南宁膨胀土直剪蠕变特性及长期强度试验研究

针对南宁膨胀土进行了一系列室内直剪蠕变试验,探讨了南宁非饱和重塑膨胀土在直剪条件下的蠕变特性.试验结果表明:由于膨胀土的膨胀力一直在发生作用,膨胀力抵消了部分竖向荷载,使土的结构变松,加速了剪切蠕变的发展,所以在剪切荷载达到长期抗剪强度极限之后,当竖向荷载足够大时土体表现为以恒定的蠕变速率一直加速蠕变下去,当竖向荷载不够大时土体表现为突然被剪坏;在含水率为16%的条件下土样的长期强度约为短期强度的72.9%,长期强度的指标粘聚力c和内摩擦角￠均比短期强度的小.     

南宁非饱和膨胀土蠕变特性试验研究

通过压缩蠕变试验与改装的剪应力控制式剪切蠕变试验对南宁非饱和膨胀土进行了系列室内试验研究,探讨了非饱和膨胀土的非线性流变特性。试验结果表明：土体具有明显的非线性流变特性。同时,通过对蠕变曲线的拟合可以发现,南宁非饱和膨胀土的流变可以用Bu体模型来描述,并能得出其相应的本构方程和蠕变方程。     

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.     

非饱和重塑膨胀土一维压缩蠕变特性试验研究

针对南宁膨胀土进行了一系列室内试验研究,探讨了非饱和重塑膨胀土在一维压缩试验下的流变特性。试验结果表明：预压土样含水率接近最优含水率时流变现象明显,非线性程度随应力和时间的增长而增强,无预压土样流变现象不明显;预压600kPa土样出现四阶段非衰减加速蠕变破坏;终应变随含水率的增大而增大、预压压力的增大而减小。     

Sandwich形加筋土筋土界面的循环剪切特性

针对循环剪切作用对Sandwich形加筋土界面剪切特性影响研究不足的状况,采用室内大型直剪仪对Sandwich形加筋土进行了一系列循环直剪试验。试验所用的筋材为土工格栅,砂为福建标准砂,黏土为含水率为28%的重塑黏土,分别在竖向应力为30,60,90kPa,剪切位移幅值为3,6,9mm,剪切速率为1,2,5,10mm·min~(-1),薄砂层厚度分别为4,6,8,10,12,14mm时,研究了剪切速率、薄砂层厚度、循环剪切幅值和竖向应力等因素对Sandwich形加筋土筋土界面循环剪切特性的影响。试验结果表明:在薄砂层厚度由2mm增加到14mm的过程中,界面的峰值剪应力呈现出先增大后减小的现象,峰值剪应力先由54.3kPa增加到67.9kPa,然后又减小到59.4kPa,薄砂层厚度为8mm时筋土界面峰值剪应力达到最大值67.9kPa;当剪切速率为1 mm·min~(-1)时,筋土界面主要表现出剪切硬化现象,且在前几个循环周次,峰值剪应力增幅较大,随着循环周次的增加,增幅逐渐减小;当剪切速率大于1 mm·min~(-1)时,筋土界面表现出剪切软化现象,且剪切速率越大,软化现象越明显;在剪切幅值从3mm增加到9mm的过程中,循环剪切时筋土界面的剪胀、剪缩交替现象越来越明显,并且剪切幅值越大,界面最终剪缩量也越大;竖向应力为30,60,90,120kPa时,筋土界面对应的峰值剪应力分别为32.6,43.2,60.4,82.9kPa,表明随着竖向应力的增加,筋土界面的峰值剪应力也随之增加。     

