用常规试验确定北京膨胀岩(土)的抗剪强度

为验证膨胀土的吸附强度与膨胀力呈线性关系的研究结论,并通过常规试验确定北京西六环非饱和膨胀岩(土)的抗剪强度,在完成两膨胀岩(土)样基本性质测试和评价后,分别按设定含水率制件,开展饱和与不饱和固结慢剪试验,获得各自的有效粘聚力、有效内摩擦角及含吸附强度的总粘聚力;采用荷载平衡法,在固结仪上测得相同制件含水率两试样的膨胀压力.分析整理实测数据后得到:北京沉积型膨胀岩(土)的吸附强度与膨胀力间也呈良好线性关系;随含水率增大,试样总粘聚力呈指数减小而真粘聚力及有效内摩擦角不变;膨胀力随含水率的变化关系用指数函数描述更好.据此,建立了北京西六环非饱和膨胀岩(土)的抗剪强度公式.     

非饱和重塑黄土抗剪强度影响因素的试验研究

通过直剪试验研究了非饱和重塑黄土在不同含水量、干密度与加荷等级情况下的粘聚力与内摩擦角变化,以确定含水量、干密度与加荷等级分别对非饱和重塑黄土抗剪强度的影响。从黄土矿物成分的微观角度分析了含水量与干密度对黄土抗剪强度造成影响的原因。受颗粒之间的相互作用与粒间水的张力作用,非饱和重塑黄土的粘聚力随干密度的增大而增大,呈指数变化;非饱和重塑黄土的内摩擦角随干密度的增大而少量增大,近似呈线性变化。     

不同含水率红粘土的抗剪强度试验研究

红粘土是一种典型的特殊土,其遇水膨胀、失水收缩的特点会对红粘土地基、路基的稳定性造成重大影响。为了进一步了解红粘土的物理力学特性,针对江西重塑红粘土的抗剪强度与含水率的关系进行了试验研究。室内直剪试验结果表明:随着含水率的增加,红粘土的抗剪强度和粘聚力均减小,粘聚力与含水率的变化曲线近似"S"型,而内摩擦角在一定范围内波动,影响机理较为复杂;通过X射线衍射试验分析得出,江西红粘土的矿物成分主要有石英、云母、钾长石及少量的胶结物质氧化铁;通过电镜扫描土样观察,发现剪切破坏后红粘土的微观结构特征发生了巨大变化,说明红粘土受到剪切作用后其微观结构的变化使得土体产生变形甚至破坏。     

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。     

含水量对压实粘土强度性能的影响

通过室内直剪试验,研究了含水量对压实粘土的抗剪强度的影响,并从土体结构与土中基质吸力变化2个方面分析了作用机理。试验表明,随压实含水量增大,粘土的抗剪强度降低,粘聚力随压实含水量增加并非单调变化,其曲线型式类似于“■Y”型,内摩擦角随压实含水量增加大体上是减小的;压实粘土浸水饱和后抗剪强度和粘聚力则显著降低,且压实含水量越小的土体在其它条件相同的条件下因饱和引起的抗剪强度和粘聚力损失越大,内摩擦角受浸水饱和的影响较小。     

平顶山膨胀土水分影响的抗剪强度试验研究

以河南平顶山膨胀土为研究对象,试验研究膨胀土不同压力、不同含水量的抗剪强度变化规律,相同干密度和含水量情况下,随着压力的增加,抗剪强度逐渐增加。相同含水量情况下,抗剪强度随密度变化不明显。相同干密度情况下,内摩擦角随含水量增加呈线性减小,含水量增加到一定程度,内摩擦角减小到0,继续增加含水量,内摩擦角保持为0。含水量较小时,粘聚力随着含水量增加而增加,当增加到一定程度时,随含水量升高而逐渐减小,相同压力下的抗剪强度显著降低。     

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°。     

土体与混凝土界面剪切特性试验研究

为研究土体与混凝土两者之间的相互作用机制,通过大型直剪仪,对不同土体、法向应力及含水率条件下,土-混凝土界面的剪切特性进行了一系列试验研究。研究结果表明：对于砂土、淤泥及砂质泥岩,土-混凝土界面的抗剪强度呈现出随法向应力增大而增大、随含水率增大而降低的特性;砂-混凝土界面的内摩擦角和黏聚力受含水率影响不明显;随含水率提高,淤泥、砂质泥岩与混凝土界面的内摩擦角显著降低,黏聚力先升高再降低。研究成果可为不同土体的侧摩阻力分析提供参考。     

