炭质泥岩-土分层路堤在浸水条件下的渗流及变形特征试验

为研究浸水条件下炭质泥岩-土分层填筑路堤的含水特征与变形规律,开展模拟路堤边坡外水位升高的室内模型试验。分别采用含水率测试仪与陶瓷张力计测定坡体不同位置的含水率及孔隙水压力;采用土压力盒测定坡体前端不同深度处推力;采用千分表测定坡顶的竖直及水平位移。研究结果表明:浸水条件下路堤内各测点的含水率变化可描述为基本不变、快速升高、基本稳定3个阶段,响应时间与到坡面的水平距离成正比;孔隙水压力变化规律表现为含水率增大的同时,孔隙水压力也在增大,当含水率达到饱和含水率时,孔隙水压力也将大于或等于0kPa;坡前推力在浸水初期略微减小,浸水后期明显增大,坡体表层附近坡前推力大于坡体底部土层;路堤在水平方向的位移表现为先向坡内方向发展,后向坡外方向不断增大,竖直方向的变形表现为向下不断增大;坡外水体在渗入路堤的过程中遵循由外向内与由下往上相结合的顺序,浸润线在炭质泥岩中的移动速率大于粉质黏土中的移动速率。     

不同因素影响下粉砂质泥岩水分迁移试验

为研究不同因素影响下粉砂质泥岩的水分迁移规律，采用自制的泥岩水分迁移室内模型开展粉砂质泥岩的水分迁移试验，分析其在不同积水厚度、岩石干密度、入渗方向下的累积入渗量、入渗率时程曲线及含水率分布规律。结果表明：粉砂质泥岩累积入渗量-时间曲线先增大后趋于平缓，入渗率则随时间递减并趋于0；积水厚度对粉砂质泥岩累积入渗量的影响主要体现在入渗初期；岩石干密度越大，累积入渗量-时间曲线趋于平缓所需的时间越长；相同入渗时间下，竖向下渗、水平入渗及竖向上渗方向下的累积入渗量依次降低；粉砂质泥岩非饱和入渗时，含水率-时间曲线整体出现先增长后稳定的趋势，可划分为初始稳定期、快速增长期、低速增长期、稳定期4个变化阶段，且4个阶段的持续时间随距入渗面的距离而变化；积水厚度、岩石干密度及入渗方向均对粉砂质泥岩的水分迁移速率或水分迁移量产生影响，进而影响其含水率分布。研究结果可为分析粉砂质泥岩边坡的水分迁移规律及稳定性提供一定的参考依据。     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

山西省朔州环城高速公路粉土的CBR试验研究

以山西3种典型粉土为研究对象,通过重型击实试验,研究了击实次数、含水率、浸水条件及粉粒含量对粉土CBR的影响规律。结果表明:增大击实次数可有效增加粉土CBR,随含水率增长,粉土浸水CBR曲线呈抛物线的变化规律,而不浸水CBR曲线呈倒“S”的变化规律;随粉粒含量增大,最大浸水CBR值降低,浸水CBR受含水率的影响越大,水稳定性越差。     

不同含水率重塑黄土变形特性分析

采用侧限压缩固结仪,对相同干密度、不同含水率的重塑黄土(Q3)进行压缩固结试验。借鉴原状黄土湿陷性的研究方法,分析了含水率对于重塑黄土的变形影响。结果表明:在给定应力水平下,土样的最终应变随着含水率的增大而增大。在给定含水率下,土样的最终应变随着应力的增大而增大。重塑黄土仍具有较大的湿陷性,在给定的应力作用下,随着含水率的增加,湿陷系数呈线性减小。     

基于现场实测的冻土区公路路基温湿度演变规律及关联性研究

利用传感器对新疆北部某冻土地区公路路基路面的温湿度进行实测研究,探讨最低温度、冻结深度等参数的变化规律,并对温度与湿度的相关性进行分析。研究结果表明:路基路面温度存在周期性变化规律,而变化周期随着深度增加而延长,当深度>140 cm时,温度仅存在年度变化周期;最低温度随着深度的增加而上升,0℃以下持续时间、平均降温速率、平均升温速率均随着深度的增加而减少,平均降温速率与最低温度之间存在抛物线关系,平均升温速率与最低温度之间存在线性关系;当温度跨越0℃时,土中含水率会发生突变,路基土中未冻水含量与负温度绝对值呈半对数关系,且受到初始含水率的影响。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土膨胀特性试验研究