含水率和法向循环荷载对残积土剪切特性的影响

为了研究花岗岩残积土的静、动力剪切特性，利用大型直剪仪进行了一系列法向恒荷载和法向循环荷载作用下的直剪试验，采用了不同的含水率(13%、17%、21%、25%)、振幅(5、10、20、30 kPa)、法向加载频率(0.5、1、2 Hz)和初始法向应力(50、75、100 kPa),研究了残积土的剪应力、体积变形、强度参数和微观结构的变化规律。试验结果表明：在单调直剪和法向循环荷载作用下的直剪试验中，随着含水率的升高，土体由剪切软化变为剪切硬化，黏聚力先增大后减小，内摩擦角逐渐减小；在法向循环荷载作用下的直剪试验中，土体上、下剪切强度均随着含水率的升高先增大后减小，当含水率为17%时达到最大。相比于单调直剪试验，法向循环应力削弱了土体剪切强度，且含水率越低，强度比越小，法向循环应力对土体强度的不利影响越大；剪应力和法向位移随法向应力发生周期性波动，且剪应力和法向应力间存在相位差；土体剪切强度和法向位移随着振幅的增加先增大后减小，且振幅越大，剪应力幅值越大；法向加载频率越高，土体剪切强度越小，体积剪缩量越大。     

软弱土流变特性试验研究

利用室内三轴流变试验,研究北京地区粉质粘土在不同应力水平下的蠕变特性,试验结果表明,该类软弱土具有较明显的变形时效性。通过分析蠕变曲线的规律,选择广义开尔文五单元理论模型和时间硬化经验蠕变公式来描述该类软弱土的流变特性,并达到了良好精度,建立了适合北京地区典型软弱土的流变理论模型和经验模型。     

南宁膨胀土和株洲红粘土对比试验研究

通过一系列室内试验,探讨了膨胀土和红粘土在完全相同的试验条件下一维压缩蠕变特性以及回弹特性。试验结果表明:膨胀土的非稳定蠕变速率随含水率的增加而增大;两种土主固结延续的时间均与含水率呈正比,即随着含水率的增大,主固结完成所需的时间也就越长;在低含水率和低竖向荷载作用的条件下,膨胀土的回弹量比红粘土的大。     

非饱和豫东粉土水力~力学特性试验研究

为了研究非饱和豫东粉土的水力~力学特性,进行了土水特征试验及直剪试验,探究了含水率、法向应力、压实度及干密度等因素的影响。土水特征试验结果表明:豫东粉土的土~水特征曲线具有显著的滞后现象,且压实度较小时,该现象更为显著。直剪试验结果表明:随着含水率和法向应力的增大,土体剪切变形逐渐由软化表现为硬化,且干密度越大这一现象就越显著;黏聚力随含水率的增大呈减小趋势,且其关系曲线呈折线形,其转折点出现在最优含水率附近;而含水率对内摩擦角的影响较小,且相同含水率时,内摩擦角随干密度的增大而增大。     

不同桩-土界面直剪试验研究

为探讨桩-土界面的摩擦特性,进行了混凝土-土、钢板-土、HDPE-土3组桩-土界面室内的直剪试验,每组试验均施加6个法向应力。结果表明:不同桩-土界面的剪切强度均随垂直压力的增大而增大;在同一法向应力下,三种不同界面的剪应力-位移曲线的初始阶段变化不大,但曲线的后半段随法向应力的增大有明显变化;法向应力较小时,各界面的剪应力变化不大;法向应力较大时,表现出HDPE-土界面的剪切强度最大。     

黏土一维剪切流变的等效时间线模型（双语出版）

为揭示变剪应力作用下黏土的流变特性,建立了一维剪切弹黏塑性模型。参照Yin等提出的等效时间流变模型的建模思路,将剪切应变速率分为弹性剪切应变速率和黏塑性剪切应变速率。弹性剪切应变速率与加载路径无关,用非线性函数模拟。而对于黏塑性剪切应变速率,首先基于Singh等提出的常剪应力作用下的蠕变速率经验公式推导黏塑性剪切应变、等效时间与剪应力之间的函数关系式;然后参照Yin等提出的等效时间法,把该关系式通过等效时间代入蠕变速率经验公式,获得以剪应力和剪应变为变量的黏塑性剪切应变速率式。弹性剪切应变速率式与黏塑性剪切应变速率式之和即为一维剪切流变的等效时间线本构关系式,再通过淤泥质黏土的分级加载试验和黄土的加卸载试验与该本构关系式剪切应变表达式之间的比较,验证该模型在变剪应力加载下的适用性。研究结果表明：所构建模型的预测曲线和分级加载试验曲线、加卸载试验曲线吻合较好,这说明该模型在变剪应力加载下具有较好的适用性;模型良好的预测性也说明其建模过程中用到的等效时间法不仅适用于一维压缩流变,还适用于一维剪切流变,拓展了等效时间法的应用范围。     

