用下存在挤密、错动、融合的现象。     

不同荷载形式下的路基粗粒土填料稳定性分析

采用传统三轴试验法和PFD~(3D)软件构建路基粗粒土填料模型分析了不同静载荷作用和循环荷载作用下的路基粗粒土填料各项力学性能。研究结果表明:静荷载和循环荷载作用下,路基粗粒土的体积应变均会发生体缩变形向体胀的转变。静荷载作用下,随着偏应变的增大,不同围压下的粗粒土应力比呈现出一个先增加后保持不变的趋势,围压较高路基土填料体积应变和应力比最大处对应的偏应变较大;循环荷载下,路基粗粒土应力比随着时间步数的增加在极短的时间内达到最高峰值,随后围绕平衡位置上下波动;偏应变在荷载加载阶段呈线性增大,在荷载卸载阶段呈线性减小,不可逆变形值接近于0. 013,表明路基填料具备了较大抗变形能力。     

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响，制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样，先对其施加一定荷载频率f的动应力，再进行静三轴压缩试验，分析不同试样静偏应力σ₀-应变ε₁曲线变化规律，之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_d、w及f与参数n、K的联系，建立初始变形模量E_i、极限偏应力(σ₀)_ult与各控制变量的拟合公式，提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型，最后开展验证试验，对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明：三轴试验中粗粒土试样在ε₁>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段，不同控制因素下的σ₀-ε₁曲线在0.5%<ε₁<2.0%范围内出现明显差异，切线变形模量E_t在该范围内迅速降低，降低幅度达到58%～76%;当ε₁>2%时E_t变化逐渐减缓并...     

山区粗粒土路堤流变特性及沉降预测方法研究

粗粒土常被用作山区高填路堤填料,但其流变变形持续时间长,长期荷载作用下可能引发路基工后沉降超限。文中分析认为粗粒土工程性质受粒径组成影响较大,并基于粗粒土三轴试验开展粗粒土流变特性研究,得出了应力水平和围压大小对粗粒土流变性质影响明显、粗粒土土体表现为非线性粘塑性变形特征的结论;基于Merchant模型建立了粗粒土路堤本体流变估算公式,计算得到了邵怀(邵阳—怀化)高速公路红砂岩粗粒土路基的总沉降量,该公式计算结果与规范方法相比更保守、更安全。     

铁路路基粗粒土填料压缩变形特性试验研究

在路基工程中,压实系数、含水率是两个重要影响因素。提高压实系数可改善水稳定性。控制压实系数和含水率是保证路基稳固的关键。结合兰新铁路第二双线建设所采用的粗粒土作为路基填料,做了大量的室内压缩变形特性试验以及分析研究,得出粗粒土的压缩变形特性在不同因素下的影响规律。研究结果表明:提高压实系数,可获得良好的压实效果;增加加载次数可显著增强路基的稳定性,降低路基的变形;为了减小水对路基压缩变形特性的影响,铁路路基应有良好的表面防止雨水入渗、完善的周围排水系统,并重视防洪工作。     

大厚度粗粒土路基智能压实质量控制标准研究

基于松铺厚度为80 cm粗粒土路基的现场试验，研究大厚度粗粒土路基压实质量控制标准。优化大灌砂筒分层检测方法，揭示大厚度压实工艺下的压实度沿深度分布规律；通过粗粒土路基压实过程动态变形模量和弯沉的高密度检测，对其作为路基压实质量控制指标做出评价，优化大厚度粗粒土路基压实质量检测方法；分析连续压实CMV指标与传统压实指标的关联性，验证CMV作为大厚度粗粒土路基智能压实控制值的可行性，给出CMV作为止碾标准的推荐值为35;优化大厚度粗粒土路基压实工艺，提出松铺厚度为80 cm粗粒土路基“260 kN静压+2遍700 kN振动碾压+3遍500 kN振动碾压+260 kN静压”的推荐工艺组合。     

