超固结比影响下饱和黏土力学特性试验研究

利用合肥地铁站基坑黏土进行了5种超固结比(OCR)下的原状和重塑饱和土快剪试验,分析了原状土和重塑土在不同OCR下的剪切性状、抗剪强度及强度指标黏聚力(c)和内摩擦角(φ)的变化规律。结果显示:不同OCR原状土多为应变硬化性状,重塑土超固结时多为应变软化、欠固结多呈应变硬化性状;同竖向应力时,重塑土峰值抗剪强度随OCR增加而增大;同OCR时,重塑土峰值抗剪强度随竖向应力增大而增大;同前期固结应力(p_c)和OCR时,原状土峰值抗剪强度较重塑土大;重塑土按同OCR求抗剪强度指标时,OCR增大c减小、φ增大;重塑土按同pc求抗剪强度指标时,p_c增加c先增大后减小、φ增大;原状土抗剪强度破坏曲线在p_c值处呈明显向下弯折性状。     

膨胀土的强度与力学特性

通过三轴试验与侧限压缩试验,研究了膨胀土的强度、超固结性和压缩指标;建立了胀缩指标与抗剪强度的关系,分析了膨胀土的结构特征、矿物成分及外界条件等因素对其变形和强度的影响。研究结果表明:膨胀土具有超固结性,且超固结性越明显,从峰值强度达到稳定强度状态时所需的变形越大,抗剪强度也越大;裂隙越发育,其压缩性越高,超固结性越弱,抗剪强度指标越小。给出了膨胀土抗剪强度指标的变化范围:固结排水条件下的粘聚力变化范围为19.8～25.5 kPa,内摩擦角变化范围为10°～19°;固结不排水条件下的粘聚力变化范围为23.0～35.3 kPa,内摩擦角变化范围为3°～14°;不固结不排水条件下的粘聚力变化范围为37.0～55.0 kPa,内摩擦角为0°。     

冻融作用对路堤边坡稳定性的影响

为研究路堤边坡在冻融作用下的稳定性,通过对季冻区粘性土进行冻融试验以及室内直剪试验得到土体抗剪强度指标.运用有限元软件ansys对路基边坡进行稳定性分析,分析结果表明,随着冻融次数增长,边坡稳定性系数整体呈下降趋势,但是由于土体内摩擦角随冻融系数增加而增大,冻融3次的边坡稳定性较冻融1次的边坡稳定性要好.     

Netlon土工格栅与土界面性能的研究

根据直剪试验结果，利用两种不同的非线性模型分析土工格栅与土体之间界面摩擦性能，阐明了基于Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ关系模型的局限性，讨论了正应力和压实度对界面抗剪强度，残余抗剪强度，剪切劲度模量，破坏比等力学参数的影响，对两种不同土的直剪试验结果进行了比较，说明了增加土体中粗颗粒含量能改善界面抗剪强度指标。     

机场道面混凝土冻融破坏评价指标

为了研究中国北方寒冷地区机场道面混凝土冻融破坏的评价指标,制作了3种不同抗冻性能的混凝土试件,采用快速冻融试验机对混凝土试件进行了冻融破坏试验,并用动弹仪DT-10W测试了试件的动弹性模量,分析了不同冻融循环次数作用下试件相对动弹性模量、压折强度、质量损失及表面剥落的变化规律,给出了机场道面混凝土冻融破坏的临界值。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的压折强度均有不同程度的下降,其中抗折强度的损失较大,且试件表面剥落面积及深度增大,质量损失对试件表面平整度的影响严重。根据试件在冻融过程中相对动弹性模量与抗折强度损失、表面剥落与质量损失的规律,建议以300次快速冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量不小于75%(抗折强度损失率不大于46%)和质量损失率小于1.0%(中等剥落)作为机场道面混凝土冻融破坏的评价指标。     

粘性土含水率及压实度对抗剪强度参数影响研究

粘聚力和内摩擦角是粘性土体的抗剪强度力学参数,其对准确分析土体边坡稳定性具有重要的影响。基于规范对土样进行了物理特性试验,并进行了工程分类,制作了不同含水率和压实度的试样,通过土的三轴剪切试验得到试样破坏时的破坏主应力,进而求出土的粘聚力和内摩擦角,为同类土质土体的稳定性分析提供可靠的力学参数依据。     

