路基土石混合料原位剪切试验研究

根据土石路堤不同填料情况，选取了16组土石混合料进行原位剪切试验，得到土石混合料的变形特点和相关的抗剪强度参数，为路基强度及稳定性分析提供依据，对相关的结构设计及路基填料的力学性质研究，具有一定的参考价值。     

含水量对土石混合介质剪切波传播速度的影响分析

采用室内重型击实试验的方法,分别对低液限粘土、粉质粘土、砂土的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下的剪切波速对比试验。研究了纯土试件在密度一定的条件下试件剪切波速随含水率的变化规律,同时分析了纯土试件含水量对剪切波速影响的机理。大量试验结果表明,土体的含水量与土石混合介质的剪切波速存在显著的相关性,即剪切波速随含水量的增加而减少,同时在土石混合料中这种相关性随着含石量的增大而逐步减弱。研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供理论依据。     

高填方土石混合材料剪切波速含石量因素分析

采用室内重型击实试验的方法,分别对砂土、粉质黏土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验,研究了土石混合试件在密度一定条件下混合料宏观剪切波速及石料间隙土表征剪切波速随含石量的变化规律,分析了含石量对剪切波速影响的机理。大量试验结果表明,含石量与土石混合介质的剪切波速存在显著的相关性。同时这种相关性随含水率的变化而波动,含水率对混合料剪切波速的影响随含石量的增大而减小。研究结果将为土石混合料间隙土剪切波速测试模型提供依据。     

红层软岩土石混合填料的抗剪强度特性研究

红层软岩用作西部山区的路堤填料,但长期以来对其抗剪强度特性及试验方法缺乏深入研究。本文对含不同比例红层软质岩石的土石混合填料,以一个试样四级围压和一个试样一级围压2种试验方法进行不同密度、不同含石量状态下的大型三轴剪切试验研究,讨论了一个试样多级围压三轴试验方法的可行性,得出了红层软岩填料的抗剪强度随母岩软硬程度、含石量、密实度及含水量的不同而变化的规律,简述了其应力应变特性。     

细粒土液化对土石混合料剪切波速的影响研究

设计室内大型振动击实仪,对砂土、含砂粉土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验。建立细粒土随含水率增大至液化过程中,细粒土干密度与剪切波速相关模型。研究不同含水率细粒土对同性质土体土石混填料剪切波速的影响规律。结果表明：干密度一定时,细粒土剪切波速随含水率的增大而减小。含水率相同,当含水率较小时,细粒土剪切波速随干密度的增大而增大,混合料剪切波速增大;当含水率较大且趋于液化时,细粒土剪切波速随干密度增大呈凸形类抛物线变化,混合料剪切波速变化趋势一致,但转折点略滞后于细粒土。含水率引发的混合料剪切波速变化随含石量增大而减小。研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供依据。     

土石混合填料压实特性的颗粒流模拟研究

采用正交试验，运用离散元程序PFC3D，研究了大、小块石含量、填料最大粒径在不同水平下，对土石混合填料压实特性的影响。研究结果表明:土石混合填料在循环荷载下，浅层填料位移大于深层填料位移，15个循环加载后，荷载对深层填料的作用较小。3种因素对土石混合填料孔隙率影响大小依次为大块石含量、小块石含量、最大粒径。填料孔隙率先随着大小块石含量的增加而减小，当块石含量大于25%时，孔隙率又逐渐增大。填料最大粒径也会对孔隙率产生影响，孔隙率随着填料最大粒径的增大而增大。     

细粒土液化对土石混合料剪切波速的影响研究

设计室内大型振动击实仪,对砂土、含砂粉土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水量、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验.建立细粒土随含水率增大至液化过程中,细粒土干密度与剪切波速相关模型.研究不同含水率细粒土对同性质土体土石混填料剪切波速的影响规律.结果表明:干密度一定时,细粒土剪切波速随含水率的增大而减小.含水率相同,当含水率较小时,细粒土剪切波速随干密度的增大而增大,混合料剪切波速增大;当含水率较大且趋于液化时,细粒土剪切波速随干密度增大呈凸形类抛物线变化,混合料剪切波速变化趋势一致,但转折点略滞后于细粒土.含水率引发的混合料剪切波速变化随含石量增大而减小.研究结果将为土石混合料压实质量剪切波速测试分析技术提供依据.     