以肯尼亚蒙巴萨地区典型膨胀土为研究对象，进行了室内无荷载和有荷载条件下的膨胀率试验，探究了膨胀土膨胀特性与初始含水率、干密度及上部荷载的关系。结果表明:该试样的膨胀变形可分为膨胀加速、膨胀衰减和膨胀稳定三个阶段；膨胀速率和膨胀稳定量与干密度和初始含水率密切相关。在无荷载试验条件下，随着干密度和初始含水率的增加，膨胀率基本呈线性变化趋势；在有荷载试验条件下，上部荷载会对膨胀土的膨胀有显著的抑制作用；膨胀土膨胀率随上部荷载的增加呈线性关系降低。     

含黏土封层泥岩路堤含水率变化规律及预估模型

在泥岩路堤修筑过程中为降低降雨入渗对泥岩路堤影响,根据持续降雨入渗模型计算比较了路堤表层铺设粉土封层、黏土封层的阻渗效果,进行室内试验定量分析了相同降雨条件下黏土封层、降雨后晾晒时间、泥岩风化程度、黏土封层厚度、路堤深度5种因素对泥岩路堤含水率的影响,依据灰理论计算了各因素与路堤含水率的关联度排序,统计回归提出泥岩路堤含水率预估模型。研究结果表明:黏土封层的铺设能明显降低路堤表层降雨入渗速率,削弱泥岩风化程度和晾晒时间对路堤含水率的影响,具有较好的阻渗作用;各因素对路堤含水率的影响程度排序为:黏土封层厚度、路堤深度、晾晒时间、风化程度。黏土封层的最佳铺设厚度随降雨强度的增大而增大,一般推荐厚度以20 cm为宜;根据预估公式反算出雨后泥岩路堤拥有最佳施工含水率的层位。推荐翻挖至该层位后再恢复施工,节约工程量和时间。经试验路检测及统计分析知,中等降雨强度条件下,泥岩路堤含水率预估值与实测值相对误差较小且满足工程要求。本研究成果不仅对安徽地区泥岩路堤修筑具有工程指导意义,非安徽地区的泥岩路堤修筑亦可参考本研究的规律和结论。     

浸水状态下湿陷性黄土场地螺旋灌注桩负摩阻力与土体湿陷规律试验

为深入揭示大厚度黄土地区黄土湿陷特征、水分入渗规律、湿陷范围以及黄土湿陷对长螺旋灌注桩与双向螺旋挤土灌注桩负摩阻力变化的影响等问题,在兰州榆中大厚度湿陷性黄土场地进行了4组双向螺旋挤土灌注桩与2组长螺旋灌注桩浸水载荷试验。试验结果表明:浸水试坑内与试坑外浅标点的湿陷沉降量与时间变化规律基本一致;土体湿陷具有明显的阶段性,并非整体一次完成;土体在不同深度处发生湿陷的时间、湿陷总量各不相同,且深标点整体的湿陷沉降较浅标点发生更加充分;径向与竖向水分入渗速率整体呈函数型衰减,竖向入渗速率是径向的1.5~3.0倍,提出了通过水分入渗速率确定湿陷范围的计算方法,并与试验结果进行对比;土体湿陷竖向深度在24 m范围内,径向在10 m范围内,建议湿陷性黄土地基处理时将竖向24 m、径向10 m作为参考范围;同一工况下双向螺旋挤土灌注桩受到的负摩阻力明显大于长螺旋灌注桩,确定双向螺旋挤土灌注桩桩侧负摩阻力大小时,应将距离桩心0.75D为半径的圆周范围内丧失湿陷性的土体考虑进去,且受力面积按1.5倍桩侧表面积等效放大。     

不同初始状态下粉土强度的影响因素分析

粉土路基强度受多因素制约,具有难碾压、易失水、水稳定性差等特点。为揭示各因素影响下不同初始状态的粉土强度变化规律,选取3种不同粉粒含量的粉土制备不同击实次数、不同含水率条件下的标准试件,分别进行浸水CBR试验和不浸水CBR试验。研究结果表明:随着初始含水率的增加,浸水CBR呈抛物线变化规律,不浸水CBR呈"倒S"变化规律;当初始含水率小于wopt+1%时,增大击实功可有效提高浸水CBR值和不浸水CBR值,大于wopt+1%时无明显影响;粉土试件浸水后,CBR衰减幅度受初始含水率影响较大,初始含水率小时衰减幅度最大,随着初始含水率的增大,CBR衰减幅度逐渐减小;初始含水率小于wopt+1%时,粉粒含量越多,浸水CBR值越小,大于wopt+1%时无明显影响;初始含水率在(wopt-1%,wopt+1%)时,粉粒含量越多,不浸水CBR值越小,超出该范围后无明显影响;当初始含水率小于wopt+1%时,浸水CBR与孔隙率Va具有良好的幂函数回归关系;含水率wopt+1%可以作为粉土水稳定性、线膨胀率变化的分界点。     

考虑降雨入渗影响的边坡稳定性数值分析

根据云南祥临公路地质特点、气象条件与工程设计,用有限差分法软件建立了二维边坡非饱和渗流稳定性分析模型,运用水气两相流-应力耦合计算方法进行了考虑降雨入渗影响的边坡稳定性计算.并用强度折减法确定了边坡滑移面以及安全系数.结果表明:边坡土体内孔隙水影响区域随着降雨强度和持时的增加而逐渐增大;降雨入渗浸润过程中气相向边坡内非饱和区域流动;随着降雨入渗持时和强度的增加,边坡滑动破坏面有向浅层移动的趋势,且安全系数逐渐减小.     