砂—粘土抗剪强度的三轴试验研究

通过室内不固结不排水的三轴压缩试验,在最佳含水率的条件下对不同剪切速率,不同砂土掺量的红粘土进行研究。根据摩尔—库仑破坏准则,运用"理正土工试验软件"绘制应力莫尔圆包络线求其抗剪强度的两大主要参数:内摩擦角Φ和粘聚力C。通过分析可得:红粘土中砂土含量不变时,随着剪切速率的增加,粘聚力C逐渐减小,内摩擦角Φ逐渐增大,抗剪强度呈增大趋势;剪切速率一定时,红粘土中随着砂土含量的增加,粘聚力C逐渐减小,内摩擦角Φ逐渐增大,抗剪强度发生变化,在砂土与红粘土质量比为3:1时抗剪强度达到最大值,为514.932 5 k Pa。     

冻融作用下聚丙烯纤维土的抗剪强度增强特性

以粘性土为研究土体,在其中掺加聚丙烯纤维,设计不同冻融次数、不同纤维长度以及不同纤维掺量的正交试验方案,然后进行直接剪切试验,分析其黏聚力和内摩擦角的变化规律,研究聚丙烯纤维土在冻融循环作用下的抗剪强度增强特性。     

超固结膨胀土抗剪强度特性及边坡稳定研究

天然膨胀土经历长期干湿循环,反复胀缩使其具有超固结性。首先制取了超固结比为1.5的重塑膨胀土三轴样,进行了三轴排水剪切试验,获得了土体的峰值抗剪强度和残余抗剪强度;根据广义塑性剪应变的定义,采用硬化软化型函数建立了抗剪强度发挥值与广义塑性剪应变的函数关系,并引入到FLAC3D中的应变硬化/软化本构模型中,结合强度折减法进行了超固结膨胀土边坡的稳定性分析。结果表明:对于正常固结膨胀土,广义塑性剪应变很小,可采用稳定系数来评价边坡的稳定性;对于超固结膨胀土,应采用广义塑性剪应变和稳定系数来综合评价边坡的稳定性。如果广义塑性剪应变很大,即使稳定系数大于1,此时边坡也发生失稳破坏,说明土体的超固结性对膨胀土边坡的强度和变形影响不可忽略。     

针片状指数对道砟直剪力学特性的影响

为研究针片状道砟在破碎情况下对道砟散体直剪力学特性的影响，通过进行不同工况下道砟直剪试验，从道砟散体剪切强度、变形及破碎特性对试验结果进行分析. 研究结果表明:（1） 随着针片状指数增加，道砟散体直剪力学性能下降，包括抗剪强度和内摩擦角（100 kPa下当针状指数由0分别提高到20%、40%时，抗剪强度分别降低10.9%、16.8%；片状指数由0分别提高到20%、40%时，抗剪强度分别降低14.7%、22.3%；针、片状道砟总值由0分别提高到20%、40%时，抗剪强度分别降低12.4%、18.9%）. （2） 随着针片状道砟含量增加，试样剪缩和剪胀量均降低. （3） 针片状道砟在直剪试验过程中易于发生破碎，且破碎类型多为整体断裂并伴随尖角破碎折断，显著影响有砟道床维修周期.      

Analysis of localization of Mohr-Coulomb strength law with damage effect

The damage critical curved surface is derived by considering the related effect of isotropic damage and degradation of cohesion and internal friction angle of Mohr-Coulomb strength law. The characteristics of stress-displacement curve and networks of shear bands with the change of degree of damage, confining pressure and Poisson??s ratio are investigated numerically by monitoring the stress-displacement values in the process of deformation of samples under plane strain and different initial conditions. The dependence of elastic-plastic response of localization is discussed. The non-uniqueness of the solution of equation is given. The orientation angle of shear band is derived by considering the related effect of isotropic damage and degradation of cohesion and internal friction angle. The orientation angle of shear band obtained by numerical simulation is contrasted to the orientation angle by measuring Mohr circle. It is shown that peak strength and residual strength depend on confining pressure. The networks of shear bands begin to appear in phase II of elasticity and develop in soften phase, and the shear band is formed in the phase of residual strength. As the degree of damage increases, axial displacement at the points of bifurcation and shear band decreases. The orientation angle of shear band increases with the increase of the damage degree. The orientation angle of shear band obtained by numerical simulation and measuring Mohr circle is not much difference when the damage degree is equivalent. The Mohr-Coulomb theory may predict the localized instability of sample by considering the degradation of cohesion and internal friction angle.     