乳化沥青冷再生混合料抗剪特性试验研究

通过无侧限抗压强度试验和单轴贯入试验,研究了水泥用量、乳化沥青用量、乳化沥青类型和沥青旧料掺量对乳化沥青冷再生混合料剪切强度、粘聚力、内摩擦角等抗剪性能的影响。试验结果表明:随着水泥用量的增多,冷再生混合料的剪切强度、粘聚力和内摩擦角均增大,对于乳化沥青冷再生混合料,在设计时加入一定量的水泥有利于提高其抗剪性能;随着沥青用量的增加,冷再生混合料的剪切强度逐渐减小,粘聚力出现先增加后减小的趋势,内摩擦角变化不明显,乳化沥青的类型对其冷再生混合料抗剪参数影响不大;在同一温度条件下,随着旧料掺量的增加,冷再生混合料的剪切强度和粘聚力逐渐降低,内摩擦角变化不明显,对于冷再生混合料来说,为提高混合料的抗车辙能力,设计时应适当增加一定量的新集料。     

含水率及掺砂量对双聚材料改良碎石土性能的影响

选择绵九高速公路沿线碎石土进行试验,研究了不同含水率和掺砂量对双聚材料改良碎石土性能的影响。结果表明:双聚材料对提高碎石土的内聚力和耐水性有显著作用;含水率对加固土内聚力影响显著,当含水率为碎石土塑限值时,粘聚力达到最大值,是天然碎石土的135倍,但含水率对加固土内摩擦角的影响不敏感;随着掺砂量的增加,加固土的抗剪强度参数均呈现先增加后减少的趋势,当掺砂量为5%时,土样的内摩擦角提高到最大值。     

非饱和红黏土土水特性及强度特征研究

为研究红黏土土体非饱和特性,分别针对典型的原状和重塑红黏土,结合Geo-experts自平衡型压力板仪和ZJ型应变控制式直剪仪开展了不同干密度下土样的非饱和土水特征试验和直剪试验,探讨了红黏土的一些典型非饱和物理力学特征.研究结果表明:矿物赋存状态的改变和微结构的变化是导致红黏土重塑前后物理力学性质发生显著改变的重要因素;原状非饱和红黏土土水曲线呈现典型的三阶段型变化特征,具有较为明显的进气值和残余含水量,而重塑的非饱和红黏土则呈现半抛物线型变化特征;对于原状红黏土来说,非饱和土体黏聚力最大值出现在低含水率状态,对应的含水率比土水曲线的残余含水率高5%~10%.因此,在开展非饱和红黏土抗剪强度试验时,在相应含水率区间处适当增加试验组数可优化试验成果,对于重塑红黏土来说,可根据塑限含水率判断重塑红黏土内摩擦角开始显著减小的区间.      

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。     

全风化千枚岩复合改良土路用性能

为了充分利用全风化千枚岩作为路基填料,设计了红黏土掺和比分别为0、20%、40%、60%和100%,水泥掺量分别为0、3%和5%的组合改良方案,开展了改良土的界限含水率、抗剪强度和无侧限抗压强度试验,分析了改良土的路用性能。试验结果表明:当水泥掺量分别为3%与5%时,复合改良土的液限均低于40%,符合路基设计中液限低于40%的控制要求;改良土的黏聚力随红黏土掺和比与水泥掺量的增大而增大,内摩擦角随红黏土掺和比的增长先增大后减小,随水泥掺量的增大而增大,但两指标在水泥掺量大于3%时增长幅度较小。改良土路基极限承载力计算结果表明:5%水泥改良全风化千枚岩路基极限承载力仅为725.3 kPa,红黏土掺和比为40%改良全风化千枚岩路基极限承载力达到2 198.3 kPa,分别是全风化千枚岩路基承载力的2.34和7.10倍,因此,红黏土改良效果优于水泥;经过比较可得红黏土掺和比为40%,水泥掺量为3%是合理掺和方案,在28 d养护后,路基极限承载力计算值为4 247.7 kPa,液限为32.7%。微观机理分析结果表明:红黏土颗粒小于全风化千枚岩颗粒,当红黏土掺和比大于40%时可以包围千枚岩颗粒的点-点接触,增加了接触点数与接触面积,从而大大提高了改良土路基的极限承载力。无侧限抗压强度试验结果表明:优化方案改良土7 d无侧限抗压强度为487.25 kPa,满足铁路路基设计要求。      

