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。     

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q₃原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%;在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%,且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%;干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在...     

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。     

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。      

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.      

冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响

将冻结速度分别设定为3.33、1.67、1.11、0.83℃·h-1,在封闭条件下对不同含水率土样进行冻融循环,测试了不同冻结速度时土样的含水率、干密度、液塑限、抗剪强度及压缩性,分析了冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响规律.试验结果表明:经过冻融循环后,试样含水率普遍较初始含水率大,随着冻结速度的增大,含水率的增幅呈降低趋势;当含水率较低时,冻结速度对试样干密度影响较小,当含水率较高时,随着冻结速度的增大,试样干密度降低;土样液限随着冻结速度的增大呈增大趋势,塑限无明显变化;粘聚力随着冻结速度的增大总体呈增大趋势,内摩擦角随冻结速度的变化规律与试样含水率密切相关;冻融后黄土的压缩性较未冻结土样强,且随着冻结速度的增大,土样的压缩模量增大.     

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。     

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°。     

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。     

彭湖高速公路高填路堤稳定性敏感分析

以彭湖高速公路K26+150高填路堤为研究对象,通过对现场调研并采样开展室内土的物理性质试验、击实实验和直剪试验。在不同压实度情况下取得粘聚力c、内摩擦角φ值的基础上,采用极限平衡法分析不同粘聚力c、内摩擦角φ、容重γ、坡高H和坡比m情况下高路堤的稳定性,并探讨了各种强度参数与边坡稳定性的敏感性关系。初步表明内摩擦角φ和坡比m对路堤边坡稳定性影响更为敏感。     

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。     

加筋土路堤内部稳定的可靠指标分析

为了完善加筋土路堤可靠性设计方法,运用蒙特卡罗法对设计参数随机变量与加筋土路堤内部稳定可靠指标的关系进行分析。通过数值计算发现,密度越小,粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度和筋土似摩擦系数越大,加筋土路堤内部稳定性越好,加筋土路堤内部稳定可靠指标对设计参数变异性均较敏感,除内摩擦角外,其余设计参数的不同概率模型以及不同公路等级设计荷载对加筋土路堤内部稳定性影响不大。因此,在加筋土路堤可靠性设计中,建议采用密度小、粘聚力和内摩擦角大的填料以及高强度筋材,并且重点考虑内摩擦角的变异水平。当无法准确确定设计参数所服从的概率模型时,建议假定填土的密度服从极Ⅰ型分布,而粘聚力、内摩擦角、筋材拉力和筋土似摩擦系数服从正态分布,所得到的结果偏于安全。     

干湿循环下红层土石混合料强度及变形特性的试验研究

为研究干湿循环下红层土石混合料的劣化规律，以取自四川盆地的红层土石混合料为研究对象，通过静态崩解试验，探讨不同粒径红层软岩块石的崩解特征；对2组红层土石混合路基填料原始级配缩尺，通过叠环式剪切试验，研究干湿循环次数对红层土石混合料黏聚力、内摩擦角、剪胀率和剪切模量等指标的影响.研究结果表明：红层软岩块石遇水崩解显著，崩解过程可分为剧烈段、过渡段和稳定段，崩解剧烈段块石含量降低近70%；粒径较大时，块石受结构面影响更强，崩解更彻底；随干湿循环次数的增加，抗剪强度在崩解剧烈段明显降低，过渡段基本不变，稳定段略有回升；块石崩解后，其咬合作用显著降低，表观黏聚力急剧减小，静电引力和固化胶结使黏聚力轻微增大，崩解物间的摩擦和重定向排列使内摩擦角轻微增大；最大粒径和含石量显著降低，法向应力下土石混合料更密实，剪胀率明显降低；骨架-密实结构转变为悬浮-密实结构，剪切模量明显降低；干湿循环下黏聚力和剪胀率劣化更明显，内摩擦角的劣化受块石粒径影响最大，剪切模量的劣化受块石粒径影响最小；路堤填筑前，对红层土石混合料进行2次崩解处理，以削弱其受降雨-蒸发循环作用的不利影响.     

基于正交设计的路堤稳定影响因素敏感性分析

针对边坡和地基2种路堤稳定主控条件,建立了路堤边坡和路堤地基稳定分析模型,采用正交设计方法研究了对应计算模型的各影响因素主次顺序,讨论了均质边坡条件下影响路堤边坡稳定性的各因素间交互作用.研究表明：路堤边坡稳定影响因素敏感性按内摩擦角、坡高、黏聚力、边坡比依次减小边坡比与内摩擦角、坡高与黏聚力间显著交互作用,取值水平不当会影响各因素的敏感性排序;地基及路堤稳定性主要受地基控制,地基土强度和地坡度是路堤稳定的主要因素.     

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。     

冻融循环作用对桩锚支护深基坑的土体材料强度参数影响试验研究

季节性冻土地区的土材料在冻融循环作用后的强度参数对深基坑支护体系的安全性影响显著。在季节性冻土地区深基坑支护稳定性设计和施工中,考虑冻融循环作用后的土材料抗剪强度具有一定的实际意义。采用直剪试验方法对冻融循环作用前后土材料强度参数进行研究,绘制剪应力与剪切位移关系曲线,抗剪强度与垂直压力关系曲线,结合强度曲线计算得到内摩擦角及黏聚力。分析表明:冻融循环结束后,土体的最大剪应力比冻融循环前降低;土体的抗剪强度参数,内摩擦角在冻融循环作用结束后减小,黏聚力有所增加。     

兰州地区红层泥岩物理力学特性试验

兰州地区红层泥岩形成于干旱、半干旱环境,其矿物成分及物理力学特性与其他地区的红层泥岩存在差异.对G6京藏高速兰海段的红层泥岩进行X射线衍射试验和常规土工试验,分析兰州地区红层泥岩矿物成分及物理力学特性.由于红层泥岩水稳定性极差,又通过UU三轴试验,研究含水率对红层泥岩物理力学特性的影响.研究结果表明:兰州地区红层泥岩属于低液限黏土,其主要矿物成分为:石英石、多水高岭石、石灰石.含水率小于最优含水率时,破坏形式为剪切破坏;含水率大于最优含水率,破坏形式为鼓状破坏.内摩擦角、黏聚力与含水率分别呈对数曲线与二次抛物线关系,随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,内摩擦角减小的幅度更大,究其原因是含水率对黏聚力和内摩擦角的影响机理不同而导致.     

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。     

含水率影响下煤系土边坡稳定性双折减分析

煤系土黏聚力和内摩擦角均受含水率的影响,但两者的变化趋势相差较大,不适于采用传统的单折减系数的强度折减法进行边坡稳定性分析。通过室内试验,得到了不同含水率情况下,煤系土黏聚力和内摩擦角之间的关系,并基于这种关系编写了双折减法程序,对煤系土边坡进行了稳定性分析,为同类型边坡的稳定性监测与控制提供一定的参考。     

木质素改良土抗剪强度参数试验研究

为了提高高液限黏土的工程性能,采用造纸产业副产品木质素对其固化改良,通过直接剪切试验研究了改良土的抗剪强度及其参数指标的变化规律。试验结果表明,随着木质素掺量的增加,改良土的抗剪强度呈现先增大后减小的趋势,木质素掺量为3%时,改良土的抗剪强度最大。改良土的黏聚力与抗剪强度的变化规律类似,也是在木质素掺量为3%时达到最大值,而改良土的内摩擦角则随着木质素掺量的增加而不断增大。随着养护时间的增加,木质素改良土的抗剪强度、粘聚力和内摩擦角都是逐渐增大的,其中内摩擦角的增长幅度尤为明显。