改性沥青及混合料流变学性能研究

利用扫描电子显微镜（SEM）、动态剪切流变试验（DSR）、小梁弯曲蠕变试验及三轴压缩蠕变试验,分别从微观和宏观角度对比研究了胶粉改性沥青（CR）和SBS改性沥青及其混合料的微观结构、高温及低温对其流变性能的影响。SEM试验结果表明,橡胶粉及SBS改性剂都能与沥青达到良好共融,但在沥青混合料中胶粉改性沥青与石料界面的粘结性要优于SBS改性沥青;DSR试验结果表明,CR具有更好的温度稳定性、低温抗裂能力和高温抗变形能力;小梁弯曲蠕变试验在-15、0、15、30,45℃5种温度下对比研究了配合比相同的2种沥青混合料,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,试验结果表明,CR混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;此外,还进行了45℃下2种沥青混合料的三轴压缩蠕变试验,证明CR沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

高炉渣改良填料大型直剪试验分析

将原状高炉渣掺拌粉煤灰分层碾压并重锤夯实作为换填地基的填料,进行分层取样后,以处于干、湿状态下各层土样的混和土作为试样开展大型直剪试验。为了探究高炉渣改良填料的直剪力学特性,以及现有大型直剪仪的不足,对不同法向应力作用下试样的抗剪强度、法向加载板的竖向位移进行了量测,并对试验过程中剪力与剪切位移曲线特性、剪切盒张开状态、完成直剪试验后试样的破碎状态进行了分析。结果表明:因细颗粒不足以填充粗颗粒之间的孔隙,含水量对改良填料力学指标影响很小,改良填料表现为良好的水稳定性;高炉渣改良填料在法向应力小于150kPa时几乎没有黏聚力,而在法向应力大于150kPa时表现出咬合黏聚力;高炉渣混合料直剪试验过程中法向应力越大,初期剪缩量越大,后期剪胀量越小,发生剪胀时对应的剪切位移也越大;在法向应力大于150kPa后,直剪试验的剪胀量有了较大程度的减小,此时剪切面的形成主要以剪切区粗颗粒的剪碎与断裂为主。最后,考虑到现有大型直剪仪随着剪切位移的增加,理论剪切面上的剪切应力与法向应力分布越来越不均匀,且有效剪切面积逐渐减小,为此对大型直剪仪提出了改进建议,使有效剪切面面积保持恒定不变,测试结果与实际情况更加接近,可提高粗颗粒土剪切强度的测试精度。     

高应力泥质粉砂岩非线性蠕变损伤模型研究

为了研究高应力作用下泥质粉砂岩蠕变损伤特性,针对深埋硐室围岩和高陡边坡长期受高应力作用产生的蠕变影响,采用三轴流变试验仪对泥质粉砂岩进行分级增量加载研究其蠕变损伤特性。通过蠕变试验结果分析高应力泥质粉砂岩在硬化和软化2个阶段的不同损伤演化规律,硬化阶段考虑弹性模量、应力水平和应力作用时间综合影响的蠕变损伤效应;软化阶段基于损伤力学原理分析泥质粉砂岩在高应力作用下的蠕变损伤演化特性。通过建立考虑不同因素影响下的高应力泥质粉砂岩损伤演化方程,最终构建符合其蠕变特性的非线性蠕变损伤本构模型,并对改进后的蠕变模型参数进行识别反演。研究结果表明：高应力泥质粉砂岩的蠕变呈现明显的非线性特征,且蠕变硬化和软化特征明显,硬化阶段蠕变损伤变量随着应力水平的增大而增大,且随着时间增加而趋于稳定值;软化阶段蠕变损伤因子随应力水平和时间的增加呈明显的增长趋势,由此可见,高应力泥质粉砂岩蠕变在不同阶段其损伤受应力水平和应力作用时间的影响呈现明显的正相关趋势,说明该模型能够较好地反映泥质粉砂岩在高应力作用下应力水平与时间效应对蠕变损伤特性的影响,试验曲线与理论模型较为符合,研究成果可对高应力泥质粉砂岩深埋硐室及巷道围岩支护提供理论指导意义。     

