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。     

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.      

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。     

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.     

多相土石复合介质电阻率特性的试验研究

在对大量多相土石复合介质试件的电阻率测试试验基础上,分析了土石复合介质土石比、压实特性、含水量等参数对电阻率的影响规律;基于试验数据的统计分析,给出了多相土石复合介质电阻率方程,该方程与Keller非饱和土电阻率方程具有完全相同的结构形式。研究表明:多相土石复合介质电阻率随含水量的增加呈幂函数衰减,随击实次数的增大而减小,随含石量的增大而增大;在相同条件下对电阻率的影响以含水量最为敏感、击实次数和含石量次之;在考虑含石量对土性参数、胶结系数以及饱和度指数的影响后,多相土石复合介质电阻率特性完全可以用Keller非饱和土电阻率方程来描述。     

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。     

各向异性地基中盾构隧道开挖面稳定性分析

将盾构开挖面卸荷引起的主应力轴旋转考虑到"楔形体-棱柱体"极限平衡模型中,基于Casagrande各向异性强度公式,推导得到各向异性地基中盾构开挖面极限支护压力的极限平衡解,最后结合算例分析了各计算参数对极限支护压力的影响。算例分析表明:盾构开挖面极限支护压力随各向异性比的增大而线性减小,在各向异性比小于1时,若不考虑土体强度的各向异性会偏于不安全;在各向异性比大于1时,盾构开挖面极限支护压力随埋深比的增大而先减小后稳定,在各向异性比小于1时,规律则相反,且土体强度各向异性越明显,其变化的幅度越大;盾构开挖面极限支护压力随土体黏聚力的增大而线性减小,随土体内摩擦角的增大而非线性减小。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.      

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。     

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。     

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.     

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...     

水泥掺量对盐渍土的力学性能影响

通过试验对不同掺量的水泥对盐渍土的黏聚力、内摩擦角、无侧限抗压强度的影响进行分析,结果表明：掺加水泥能显著改善盐渍土的力学性能,并且随着水泥掺量的增加,盐渍土的力学性能也逐步提高.     

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.     

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。