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明:素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。     

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明：素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。     

粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

为解决川西地区混合土路基压缩变形问题,为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础,针对该地区路基常用混合土,考虑粗颗粒含量影响,进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样,对其分别采用筛分法剔除20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况,分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理,确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明：大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响,同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高,在相同竖向荷载下的单位沉降量越小,孔隙比变化越小,压缩模量越大;大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%~45%,土体压缩时,混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时,细颗粒起主要承担作用,土体可压缩性高,此时粗颗粒含量的增加,对于混合土的压缩特性影响不大;当粗颗粒含量超过30%时,粗、细颗粒共同作用,粗颗粒骨架逐渐形成,粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用;当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时,粗颗粒的骨架作用起主要作用,土体可压缩性显著降低;土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响,高岭石含量高的土样,强度较高,但压缩性较低。     

扰动黄土压缩特性试验研究

通过大量的压缩试验数据,揭示了禹门口~阎良高速公路压实黄土的压缩特性,分析了物理力学指标对压缩性的影响规律,并采用应变法来表达压缩变形曲线。结果表明:压缩变形系数随着垂直压力的增大而增加,其增加的幅度越来越小,土体趋于密实;压缩变形系数随含水量的增大而增加,当含水量低于最佳含水量时,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度不大;当含水量大于最佳含水量2%~3%后,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度迅速变大;压缩系数随含水量(饱和度)的增加而增大,压缩模量随含水量(饱和度)的增加而减小。压缩系数随压实度的增大而减小,压缩模量随压实度的增大而增大;压缩变形系数与空隙率基本呈线性递减关系。扰动黄土的应力-应变关系可以用幂函数εp=kpn的形式来表达。     

循环荷载下压实粉土的回弹模量试验研究

通过动三轴试验,分析了循环加载的偏应力幅值、试样的含水量和压实度对路基粉土的动态回弹模量影响规律,并以动偏应力和土体的物理状态参量建立了压实粉土的回弹模量预估方程。研究表明,压实粉土的回弹模量随动偏应力增加逐渐降低,对于变形强化试样存在一个"临界回弹模量",但对于破坏试样回弹模量则一直减小;压实粉土的回弹模量随含水量增加而降低,且当压实度越低、含水量越接近于饱和、而动应力水平又越高时,降低速率越快;粉土的回弹模量随压实度提高而增大。依据试验回归得到的压实粉土回弹模量预估模型,与试验结果相比拟合效果较好,可为路基模量设计值的取用与路面结构力学响应的计算提供依据。     

EPS材料在大应变过程的压缩试验研究

为了研究EPS材料的参数特性、力学性能和大应变过程的应力应变关系,采用常规土工试验无侧限压缩仪,对4种不同密度的Φ50mm×100mm圆柱体试件进行了单轴压缩试验,确定了材料对应的力学参数。考虑在大应变40%范围内的压缩过程,在相同应变率下的试验结果表明,EPS材料的压缩强度与压缩模量和密度呈线性正相关关系,应力应变曲线分为弹性变形阶段、塑性变形阶段。在5%应变范围内,应力应变关系接近线弹性变化规律,在达到10%应变时,试件达到强度极限,应力应变关系由弹性变形进入到塑性变形。EPS材料的压缩试验结果对解决高填方涵洞减荷问题提供了一定的理论依据。     

粗粒土路基工程性状试验研究

粗粒土在路基工程应用中优点众多,而目前对其工程性状的研究并不深入,无法有效指导工程施工.通过设计和开展室内试验,研究了粗粒土的击实曲线特征,以及不同粗粒含量情况下粗粒土最大干密度的变化规律,并深入分析其根本机理,在此基础上,提出了相关结论:(1)粗粒土干密度随着含水量的增加呈现双峰状态的变化规律;(2)粗粒土干密度对含水量敏感性低;(3)击实功的增加可以有效增加粗粒土的最大干密度,同时减小最佳含水量;(4)粗粒土最大干密度随着粗粒含量的增加呈现单峰状态的变化规律.同时也提出了施工建议:(1)粗粒土碾压时应控制好含水量,当土很干燥时,可以直接碾压,不用另外加水,否则,应控制土中的含水量接近最佳值;(2)通过适当增加压实功,可以有效地提高密实度;(3)可以通过控制最佳粗粒含量的方法,有效提高粗粒土路基压实质量.     