聚丙烯纤维加筋黄土的抗剪强度和崩解特性

为检验聚丙烯纤维加筋黄土对边坡坡面的防护效果,基于室内直剪试验和崩解试验,研究了纤维含量、纤维长度及含水率对加筋黄土抗剪强度和抗崩解特性的影响,获得了加筋黄土的最佳配比,并以此为基础开展了现场坡面防护试验。研究结果表明:相比于素黄土,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力最高提升113.8%,内摩擦角最高提升23.3%,崩解速率最高降低87.5%,聚丙烯纤维可有效提高黄土的抗剪强度和抗崩解特性;随着纤维含量和纤维长度的增长,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力分别呈现先增大后减小和先急剧增大后增幅趋缓的变化趋势,崩解速率分别呈现先减小后增加和持续减小的变化趋势;从抗剪强度方面考虑,聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.3%,最佳纤维长度为15 mm,从崩解特性方面考虑,聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.5%,最佳纤维长度为19 mm,相比较而言,两者崩解速率的相对变化明显小于其抗剪强度的相对变化,故确定聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.3%,最佳纤维长度为15 mm;随着含水率的增加,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力、内摩擦角和崩解速率均呈现减小趋势,其变化关系符合三次多项式函数或Logistic函数关系;现场测得聚丙烯纤维加筋黄土防护坡面平均侵蚀深度约为3 mm,说明聚丙烯纤维加筋黄土的坡面防护效果明显。      

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

混合土在川西地区广泛分布,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注与研究的问题. 针对混合土抗剪强度受粗颗粒含量变化影响较大的特征,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,分别进行小型与大型直剪试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律. 试验结果表明:粗颗粒含量差异导致混合土抗剪强度发生明显变化,且在不同的粗颗粒含量区间,抗剪强度会呈现不同的变化趋势;当粗颗粒含量从0增至30%时,内摩擦角增长速率较慢;在30%～60%之间递增时,内摩擦角增长速率变快;超过60%时,增长速率回缓,即有两个界限值;通过颗粒骨架理论解释了界限值产生原因,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素差异,可为混合土结构物稳定性评估提供取值与理论分析依据.      

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.     

含水量对非饱和黄土强度的影响(英文)

将非饱和土基质吸力对土体强度的贡献等效为小主应力增量,通过分析土体极限应力莫尔圆的几何图形,求得小主应力增量,并认为土体在破坏时处于极限状态,提出了粘聚力和内摩擦角同时变化时的土体强度计算方法,得到了强度参数随含水量变化的函数关系式,研究了非饱和黄土破坏时大主应力随含水量变化的关系曲线。分析结果表明:计算曲线与试验曲线的变化规律相同,随着含水量的增大,大主应力计算值和实测值的差异越来越小,其相对误差最大值为11.63%,最小值为1.59%,说明该计算方法是可靠的;随着含水量的增大,当粘聚力和内摩擦角同时变化时,大主应力计算值较小,当仅有内摩擦角变化时,大主应力计算值较大,两者相差1.26～2.17倍,说明含水量的变化对非饱和黄土的强度有显著影响。     

土石复合介质动力特性试验

基于室内不排水动三轴试验,研究了土石比、围压和地震烈度对土石复合介质的动力特性的影响;针对动强度的变化规律,分析了动强度参数动黏聚力和动内摩擦角的变化规律。研究表明:在相同压实度条件下,土石复合介质的动强度随土石比的减小而增大,随地震烈度的提高明显减小;对某一含石量,动黏聚力随烈度的增大逐渐减小,并且随土石比减小减小得更快,而动内摩擦角随烈度的增大而减小;在烈度相同,即相同振次条件下,动黏聚力随土石比减小而增大,动内摩擦角也随土石比减小而增大。最后,给出了动黏聚力和动内摩擦角随土石比和烈度变化的经验模型。     

含水量对湿陷性黄土强度参数的影响

通过试验研究发现,湿陷性黄土的粘聚力和侧压力系数与含水量之间均成幂函数关系,含水量的变化对内摩擦角的影响较小。