三轴试验技术的探讨

三轴试验的主要用途和目的是测定土的抗剪强度指标和土体应力应变的有关参数.三轴试验根据试验过程中的排水条件分为不固结不排水试验(UU)、固结不排水试验(CU)、固结排水试验(CD)三类.文中阐述了三轴试验的原理及意义,从试样饱和、固结、橡皮膜选取、试验中围压、剪切速率及破坏应变的选择等六个方面,介绍了影响三轴试验的关键技术问题.     

南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征及影响因素分析

以南宁外环膨胀土为对象,开展含低应力条件的不同干密度、不同初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用重塑样、有荷干湿循环作用原状样的饱和慢剪以及重塑样饱和三轴固结排水试验,研究干密度、初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用等因素对其低应力条件下抗剪强度的影响。结果表明:各抗剪强度包线均呈非线性特征,可用广义幂函数很好地拟合;低应力、干密度及初始含水率对饱和慢剪强度的影响显著;试件初始含水率相同时,干密度越大,强度越大;干密度相同时,初始含水率越大,强度也越大;随干湿循环次数的增加,无荷条件下土样的抗剪强度衰减强于有荷条件。     

基于K-G模型的根-土复合体强度特性试验研究

利用GDS应力路径三轴仪,分别对无根素土和不同含根量的根-土复合体分别进行了等向固结试验及不同球应力条件下的等p应力路径三轴排水剪试验。基于K-G模型,探讨了含根量对根-土复合体的体变模量、体应变、剪切模量和剪应变等影响规律。研究表明:随着含根量的增大,根-土复合体的体变模量和剪切模量均得到明显增强,相应的体应变和剪应变均明显减小,并最终导致其抗剪强度得到提高。通过研究揭示了植物根系增强土体的内在机理。研究结果为进一步探索根-土复合体的强度理论奠定了试验基础,也为生态护坡工程中的强度和稳定分析提供了理论依据。     

应力路径对根-土复合体抗剪强度的影响

利用GDS应力路径三轴仪,对无根素土和根-土复合体均进行等向固结和K0固结后,再分别对其进行了普通三轴压缩和减压三轴压缩排水剪切试验。在不同固结方式和不同三轴试验条件下,对比研究了无根素土和根-土复合体的抗剪强度特性受不同应力路径条件的影响。通过研究得到了诸多有益的结论,证明了不同应力路径对根-土复合体的抗剪强度具有不同的影响。通过对试验结果的拟合,得到了可用于描述根-土复合体临界状态曲线的幂函数关系式并确定了相关参数。研究结果为在生态边坡稳定性分析中,获得合理的抗剪强度参数提供了理论基础。     

冻融循环作用下压实粉土的剪切强度性能试验研究

为了探究冻融及含水率对压实粉土抗剪性能的影响,以郑州粉土为研究对象,在不同制样含水率下,对不同冻融循环次数作用下的路基压实粉土进行直接剪切试验。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,抗剪强度及黏聚力呈先降低后趋于稳定态势,其中以首次冻融循环的降幅最为明显;土的内摩擦角随着冻融循环次数的增加出现小幅下降。冻融循环过程中,随着含水率的增大,土的抗剪强度及黏聚力劣化幅度增加,内摩擦角的衰减幅度受含水率的影响不明显。工程建设中,应合理设置路基防排水设施,减少冻融循环作用对土体力学性能的影响。     

内马铁路残坡积土石混合体含石量对抗剪强度影响分析

针对内马铁路二标大量分布的残坡积土石混合体材料抗剪强度易受含石量影响的问题，选取了具有代表性的圆砾和角砾，并配置成不同含石量的试样进行不排水三轴剪切试验，系统研究了砾石含量和形状对土石混合体强度特性的影响规律。试验结果表明:土石混合体砾石含量阈值分别为40%和80%，即含石量小于40%时，土石混合体峰值内摩擦角基本不变，且不受砾石形状影响；含石量由40%增至80%时，土石混合体试样峰值内摩擦角逐渐增大，且角砾试样的大于圆砾；含石量超过80%时，试样峰值内摩擦角缓慢增加，并发现试样峰值抗剪强度有相似的变化规律。     

木质纤维加筋土抗剪强度影响因素试验研究

为研究不同因素对木质纤维加筋土抗剪强度的影响,以黑龙江某工程的粉质黏土为试验对象,通过正交试验,得到了压实度、含水率以及纤维掺量3个因素对木质纤维加筋土抗剪强度的影响。研究结果表明:各个影响因素对土体抗剪强度指标的影响程度的次序为:含水率压实度纤维掺量;通过方差分析,含水率对于木质纤维土的抗剪强度参数的影响最为显著,为主要影响因素,压实度以及纤维掺量对于木质纤维加筋土黏聚力的影响较显著,属于次要影响因素。     