加筋粗粒土力学性能试验研究

采用3种土料、2种加筋材料(三向土工格栅、双向土工格栅)进行加筋土的无侧限抗压试验,探讨了加筋层数、加筋间距、含水率、压实度和土粒级配等对加筋粗粒土抗压特性的影响,得到以下主要结论:(1)压实度越高、加筋层数越多的加筋粗粒土承受大变形的能力越强,抗震性能越好;(2)压实度越大的粗粒土,增加格栅加筋密度对提高加筋土强度的作用越显著;(3)加筋粗粒土的强度随土中粗粒含量的增加而增大;(4)含水率对加筋粗粒土的强度基本无影响。     

基于PFC方法的粗粒土三轴试验尺寸效应研究

粗粒土是工程建设过程中经常遇到的一类土,由于室内仪器限制,通常将其按一定条件缩尺后进行室内大三轴试验,进而推算原级配土的强度特性。缩尺后替代级配与原级配存在着缩尺条件、尺寸效应等问题。在某高速公路大三轴试验数据基础上,运用 PFC2D 软件,将600＆#215;300 mm 样本经等质量替代法缩尺,比较了缩尺后不同尺寸样本的应力-应变曲线。结果表明：PFC2D可以很好的模拟三轴试验;缩尺后的样本应变模量降低,且随着样本尺寸的增大而增大,样本的抗剪强度也存在差异;等质量替代法对缩尺后样本的尺寸大小有限制;当样本颗粒级配相同时,不同尺寸样本在峰前阶段的尺寸效应不明显。     

砂性土填料压缩特性试验研究

压缩模量是评价土体压缩特性和计算沉降量的重要指标,该指标与土体含水率、压实度等有密切关系。为此,以厦蓉高速漳州段高填方路堤工程为背景,通过室内快速压缩试验,对不同含水率、不同压实度下砂性土填料的压缩特性进行研究。结果表明:砂性土填料的压缩模量随压实度的增大而显著增大,随含水率的增大呈先减小后增大的趋势。究其原因,在高含水率条件下,受孔隙水压的影响,采用快速压缩试验测得的压缩模量偏大,对于高含水率的路堤填料,采用标准压缩试验,才能准确测定其压缩模量。     

对土压缩模量定义及相关问题的探讨

笔者认为应将压缩模量Es和变形模量E0的定义修改为:压缩模量Es为土在完全侧限的条件下竖向应力增量与相应的竖向应变增量的比值;变形模量E0是在无侧限条件下兼有弹性和非弹性性状岩土体在受力过程中应力增量与相应应变增量的比值。压缩模量Es定义修改后,关系式E0=1-12μ-2μEs还是成立的。压缩模量Es与压缩系数a之间的关系式应为:Es=1 e0a,而不是Es=1 ae1。将压缩模量Es与压缩系数a之间的关系式修改为Es=1 ae0后,计算地基沉降的分层总和法和《建筑地基基础设计规范》提供的地基沉降计算方法还是成立的。     

非饱和膨胀土非线性流变特性试验研究

针对广西南宁膨胀土进行了一系列室内试验研究,探讨了非饱和膨胀土非线性流变特性.试验结果表明:分别加载、分级加载试验及考虑预压荷载的压缩试验中应变-时间曲线有相同的趋势:在小应力时,土体呈现一定的线性变形,在较大应力时曲线均可拟合成对数形式;预压处理对消除工后沉降有利;影响应变的最大因素是含水量,其次为密实度,最后为竖向应力.