土石混合料岩块骨架固体体积率的理论计算及结构分类

土石混合料由"硬质"岩块和"软质"土料组成,宏观层面上可将岩块作为"骨架",土料作为"填充体",二者之间比例不同会形成不同结构的土石混合料:悬浮-密实结构的多土类、密实-骨架结构的"中间类"、骨架-空隙结构的"多石类",三类混合料的工程特性截然不同,而三类混合料的分类界限不仅与含石量有关,还与块石级配、块石表面形状密切相关。基于球体堆积理论,考虑颗粒之间的干扰效应和块石形状,推导了岩块骨架的固体体积率计算公式,并对几种理想级配的块石体固体体积率进行了分析,并给出这几种理想级配块石对应土石混合料的结构分类界限,对土石混合料的工程特性研究具有一定的理论指导意义。     

土石混合非均质填料力学特性试验研究

土石混合填料中粗颗粒含量对填料的压实性能和抗剪强度都有较大影响。土石混合非均质填料抗剪强度试验方法在现行的试验规程中尚无规定，参照普通土抗剪强度试验方法，又鉴于粗颗粒的粒径较大，采用大型三轴剪切试验仪测得的结果才能较真实地反映土体受力状况，我们对四组土石混合填料的试件在该种仪器上进行了抗剪强度试验。根据试验测得的数据，对影响抗剪强度的几个指标诸如粗颗粒含量、干密度、含水量等各自与抗剪强度的关系进行     

基于颗粒流程序的土石混合料振动压实特性数值分析

基于PFC2D颗粒流程序，建立考虑块石破碎的土石混合料振动压实模型，进行了不同含石量、不同泥岩砂岩块石混合比例的土石混合料振动压实试验模拟研究。结果表明:土石混合料试样的最大干密度随泥岩砂岩块石混合比的增大逐渐增大，随含石量的增加先增大后减小，60%含石量为其最优含石量；试样上部的块石受振动锤的影响较大，发生高度破碎，试样下部的块石主要发生高应力下的拉张破坏，破碎程度较低；块石的破碎率随含石量的增加而增大，随泥岩砂岩混合比的增大而增大。     

不同含石量下土石混合体的剪切特性研究

土石混合体作为一种优良的填料被广泛应用于路基填筑。为研究含石量对土石混合体抗剪强度的影响，利用大型直剪试验，分析不同含石量下土石混合体剪应力-剪切位移曲线及抗剪强度的变化规律。结果表明:当含石量≤20 %，试样为密实悬浮结构时，剪切过程呈应变硬化，抗剪强度随含石量增加变化不明显；当20 %＜含石量≤50 %，试样为密实骨架结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化，粗粒土之间的咬合逐渐增强，内摩擦角和黏聚力增加较大，含石量在50 %左右，抗剪强度达到最大；当含石量＞50 %，试样为骨架空隙结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化-应变硬化，内摩擦角和黏聚力均出现下降。     

风化软岩路堤填筑与填料改良试验研究

针对南钦铁路沿线风化软岩填料（C组）进行现场路堤填筑试验,对强风化粉砂岩、粉砂质泥岩填料进行水泥改良土试验,并对两种填筑方案进行投资分析。结果表明:南钦铁路沿线强风化软质岩细粒土不满足速度目标值250 km/h路堤填料要求;强风化粉砂岩、粉砂质泥岩填料掺4 ％水泥改良后,能满足南钦铁路路堤本体填料的要求,比远运合格填料方案更为合理。     

高丽营隧道围岩压力有限元-上限法计算方法研究

为研究浅埋隧道围岩压力的计算方法，依托高丽营隧道工程，采用有限元软件建模分析，并基于剪切应变判定准则得到浅埋隧道的失稳破坏形态。然后构建塑性极限分析上限法破坏模式和速度场，建立浅埋隧道围岩压力计算方法，对岩土体非线性破坏准则对浅埋隧道围岩压力的影响规律进行探讨。研究结果表明： 1）无论是基于线性还是非线性破坏准则，侧压力系数的取值对计算结果均有很大影响，侧压力系数的增大，会引起竖向围岩压力的减小和水平围岩压力的增加； 2）围岩压力随非线性系数的增加而逐渐减小。     

缓倾砂岩夹泥岩隧道岩爆段初期支护变形特征及控制技术研究——以蒙华铁路段家坪隧道为例

针对蒙华铁路段家坪隧道岩爆段初期支护在较小变形下发生破坏现象，通过室内试验、超前地质预报、地应力测试等技术手段，分别揭示洞周围岩强度、掌子面前方地质情况和初始地应力状态，同时对初期支护变形破坏特征进行归纳总结并分析成因，得出： 围岩特性、地质构造特征、工法是影响初期支护变形破坏的重要因素，局部水平向高地应力是主因。采取增强支护参数、增设缓冲层、锚杆+加筋底板、加装阻尼器等技术措施控制初期支护变形破坏。研究结果表明： 1）以水平构造应力为主的高初始地应力条件下，若隧道洞身围岩竖向节理发育，开挖宜首选二台阶法。2）拱部及仰拱初期支护混凝土破坏类型为剪压破坏,格栅钢架主筋破坏类型为偏心受压屈曲。3）以水平构造应力为主的高初始地应力状态下，宜根据围岩特性、支护原理及现场实际选择相应的技术措施。     