正交设计下同性岩土石混合体变形破坏特征研究

利用正交设计组合的方法,采用由同性岩组成的土石混合体,考虑粒度特征、土性、岩石形状在最佳含水率情况下对土石混合体变形破坏特征的影响,进行室内直剪试验。试验结果表明,土的粘性越强,在同条件下抗剪强度越大且破坏时的剪切位移越大;小颗粒的存在对剪切过程弹塑性阶段的影响显著,土石混合体易出现应变软化;以块石为骨架元素的土石混合体抗剪强度大于以卵石为骨架元素的同类土石混合体的抗剪强度,块石较卵石更有利于土石混合体抗剪强度的发挥;岩石形状不同时,以卵石作为骨架元素的土石混合体的破坏面比块石的破坏面平整,带宽相对较窄,影响深度相对较浅;残余抗剪强度-法向应力近似呈线性关系,随着法向应力的增加而增加;土石混合体的最佳含水率与含石量近似呈线性关系,且随着含石量的增加逐渐减小。     

橡胶颗粒改良膨胀土路基的三轴应力试验研究

为探究橡胶颗粒改良膨胀土路基的抗剪切性能,以南京市江宁区某地的弱-中等膨胀土为试验对象,在不同橡胶掺量和各级围压下进行三轴固结不排水（CU）试验。试验结果表明：随着橡胶掺入量的上升,土体黏聚力呈持续下降趋势,内摩擦角先增大,在10%橡胶掺量时几乎维持不变,而后减小;土体抗剪强度在橡胶掺入量为5%时取得最大值。在掺胶率大于10%时,改良土黏聚力和抗剪强度大幅下降,在应用到膨胀土改良工程时,需要有所考虑。     

福建非饱和花岗岩残积土强度特性的试验研究

为了解非饱和花岗岩残积土强度特性,以福建地区典型花岗岩残积土为例,采用应变控制式三轴仪对3种土样分别进行不同含水量和围压条件下的固结不排水和不固结不排水试验,并探讨了吸力对抗剪强度的贡献。试验结果表明:花岗岩残积土的应力-应变关系为强化型;剪切破坏以轴向应变过大引起的中部鼓出为主,出现剪切破坏的较少;UU试验指标与CU指标大小之间不存在单一的关系;黏粒含量对黏聚力的影响极为显著;吸力强度与非饱和度的倒数之间呈良好的线性关系。     

高含水量对曼谷软土水泥土不排水剪切强度特性的影响

通过开展固结不排水三轴剪切试验,研究了曼谷软土水泥土在高含水量下的固结不排水剪切特性。结果发现:当水泥含量＜10 %时,水泥土处于轻微的超固结或正常固结应力状态,但当水泥含量≥10 %时,则呈现出典型的超固结应力状态;当水泥含量≥10 %时,侧向应力对水泥土的强度影响不大,水泥土的强度受含水量的影响较大;而当水泥含量＜10 %时,水泥土的强度与水泥含量、侧压力均成正比。同时预测了高含水量下养护28天水泥土的三轴固结不排水剪切峰值强度与含水量与水泥含量的比值的经验函数关系。     

水入渗前后重塑红黏土抗剪强度特性研究

基于不固结不排水三轴压缩试验，探究蒸馏水入渗前后不同干密度重塑红黏土的应力-应变关系以及抗剪强度变化，并结合电镜扫描试验和X射线荧光分析试验从微观结构及矿物成分变化角度来分析水入渗对不同干密度重塑红黏土抗剪强度的影响机理。研究结果表明:重塑红黏土应力-应变关系随干密度的增大由应变硬化型逐渐变为应变软化型，水入渗后重塑红黏土达到破坏点时的轴向应变较大；黏聚力随干密度的增大呈指数变化，内摩擦角随干密度增加呈线性变化；水入渗前后土样抗剪强度变化说明水入渗对高干密度重塑红黏土的影响较为明显，微观结构和矿物元素成分变化则说明高干密度可有效保持土样内部结构和减少矿物元素成分的流失。     