降雨入渗对黄土边坡破坏面的形成及滑动机理研究

以甘肃一黄土滑坡为例,将流固耦合理论引入边坡的稳定分析,结合数值分析软件FLAC,研究了边坡在不同降雨入渗深度下位移、速率的变化情况以及边坡破坏场的发展规律,提出了以位移和速率为标准的边坡稳定性评价方法。结果表明:随着降雨的入渗,位移和速率有不断增大的趋势,降雨入渗4m后,位移和速率显著增大,边坡破坏面处于贯通状态,坡体达到临界滑动速率,直至推动整个坡体向下滑动而形成推移式滑坡。     

多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析

为了分析多层结构土质边坡在不同降雨条件下的渗流过程以及稳定性变化规律,基于降雨入渗机理以及均质土体降雨入渗深度理论计算公式,提出了多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性计算方法,利用该计算方法分析不同降雨条件下雨水的入渗深度,同时应用数值分析方法计算多层结构土质边坡降雨入渗深度及其稳定性。研究结果表明:建立的降雨强度与降雨时间共同影响下的多层结构土质边坡雨水入渗深度理论计算公式的计算结果与数值分析得到的结果基本一致,表明该公式能较好地反应多层结构土层边坡降雨入渗过程;降雨入渗过程中靠近坡面的土层体积含水率、孔隙水压力增长速度较快,并且在土层交界面处,土层体积含水率、孔隙水压力变化幅度比较大,且靠近坡面的土层体积含水率首先达到饱和状态,随后第2层土体的含水率也逐渐达到饱和状态;降雨入渗过程中边坡安全系数随着降雨入渗深度的增加而不断降低,并且在湿润锋到达土层分界面时,安全系数有突变现象,由于不同土层之间渗透系数的差异性,使得雨水在土层分界面处易形成平行于坡面的渗流,进而导致边坡安全系数出现较大范围的波动,此时边坡最容易发生失稳破坏。     

浸水高路堤稳定性试验研究

以丰都县丰中路34 m浸水高路堤为原型,在室内用模型试验研究了浸水高路堤的变形特性及影响浸水高路堤稳定性的因素.研究结果表明:路堤在浸水情况下的变形要比不浸水时显著.浸水路堤的竖向位移值由路堤顶面至下逐渐减小;而侧向位移值随着路堤深度的增加先增加后减小,在填土层高度的1/4～1/3处达到最大值.加筋能有效地减小浸水高填方路堤的侧向位移和竖向位移,是提高浸水路堤整体稳定性的有效措施.     

强降雨条件下弃土场边坡稳定性历程分析

基于饱和非饱和理论,在Geo-Studio数值模拟的基础上分析了整个降雨历时过程中,不同降雨强度条件下,山区弃土场边坡内部渗流、降雨入渗速率和边坡稳定性的变化规律。结果表明:降雨入渗过程中,坡表部分区域迅速饱和,弃土场边坡内部存在低孔隙水压力的非饱和区;在降雨的初始阶段,降雨入渗速率主要受坡表土体渗透系数的制约,随着坡表土体饱和度的增加,降雨强度逐渐转变为影响降雨入渗速率的主导因素;边坡稳定性系数在整个降雨过程中呈现先减小后增大的趋势,但边坡最危险时刻出现在降雨结束后的2～6h时间段,并非通常认为的降雨过程中;当降雨强度达到一定值时,边坡稳定性系数在降雨过程中会出现一个小幅的增加。     

负载条件下纤维加筋土单根纤维拉拔特征及性能

为探究负载条件下纤维拉拔特征及性能,通过自制试验仪器,对不同纤维长度(1 cm、2 cm、3 cm、4 cm)和负载应力(100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa)条件下的纤维进行了拉拔试验.试验结果表明:(1)负载条件下,纤维拉拔全过程分为3个阶段(线性阶段、屈服阶段、软化阶段),拉拔过程连续无明显拉拔力突变情况;(2)随着拉拔位移的增加,线性阶段拉拔力线性增加,软化阶段拉拔力线性下降,拉拔力在线性阶段的增长速率显著大于软化阶段的下降速率;(3)线性阶段拉拔力的增长速率受负载应力和纤维长度变化的影响较小,软化阶段拉拔力的下降速率显著受到负载应力和纤维长度的影响,负载应力越大,下降越快,纤维长度越大,下降越慢;(4)峰值拉拔力随着负载应力和纤维长度的增加而增加,纤维-土界面抗剪强度随着负载应力的增加而增加,随着纤维长度的增加而降低.纤维在土中的拉拔特征和性能同时受到纤维长度和负载应力的影响,负载应力增强了纤维-土的界面相互作用,纤维长度会削弱纤维-土的界面相互作用.     