高地应力深切河谷卸荷响应及线路工程环境分析

为研究高地应力区域由河流深切引起的河谷谷坡岩石卸荷破坏，考虑在水平方向的构造应力，建立高地应力深切河谷计算模型，应用自上而下、逐步卸荷的方法对V形深切河谷进行数值模拟，研究谷坡在卸荷效应下的受剪破坏深度。基于Mohr-Coulomb原理提出剪应力发挥系数f概念，通过绘制f曲线来描述坡体内部剪力状态水平分布。分析结果表明:较之自重-卸荷模型，高地应力区的谷坡岩石卸荷效应更显著，即破坏深度更大；随着先期地应力量值增高，同一高程处的岩石卸荷破坏深度增大；同一量值高地应力作用下卸荷后，随高程降低岩石破坏深度增大，因此，在低高程区域的线路工程地质环境趋于恶劣。据此提出灾害预防措施与线路布置建议。     

重载铁路路基软质岩填料及改良土工程性质试验研究

以蒙华重载铁路岳阳至吉安段软质岩填料为研究对象，通过一系列室内试验，对其作为重载铁路基床以下路堤填料的工程性质进行了研究。结果表明:软质岩的矿物成分主要为石英，含有较多次生矿物，使其具有一定黏聚性，全风化软质岩属于D组填料；增加软质岩填料的压实度或进行水泥改良能有效提高其抗剪强度和抗渗透能力，并降低压缩性；对软质岩进行3.0%的水泥改良或4.5%的石灰改良后，其无侧限抗压强度能够满足规范对于重载铁路基床以下路堤的强度要求。     

四渡河特大桥隧道式锚碇数值模拟

采用数值模拟方法研究了悬索桥隧道式锚碇系统的力学行为特征、围岩稳定状态、锚碇变位机理和拓扑效应。就锚碇体轴线倾角、长度、夹持角、接触界面粗糙度及结合程度对锚碇位移和岩体安息稳定性的影响作了深入探讨。研究发现:夹持角控制着锚碇变位和破坏机理,夹持角过小时锚碇压密围岩土体,较大时锚碇前端附近土体则产生剪切破坏;锚碇长度影响接触面围岩应力量值,表现为非线性的自组织临界特征;锚碇体粗细对系统主要监控参数的贡献相对均匀。给出了锚碇拓扑参数的取值范围和针对性的设计措施,为悬索桥隧道式锚碇的优化设计提供了理论基础。     

砂砾卵石土压实参数的试验研究

砂砾卵石土作为一种特殊的路基填料,其工程特性、施工工艺、质量检验与控制方面与常规的土质路基甚至土石混合路基有较大的区别。采用不同的现场试验方法分别对某高速公路砂砾卵石土路基填料虚铺厚度为30,40 cm时,采用灌砂法、沉降差法、DCP贯入度法检测其压实度。结果表明:对于砂砾卵石土路基填料,当碾压遍数为4遍时,三种方法计算的压实度均满足设计要求。     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

非连接式桩筏基础水平特性试验

为了给非连接式桩筏的设计与施工提供参考，针对大型桥梁工程采用的减隔震基础形式--非连接式桩筏，考虑竖向荷载、垫层厚度等因素的影响，进行了非连接式桩筏水平承载性能的室内模型试验研究。采用粒子图像测速法跟踪了土体水平位移路径，利用数字图像关联技术获得了土体位移场与剪切带，分析了竖向荷载、垫层厚度等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律，提出了非连接式桩筏基础水平承载力的简化模型及计算方法，并用试验数据进行了验证。研究结果表明：竖向荷载可有效限制筏板水平位移，设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力，并且桩身弯矩和剪力随垫层厚度的增加而减小；土体在垫层顶部形成位移集中区，产生局部塑性变形并不断扩大，最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带；非连接式桩筏基础水平承载力与竖向荷载相关，当竖向荷载较小时，其水平承载力由筏板与垫层界面摩擦力控制，当竖向荷载较大时，其水平承载力取决于垫层的水平承载力，这与图像分析获得的垫层破坏结论一致。因此，对于非连接式桩筏基础的设计及具体工程应用，可以通过调整垫层的厚度来减小桩身弯矩及剪力；所揭示的非连接式桩筏基础水平承载力变化规律可为今后大型桥梁隔震基础的设计与研究提供参考。