聚合物改性沥青及混合料高低温性能试验研究

胶粉改性沥青（CRMA）是将一定比例的废旧橡胶轮胎粉末加入基质沥青中而制成的一种高性能改性沥青。利用扫描电镜（SEM）对比观察了CRMA和SBS改性沥青及其混合料的外观形貌,发现橡胶粉及SBS改性剂都与沥青融合性良好,混合料中石料与CRMA沥青界面粘结性更好;通过动态剪切流变试验,得到温度和荷载作用频率对两种改性沥青流变性能的影响规律,证明CRMA具有更好的温度稳定性、低温变形能力和抗高温性能;通过小梁弯曲蠕变试验,研究了配合比相同的两种沥青混合料在-15、0、15、30和45℃5种温度下的流变特性,得到不同温度下的弯曲蠕变速率对比曲线,发现CRMA混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的高、低温性能;通过对45℃下两种沥青混合料进行三轴压缩蠕变试验,证明CRMA沥青混合料具有更好的抗高温变形特性。     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验，分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明:非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律，尤其当土体压实度较低时，滞后规律更为显著；法向应力及含水率提升，非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化，逐步转化表现为硬化特征，这一特征随土体干密度的提升而更加明显；随土体样本含水率提升，非饱和粉土黏聚力逐步下降，将这一规律进行线形拟合，整体拟合曲线表现为折线特征，且转折点与最佳含水率高度重合；含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律，同等含水率水平下，土样干密度越大，内摩擦角也相对更大。     

SBS-SBR 复合改性沥青黏弹特性研究

采用物理共混方法制备SBS改性沥青、SBR改性沥青和SBS-SBR复合改性沥青，基于动态剪切流变仪(DSR)测试沥青在温度扫描模式下的复数模量和相位角，评价沥青的高温性能；采用多应力蠕变恢复试验(MSCR)测试沥青在蠕变加载过程中的应力响应特征，最后基于BBR试验评价沥青的低温性能。结果表明:在沥青中掺入SBS和SBR能够大幅提高沥青的高温抗变形能力，疲劳极限温度能够表征沥青的抗疲劳性能，沥青的粘性特征和疲劳性能具有相关性，基质沥青在高温下具有良好的疲劳特性；MSCR试验结果表明，改性沥青具有显著的弹性恢复特性，沥青的可恢复变形随着应力的增大逐渐降低；低温梁流变试验(BBR)结果显示，掺入SBS与SBR能够提高沥青在低温下的应力松弛能力和抗裂性能。     

蠕变试验下的橡胶沥青粘弹性能研究

通过弯曲梁流变试验（BBR）得到的蠕变劲度指标,是表征沥青胶结料在低温条件下变形和拉应力的可靠指标。通过不同低温条件下得到的蠕变劲度模量,推导橡胶沥青在BBR试验中的蠕变规律,并建立模型对结果进行模拟分析,最后通过理论模型与试验结果的对比,认为所建立的本构模型能够较准确的反映橡胶沥青的粘弹性能,具有非常明确的物理意义。     

含水率对非饱和压实土抗剪强度影响试验研究

对压实土进行不同含水率直剪试验，得到其抗剪强度；利用接触滤纸法测量土基质吸力，得到其土水特征曲线；基于吸引力强度理论，探讨了在最优含水率附近的重塑土的基质吸力、黏聚力与含水率的关系。研究表明:基质吸力与含水率的关系曲线呈内凹双曲线形态，与含水率关系是单调递减的；黏聚力与含水率的关系曲线呈抛物线型，且在最优含水率处最大；转化率随基质吸力的增加而逐渐降低，高基质吸力下土体含水率偏低，基质吸力难以有效转化为吸应力，故而黏聚力偏小。     

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一。利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响。通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较。研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大;粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征。