关中地区重塑黄土强度特性三轴试验研究

利用应变控制式真三轴仪对陕西关中地区非饱和重塑黄土进行了固结排水常规三轴剪切试验,研究压实系数和含水率对重塑黄土强度变形特性的影响。研究结果表明:重塑黄土的抗剪强度随着压实系数和围压的增大而增强,应力应变曲线从弱硬化型向强硬化型转变并向应变软化型发展;抗剪强度随含水率的升高而降低,应力应变曲线以应变硬化型为主;压剪破坏形态呈剪胀性,压实系数和含水率越高,剪胀性越明显;压实系数对黏聚力和内摩擦角影响较大,对黏聚力影响尤为明显;含水率对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响不大。     

基于固结与回弹试验的黄土自重湿陷下限深度确定方法

针对室内湿陷试验判定的黄土自重湿陷性与现场试坑浸水试验结果差异较大的问题，本文以西安黄土为研究对象，进行了黄土的自重湿陷系数试验与回弹试验，结果显示卸荷回弹变形与自重湿陷变形间存在紧密联系。通过扫描电镜试验、压汞试验等分析了不同压力下回弹变形与黄土微结构间的关系。应力较小时回弹变形较大，浸水附加变形（湿陷变形）以弹性为主并在卸荷后完全恢复，土体结构保持稳定；应力较大时回弹变形极小，浸水附加变形在卸荷后无法恢复，土体结构明显破损，黄土发生湿陷。在理论分析与试验结果的基础上提出了一种判定黄土自重湿陷下限深度的方法。黄土自重湿陷系数试验后，若土样卸荷回弹稳定高度大于浸水前固结稳定高度，则黄土不具自重湿陷性，反之则具有自重湿陷性，具有自重湿陷性的最大土层深度即自重湿陷下限深度。经工程实例验证，本文方法的判定结果与现场试坑浸水试验结果一致。     

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。     

晋南黄土结构性与湿陷性的相关性研究

针对黄土结构性与湿陷性相关性研究还不够完善的问题,采用晋南地区湿陷性黄土进行压缩试验以及湿陷试验,主要研究湿陷系数随结构性参数的变化规律。结果表明:黄土结构性随竖向压力增大及含水量的提高而变弱;竖向压力为200 k Pa时,湿陷系数最大;黄土结构性是造成其湿陷性的重要原因,结构性越大,湿陷系数相应也越大。     

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。     

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。     

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。     

单侧反包式加筋土路堤准黏聚力原理的合理性

以单侧反包式加筋土路堤为研究对象,基于塑性极限分析上限法并引入土体剪切强度折减系数,考虑拉筋拉断和拔出2种破坏模式,给出了路堤边坡稳定性分析方法,并推导了相关计算公式。在此基础上给出了基于路堤稳定性加筋土等效为纯土体时的准黏聚力计算方法,并采用工程实例分析拉筋极限拉力、拉筋竖向间距、填土内摩擦角、拉筋长度、路堤高度及顶面荷载对准黏聚力的影响。结果表明:拉筋极限拉力、拉筋长度、拉筋间距、填土内摩擦角对准黏聚力的影响相对较大;传统方法与本文方法得到的准黏聚力计算值之比往往大于2;传统方法确定的准黏聚力值易过高估计路堤边坡的稳定性,一般不宜用于路堤边坡稳定性分析。     

湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制技术

郑西、西宝和大西高速铁路是我国在湿陷性黄土地区先后修建的无砟轨道高速铁路,黄土地基湿陷沉降是影响铁路安全的关键因素。结合这3条高铁路基工程,开展了物理力学试验、应力测试、桩身材料试验、现场浸水试验和沉降观测,对黄土路基地基的湿陷变形量、沉降计算影响深度、沉降计算经验修正系数、压缩模量扩大系数等进行了分析,并对适用于高速铁路的湿陷性黄土地基处理方法进行了总结,可为湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制提供参考。     

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。     

冻融循环和干湿交替对黄土力学性质影响的试验研究

采用青海东部民和—小峡公路K70+050处非饱和黄土进行室内冻融循环、干湿交替以及两者共同作用下的直剪试验。结果表明:随着冻融循环和干湿交替次数的增加,土样的黏聚力开始时劣化效应强烈,是造成黄土破坏的主要因素,最终黏聚力趋于一个稳定值,内摩擦角随冻融循环和干湿交替次数的增加无明显变化;冻融循环和干湿交替共同作用对土样强度参数的影响大于单纯的冻融循环或干湿交替作用,冻融循环和干湿交替共同作用对土样的破坏更严重。     

非均质边坡稳定性极限分析上限法

引入变异因子,推导土体黏聚力沿深度线性变化时的边坡极限分析上限法相关公式,研究成层土不同分布情况下的稳定性,并对极限分析法与极限平衡法中的评价指标进行对比。结果表明:对于刚体转动破坏,当坡脚土层黏聚力不变时,随着变异因子的增大,滑面对应的张角增大,但滑面位置变动微小,稳定系数近似线性增加。稳定系数和安全系数随变异因子的改变呈现相同的变化规律,但安全系数的大小与边坡坡高、土体重度和黏聚力有直接关系;考虑土体变形时,变形区内由黏聚力变化引起的损耗率是对数旋转面上的一半;坡脚土层黏聚力保持不变时,极限承载力随着变异因子的增加近似线性增加;当坡脚土层黏聚力大于坡肩时,边坡的稳定系数、安全系数和极限承载力均比土层相反分布时的要大。表明边坡坡脚土层黏聚力过小更容易造成失稳,建议采取"固脚强腰"的防护措施以确保边坡稳定。     