岩质边坡物理模型试验相似材料研究

岩质边坡物理模型试验中相似材料的选取与制作,通常只是考虑密度、粘聚力、内摩擦角和弹性模量参数在数值上的相似关系,并未考虑相似材料是否能够再现复杂应力条件下岩石的强度和变形特性. 为了解决这一问题,通过统计分析汶川地震所诱发滑坡的地层岩性,选取其中常见的石英岩和砂岩作为沉积岩原型;确定相似材料制备的主要控制指标以及试样成型方法,并分别采用两种常用的地质模型相似材料制备方法,在实验室制备其三轴压缩试验标准试样;开展两种相似材料标准试样的三轴压缩试验,研究其在不同围压条件下的应力应变特性与破坏模式. 试验结果表明:不同围压条件下,实验室制备的两种相似材料标准试样在剪切破坏之前的应力应变曲线变化规律同实际的岩石原型相符,表现为线弹性关系;相似材料标准试样所受围压与其单轴抗压强度的比值不同的情况下,试样剪切破坏时所受偏应力与其单轴抗压强度的比值与实际岩石原型三轴试验中的比值相近,但相似材料试样的破坏应变均小于实际岩石原型的破坏应变.      

冻融作用下水泥改良土的静力特性研究

通过室内冻融试验和静三轴试验,对水泥改良土的物理性质、应力一应变关系以及强度特性进行了研究.研究结果表明:水泥改良土的最大干密度随掺和率的增加而增大;水泥土的应力一应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点,以脆性破坏为主;应力一应变关系曲线的峰值点随冻融次数的增加而降低.随围压的增加而升高;水泥改良土的粘聚力和静强度随冻...     

Experimental research on the mechanical properties of gypsum breccia with different water content

This paper deals with the influence of water content on the mechanical properties of gypsum breccia with different initial water contents. The experimental research was taken on the GDS (geotechnical digital systems) tri-axial experiment system by strain rate control. The mechanical properties,including stress-strain curves,peak deviator stress,relative residual strength,elastic modulus,Poisson's ratio,angle of internal friction and cohesion of gypsum breccia,were studied by experiment. The results showed t...     

溶蚀岩体各向异性力学性质的试验研究

溶蚀岩体通常对岩体工程稳定性具有关键控制作用. 为了揭示富含层理溶蚀岩体各向异性力学性质演化规律，分别针对不同溶蚀率（K = 0%，5%，10%，15%，20%）的岩体进行室内单轴抗压试验，获取每种溶蚀率条件下不同夹角（α = 0°，30°，45°，60°，90°）抗压强度和弹性模量，分析岩体破坏特征，依据试验结果建立含层理溶蚀岩体抗压强度和弹性模量的预测模型，并进行实验验证. 结果表明:抗压强度在α = 0°，90° 时最大，α = 45° 时最小，整体呈现对称U形；弹性模量在α = 60° 最小，α = 90° 最大，整体呈现不对称U形；完整岩体抗压强度以及弹性模量的各向异性指数最大，分别为1.98、3.05，随着溶蚀率增大其值逐渐减小，K = 20%时，分别为1.10、1.36；溶蚀率较小岩体变形破坏受岩体基质和层理控制，以劈裂、错动剪切和滑动剪切为主；随着溶蚀率增大，变形破坏受溶蚀孔隙和骨架控制明显，以骨架鼓胀剪切错动、压碎破坏为主.      

充填粗糙节理直剪数值模拟宏细观分析

利用颗粒流数值计算方法对岩石充填节理直剪作用下力学性质进行研究,从细观角度分析不同法向荷载下粗糙节理面的损伤情况;探讨充填节理粗糙程度、充填物强度参数、充填物与围岩接触面强度以及充填厚度对节理剪切强度的影响,结果表明:（1）随着法向荷载的增大,上下节理面接触状态及粘结力分布规律发生转变,充填节理面粘结破坏明显增加;（2）节理粗糙度系数（JRC）对峰值剪切应力的影响较大;随JRC的增加节理峰值剪切强度增大;节理面粘结力呈类线性增长,而内摩擦角随JRC的增大而呈明显的非线性变化;（3）随节理充填物粘结强度比的增加,峰值剪切应力增大;随充填物强度比的增加,节理面粘结力出现明显的增长,而内摩擦角呈现先下降后增加的趋势;（4）当法向荷载较小时,峰值剪切应力受接触面粘结强度比的影响较大;当法向荷载较大时,其对峰值剪切应力的影响程度明显降低.节理面粘结力和内摩擦角随接触面粘结的增加分别呈现出非线性增长和下降的趋势.（5）节理剪切力学形式随充填后的增加呈现降低的趋势,然而随着厚度的不断增加,所带来的剪切力学参数变化程度逐渐减小.      

粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析

为探究矿物成分对土体强度的影响规律,对纯的粘土矿物进行扫描电镜和X射线衍射试验,确定其成分及微观组构. 对人工配制单一成分粘土,开展不同初始含水率状态下的直剪试验,分析了含水率对各单一矿物粘性土的粘聚力、内摩擦角的影响;对比不同粘土矿物人工配土抗剪强度随含水率变化规律,结合各单一矿物的微观组构特征,探讨了粘土矿物成分对剪切强度的影响. 研究结果表明:高岭石的粘聚力、内摩擦角均随含水率增大单调减小;伊利石和蒙脱石在含水率分别为18%和25%时出现粘聚力峰值;含水率小于20%时,蒙脱石内摩擦角随含水率增加呈线性增大;大于20%时,内摩擦角线性减小.      

加筋泡沫轻质土三轴剪切力学特性

通过三轴剪切试验, 对比在不同加筋率和围压下, 聚丙烯纤维加筋泡沫轻质土的剪切力学特性; 研究了泡沫轻质土各强度参数与加筋率、围压之间的关系, 获取了加筋泡沫轻质土裂纹扩展规律, 建立了应力-应变全曲线方程, 提出了加筋泡沫轻质土各强度参数关于加筋率和围压的本构方程; 将不同加筋率的试验数据归一化处理后进行分析, 得到了加筋泡沫轻质土的应力-应变全曲线方程, 获取了曲线方程中各参数关于加筋率、围压2个变量之间的函数关系。分析结果表明: 加筋泡沫轻质土三轴剪切强度和黏聚力均随加筋率增加呈现先增加后减小的趋势, 在加筋率达到0.75%时达到峰值; 加筋泡沫轻质土的内摩擦角受加筋率影响较小, 说明纤维作用主要是通过改变材料黏聚力来影响加筋泡沫轻质土的强度; 而强度降低率随着加筋率增加呈现明显的下降趋势, 最大从40%左右降低至10%左右时达到稳定; 加筋率一定时, 加筋泡沫轻质土的极限强度和残余强度均随着围压的升高呈增加趋势; 经过分析体积裂纹曲线发现加筋泡沫轻质土破坏时主要经历受压、产生裂缝、纤维承受拉力限制裂缝、裂缝扩展张力过大纤维拔出4个阶段, 而加筋泡沫轻质土达到屈服阶段时往往包括裂纹的稳定扩展阶段和裂纹的不稳定扩展阶段2个裂纹发育过程, 由于缺乏筋材, 泡沫轻质土属于脆性破坏, 因此, 没有裂纹不稳定增长阶段。      

Experimental study on mechanical properties of weathered rock covered by loess

Based on dynamic triaxial test, the mechanical properties of the weathered rock covered by loess were studied. The cohesion value of weathered mudstone is far below that of the weathered sandstone, while the internal friction angle values are basically equivalent, about 30°. Compared with the undisturbed sample, the cohesion value of remodeling weathered rock sample decreases significantly. With the increase of moisture content, the strength of weathered mudstone is obviously decreased due to the influence of the water softening effect. This results illustrate that the bearing stratum is not easily affected by external disturbance in comparison to weathered mudstone. In the engineering, in order to ensure the good mechanical properties of the soil, more attention should be paid to keeping the water content constant, even to reducing the water content. The experiments show that the relations between shear stress and strain of weathered rock were nonlinear and the behavior of weathered rock can be expressed by the hyperbolic model. The initial modulus of undisturbed weathered rock, under the same consolidation conditions, is much greater than that of remodeling samples. Meanwhile, the initial dynamic elastic modulus of sandstone is also greater than that of the mudstone. The dynamic shear modulus ratios of the undisturbed sandstone, the undisturbed mudstone, as well as the remodeling mudstone have the normalization characteristics with the increase of dynamic shear strain. The damping ratio of mudstone is larger than that of the sandstone, and the damping ratio of remolding sample is also greater than that of the undisturbed mudstone. The mudstone has the bad mechanical properties as bearing stratum.     

全风化花岗岩路基填料物理改良强度特性研究

以皖南山区G318青阳段改建工程的全风化花岗岩物理改良路基填料为研究对象,通过大型直剪试验研究其抗剪强度指标,探讨该改良填料的强度特性。研究结果表明：改良料具有较好的抗剪强度指标,表现为黏聚力较小,内摩擦角较大;抗剪强度随着含水率的增大呈减小趋势,在最佳含水率±3%的变化程度较小,施工时可以放宽填料含水率3个百分点进行填筑;在饱和时,抗剪强度降低约1/4,施工时应严防路基受水浸泡;压实系数的增大可以提高改良料的抗剪强度,增强其水稳定性;最大粒径对改良料的强度指标影响与粗颗粒含量有关,不可单独作为评价改良料强度的影响因素。