含水量对压实粘土的变形及强度性能的影响

通过室内压缩试验和直剪试验,研究了含水量对压实粘土的压缩变形与抗剪强度的影响,并从土体结构与土中基质吸力变化两个方面分析了作用机理。试验表明:随压实含水量增大,粘土的压缩变形增加、抗剪强度降低;粘聚力随压实含水量增加并非单调变化,其曲线形式类似于“”形;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,压缩变形显著增加,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他条件相同时,因饱和引起的压缩变形、抗剪强度和粘聚力损失较大,内摩擦角受浸水饱和的影响较小。     

含砾量对土石混合料力学特性影响离散元模拟

通过开展考虑砾石形状影响的双轴压缩试验离散元模拟,研究含砾量对密实土石混合料力学特性的影响。模拟结果表明:密实试样的应力应变关系表现出先硬化后软化的特征,含砾量越高软化效应越弱。随着含砾量增大,土石混合料的峰值强度呈现先减小再增加后减小的变化趋势,残余强度持续增大,剪缩到剪胀对应的体积应变先缓缓增加后加速减小,剪胀角则呈现减小趋势。通过颗粒移动特征及力链分布分析,发现当含砾量较低时,不能形成砾石骨架结构,含砾量对土石混合料强度影响较弱。     

掘进机黏性渣土结泥饼机制及聚合物改良研究

针对掘进机在黏性地层中施工刀盘结泥饼的问题，以无锡地铁4号线某矩形顶管工程为例，通过添加不同质量的聚合物对不同含水率的渣土进行改良，测试改良前后渣土的黏附强度、不排水抗剪强度及高温环境下渣土的保水能力，并通过液塑限变化分析渣土改良的机制，借助泥饼形成风险分区图评估泥饼形成的风险与改良效果。研究表明： 1）添加聚合物和水对渣土黏附强度有一定影响，增大含水率能显著降低渣土的黏附强度，当渣土含水率为35%~45%时，添加聚合物能有效降低渣土的黏附强度； 2）含水率的增大会降低渣土的不排水抗剪强度，而添加聚合物能有效增强渣土的不排水抗剪强度，当添胶比达到0.15%后增强效果显著； 3）聚合物能提高渣土的液限和保水能力，保证渣土的流塑性满足施工需要； 4）结合泥饼形成风险分区图，比较渣土-金属界面的黏附强度和渣土的不排水抗剪强度，可以综合判断黏性渣土结泥饼的风险和改良效果。     

含水率对级配碎石力学参数的影响性分析

为进一步探明含水状态对路床级配碎石的影响性,对不同含水率的级配碎石试件开展了多组大型静动三轴试验研究。结果表明:荷载条件一定时,细颗粒含量增多可使级配碎石的临界动应力和抗变形能力降低;最优含水率状态下,路床级配碎石在长期动荷载作用下具有较好的动力稳定性,但在饱和及浸泡水状态时,动力稳定性会降低,此时,动力-水耦合作用下易导致路床发生翻浆唧泥病害。     

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。     

粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

为解决川西地区混合土路基压缩变形问题，为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础，针对该地区路基常用混合土，考虑粗颗粒含量影响，进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样，对其分别采用筛分法剔除20，10，5 mm粒径颗粒，制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样，进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况，分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理，确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明：大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响，同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高，在相同竖向荷载下的单位沉降量越小，孔隙比变化越小，压缩模量越大；大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%~45%，土体压缩时，混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时，细颗粒起主要承担作用，土体可压缩性高，此时粗颗粒含量的增加，对于混合土的压缩特性影响不大；当粗颗粒含量超过30%时，粗、细颗粒共同作用，粗颗粒骨架逐渐形成，粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用；当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时，粗颗粒的骨架作用起主要作用，土体可压缩性显著降低；土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响，高岭石含量高的土样，强度较高，但压缩性较低。     

石灰粉煤灰加固低液限粉土性能研究

针对低液限粉土孔隙小、透水性弱、结构性差、含毛细水等导致稳定性差的问题。通过对低液限粉土进行物理、力学性质试验,取得基本的研究参数;通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、抗压回弹模量试验,对石灰粉煤灰加固低液限粉土的稳定性能进行了系统研究,并推荐低液限粉土的最佳稳定加固方案;从物理、化学等方面对其加固机理和影响因素进行研究。试验结果表明：随着石灰粉煤灰掺量的增加,试件各个龄期的无侧限抗压强度不断增加;影响低液限粉土最佳加固方案的因素有粒组含量、土粒级配、塑性指数等;粘粒含量和塑性指数对石灰粉煤灰稳定低液限粉土的稳定效果有显著影响,石灰粉煤灰对粘粒含量高、塑性指数小的低液限粉土的稳定效果相对较好。