原状湿陷性黄土的结构性本构模型

研究目的:黄土的应力和含水率状态对应着一定的结构状态,微观结构性的改变,引起宏观力学性状的改变。湿陷性黄土在力与水的共同作用下,产生原生结构性的损伤和湿陷变形,对增湿和加荷耦合作用下的结构性变化规律,应力应变关系和增湿变形等力学特性的研究有重要的意义。研究结论:不同含水率和固结围压条件下原状结构性黄土的应力应变变化规律,以及由增湿、固结作用和剪切变形反映了土体结构性损伤规律;统一考虑增湿和加荷对土体结构的损伤破坏,建立的反映结构性变化的非线性本构模型,能够描述应变软化和硬化型应力应变关系曲线,实现了土的结构性与其本构模型研究的统一。     

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...     

黄土湿化特性的三轴试验研究

研究目的：本文旨在通过三轴试验，研究黄土湿化应力应变关系、强度特征及影响因素。 研究方法：通过等围压固结湿化试验和三轴剪切湿化试验进行研究。 研究结果：获得不同围压条件下固结湿化变形随时间变化规律，初始含水量、压实度的影响规律；获得不同应力水平下湿化应力应变关系、剪切湿化变形规律以及湿化对强度的影响等成果。 研究结论：（1）湿化变形受初始含水量及压实度的影响很大；（2）湿化条件与不浸水条件下，应力一应变关系均表现为应变硬化特性；（3）剪切湿化体积变形随应力水平的增加而减小，轴向变形随应力水平的增大而增大；在同一应力水平下，体积变形与轴向变形均随平均主应力的增大而减小；（4）湿化不仅降低了黄土的强度，也降低了黄土达到破坏时的应变。     

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。     

晋北地区黄土湿陷系数与其物理力学性质的相关性分析

通过对晋北地区大量的黄土室内湿陷性试验数据进行分析,研究黄土湿陷系数与天然孔隙比、天然密度、天然含水量、压缩模量、塑性指数和液性指数6种常规物性参数之间的相关性,结果显示:黄土湿陷系数与天然孔隙比之间呈正相关关系;与天然密度、天然含水量、压缩模量、塑性指数和液性指数呈负相关关系;探讨不同湿陷强度黄土的天然孔隙比、天然密度、天然含水量及液性指数的分布规律,结果显示:该地区湿陷性黄土的天然孔隙比大于0.6,天然密度小于1.9 g/cm~3,天然含水量小于22%,液性指数小于0.25。     

砂卵石地层物理力学特性对盾构隧道管片内力的影响

以呼和浩特地铁穿越的典型砂卵石地层为例,选取6个地层物理力学参数作为影响因素,采用单因素变量法,分析各因素对管片内力的影响,并通过敏感性系数判断管片内力对各因素的敏感程度。结果表明:管片内力随重度增大而增大;黏聚力、垂直基床系数对管片内力影响不显著;轴力随内摩擦角增大而减小,弯矩随之增大而增大;轴力随静止侧压力系数、水平基床系数增大而增大,弯矩随之增大而减小;偏心距随重度、静止侧压力系数、水平基床系数增大而减小,随黏聚力、内摩擦角增大而增大,但受垂直基床系数影响不大;管片内力对各因素的敏感程度排序为水平基床系数静止侧压力系数内摩擦角重度黏聚力垂直基床系数。     

初始剪应力对软黏土峰值孔压影响试验研究

通过原状饱和软黏土不排水三轴压缩试验,着重研究了初始剪应力对软黏土静力特性的影响.试验结果表明:初始剪应力引起的各向异性对软黏土孔压影响较大,确定软黏土峰值孔压时应考虑这种各向异性的影响.最后,在试验基础上,建立了一种考虑这种各向异性影响的峰值孔压预测公式.     

粉细砂土路用性能试验研究

通过室内颗粒分析试验、压缩试验、剪切试验以及扫描电镜试验,对粉细砂土路用性能进行了研究,分析了粉细砂土难于压实的原因。试验结果分析表明:颗粒磨圆度较好,粒径比较集中,黏粒含量较少,粉砂土压实性能比较差,在路基压实过程中,不易板结。在粉细砂填筑施工时,保证压实度是提高路基强度的重要手段,压实度越高,弹性模量越大,后期压缩沉降量也就越小;在相同干密度条件下,粉细砂土的黏聚力随含水率的增加而增大,粉细砂土的内摩擦角随含水率的增加而呈现减小趋势,粉细砂土试样都不同程度发生了剪胀变形,说明该类填料在水平剪应力作用下极易发生剪切滑移破坏。