降雨作用下裂隙红黏土边坡渗流特征与冲刷模式

针对降雨作用下裂隙红黏土边坡失稳破坏问题，开展红黏土边坡裂隙演化、降雨入渗及冲刷模型试验，提出基于图像摄影识别技术的边坡裂隙特征及含水率分布定量表征方法，揭示红黏土边坡裂隙演化规律，分析裂隙发育程度与降雨强度对红黏土边坡渗流特征与冲刷模式的影响。结果表明：干燥作用下红黏土边坡表面裂隙发育，其中坡面裂隙发育最强烈，其最大裂隙平均宽度为4.1 mm，最大裂隙深度为7.7 cm，最大裂隙率为10.4%，但坡底子裂隙和分支裂隙发育最充分，且主裂隙最先出现于远离坡面处；降雨作用下，雨水极易沿坡表裂隙形成优势流迅速渗入边坡内部，使边坡含水率增加且呈不均匀分布，出现局部暂态饱和区；裂隙发育程度和降雨强度的增强均会提高前期降雨入渗速率，并增加最终降雨入渗深度，其中坡底处入渗深度最大；极端降雨对裂隙红黏土边坡冲刷作用明显，造成坡面松散层流失，坡底显现冲刷痕迹，坡脚局部发生滑动。基于图像摄影识别技术定量分析边坡含水率分布的方法简单有效，研究成果可为裂隙性红黏土边坡灾害防治提供参考。     

降雨条件下红粘土路基水分运移数值分析

依据非饱和土降雨渗流理论,结合实测红粘土土水特征参数,利用有限元分析软件,模拟红粘土路基饱和-非饱和降雨入渗下含水率和压力水头动态变化规律,分析降雨强度、土体渗透性系数变化对路基内部渗流场变化影响机理.分析结果表明:红粘土路基降雨人渗情况下路基土降雨影响饱和区深度一般为2～3 m,随着降雨历时增加,土坡饱和区扩大,对低...     

膨胀土地基浸水膨胀变形模型试验研究

通过10 m×2.5 m×4.1 m(长宽高)的大型模型试验,研究了深层浸水条件下膨胀土地基膨胀变形和含水率变化规律,进行了含水率、表面隆起、深层隆起等测试。试验结果表明,土体干密度和上覆荷载对膨胀变形和含水率变化影响较大,土体含水率的变化可分为起始、突变、稳定3个阶段;上覆荷载越大,土体表面隆起越小,表明上覆荷载能有效抑制膨胀土膨胀变形;膨胀土地基可划分为压密区、中性区和膨胀区3个变形特征区,或3个区的组合,变形区的高度不仅与外加压力值有关,且与基础大小和形状有关。研究结果对膨胀土路基的设计和施工具有重要的理论和工程实际意义。     

含水率对坡积体路基填料剪切特性影响试验研究

坡积体是由坡面细流的侵蚀、搬运和沉积作用形成的一种土石混合体，含水率对其力学强度特性有重要影响。以陕西汉中略阳坡积体为研究对象，通过大型直剪试验分析坡积体重塑样在不同含水率条件下的应力应变特性、剪切"跳跃"特性、体积应变特性及抗剪强度参数变化规律。调研结果表明：略阳地区坡积体具有分布广、规模大、成因和结构构造复杂等分布特征，物质组成、结构构造和降雨是影响其工程特性的主要因素。室内大型直剪试验结果表明：含水率较低试样的应力-应变曲线可分为线弹性、局部剪切和剪切破坏3个阶段，而含水率较高试样只有前2个剪切阶段；低含水率试样的剪切"跳跃"现象主要发生在剪切初期，高含水率试样主要发生在剪切后期；低含水率试样在低应力下整体表现为剪胀，随着正应力的增加，剪胀量变小，而高含水率试样则表现为剪缩；高应力条件下试样全部表现为剪缩，且剪缩量随着含水率的增加而增大；剪切试样的抗剪强度整体上都是随着含水率的增大而降低，但降低幅度不大；试样的抗剪强度参数用内摩擦角和"等效黏聚力"表征，"等效黏聚力"随着含水率的增加先增大后减小，而内摩擦角则先减小后增大；土石混合填料抗剪强度曲线呈双线性变化。