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.     

软土地层明挖隧道渗流-卸荷耦合力学特性分析

针对珠三角地区地下水位高、粉细砂地层厚,软土明挖隧道深基坑工程施工开挖过程存在明显渗流-卸荷耦合力学特性等工程技术问题,提出了基于Duncan-Zhang非线性本构模型的基坑工程渗流卸荷耦合力学有限元分析方法,并基于室内GCTS真三轴卸荷力学试验方法获取土体卸荷力学参数与Duncan-Zhang模型参数。在此基础上,利用Midas GTS有限元分析软件,对珠三角某城市下沉式公路隧道施工力学特性进行数值分析模拟,并通过现场施工监测成果验证其合理性。     

寒区湿地软土抗剪强度特征试验研究

针对寒区湿地公路软土地基在路堤填筑分级加载作用下的稳定性问题,为采用理论计算方法研究寒区湿地软土地基稳定性提供必要的计算参数,采集原状土,对寒区湿地两层软土进行三轴试验和直剪试验。研究寒区湿地软土在5个不同固结压力和3个不同固结度下主应力差与轴向应变关系的变化,以及5个不同固结压力和6个固结度下抗剪强度指标和抗剪强度的变化。试验结果表明:采用不排水剪,第1层软土的应力-应变关系呈现典型的加工硬化特征,第2层软土的则接近于理想塑性。在相同的应变下,随着固结压力和固结度的增加偏应力逐渐增大;抗剪强度随固结压力和固结度的增加而增大。粘聚力c在固结度U<20%时,随固结度的增加而减小;固结度U>20%,总体上随固结度的增加而增大。内摩擦角φ随着固结度的增大有所增加,但规律性不很明显。     

张靖皋长江大桥锚碇基础软土夹层蠕变特性试验及分形蠕变模型研究

张靖皋长江大桥锚碇基础位于中国南方临江富水且软土夹层深厚地区。该层软土的蠕变特性对桥梁基础的变形稳定性有着重要的影响，不容忽视。利用GDS应力路径三轴试验系统，采用分别加载方式开展了一系列三轴固结排水剪切蠕变试验，研究了江苏临江软土的蠕变特性。试验结果表明，软土蠕变分为瞬时应变、衰减蠕变及稳定蠕变3个阶段，呈现出典型的非线性蠕变行为且随时间和应力增长表现出稳态蠕变的特征。通过拟合不同应力水平下的试验结果，基于分形导数理论，引入分形黏壶代替传统Abel黏壶，建立了适用于江苏临江地区软土的非线性分形Burgers蠕变模型。相比于传统模型，该分形Burgers模型参数少、精度高、物理意义明确。研究结果对于预测基础变形和制定控制基础变位的措施具有一定意义，可为中国南方沿江地区的工程应用提供参考。     

上海黏土力学特性试验及应用研究

修正剑桥模型是描述黏土弹塑性本构的重要临界状态模型。通过三轴应力路径剪切试验,给出了上海第5层黏土临界状态线斜率。通过K0固结压缩试验以及回弹试验,得到土体的压缩回弹对数体积模量。采用本文重塑土体参数以及原状土参数进行基坑开挖导致的土体位移有限元分析。结果表明,重塑土体参数较原有土体刚度有一定的减小,基坑坡顶位移及底部隆起采用重塑土体参数计算时,结果与原状土相比明显增大。     

K_0固结预处理的不固结不排水三轴试验研究

该文主要进行了不固结不排水三轴试验 (uu试验 )和K0 固结预处理的不固结不排水三轴试验 (K0 uu试验 )的试验研究。对K0 uu试验的应力应变关系曲线进行了归一化分析 ,在此基础上 ,建立了考虑K0 uu试验的非线性弹性本构模型。     

京津城际路基软土及松软土剑桥模型参数优化

京津城际轨道交通工程天津段广泛分布软土,土体含水量大、孔隙比大,在路堤及列车荷载作用下沉降较大.为满足无砟轨道对路基工后沉降的要求,开展了路基工后沉降专项研究.文中在修正剑桥模型基础上,从三轴试验中得到试验曲线,为剑桥模型提供必要的参数.通过改造三轴仪进行K30固结试验,并与普通三轴试验数据综合分析,提高了试验精度并优化了模型参数,为剑桥模型在高速铁路路基工后沉降计算方面的研究提供了可靠的参数.     

天津地区海相软土的固结特性分析

对天津附近软土,进行了高压固结和一般固结试验,探讨了原状和重塑软土的主次固结变形特性,研究了软土的固结系数,固结压力、孔隙比、压缩指数分别对次固结系数的影响关系.结果表明:根据软土在固结过程中的沉降量与时间关系曲线可确定主次固结界限.在同一固结压力下,原状土的主次固结系数均要大于重塑土.每级加载持续时间长的一般固结试验得到的次固结系数值要小于时间短的高压固结得到的Cα值.次固结系数与孔隙比呈反向关系,孔隙比e与次固结系数Cα满足四次多项式关系.在高压固结试验中,压缩指数与次固结系数大体满足线性关系,原状软土Cα与压缩指数Cc的比值近似为0.019 4, 重塑软土Cα与Cα的比值近似为0.0210.     

堆石坝砾石土心墙料大型三轴试验研究

对一心墙堆石坝砾石土心墙料进行了σ3=C应力路径下饱和固结排水和饱和固结不排水大型三轴剪切试验,对砾石土心墙料的应力应变特性进行了研究,并进行了非线性弹性邓肯一张E-B模型研究,模型参数与试验参数能够较好拟合。     

盾构施工扰动下软土的不同应力路径试验研究

依托上海地铁12号线与13号线盾构开挖工程,根据盾构施工周边不同区域内土体的扰动特点,通过一系列不同应力路径下上海第5层软土固结不排水三轴试验,分析比较了盾构施工扰动引起的软土中孔压、应力状态变化关系。结果表明:不同应力路径下土体孔压在小应变范围内,很快发生明显变化,应变增大后,孔压稳定。相比压缩应力路径下的土体强度,拉伸路径下的强度较小,同时不同应力路径下的土体屈服时应变均较小。     

逐级改变计算参数下道路软土地基变形与稳定性研究

为使软基在分级加载排水固结过程中变形与稳定性的计算方法更加接近于工程实际，采用压缩固结与剪切试验的方法，得到抗剪强度指标及压缩模量随固结压力、固结度的变化规律；依据分级加载固结度理论，采用逐级改变计算参数的方法，得到相对于满载各加载阶段的固结度；建立起逐级改变计算参数的有限元模型，预测软土地基的变形与稳定性。研究结果表明：采用逐级改变计算参数模型所得到的变形量与实测结果更接近，在预压末期沉降偏差不超过3.0 cm;随填土高度的增加，安全系数先减小后增大，潜在滑裂面呈现收缩趋势。研究成果可为开展这方面的研究工作和软基设计提供依据。     

干密度对海相及河相软土邓肯—张模型参数的影响

通过三轴排水剪试验研究了海相及河相软土的工程特性,并将试验结果用邓肯-张模型进行整理分析,获得了海相及河相软土的邓肯-张模型参数随干密度的变化规律。试验结果表明,随着干密度增大,海相及河相软土的粘聚力和内部摩擦角都有增大的趋势,切线弹性模量和切线体积模量均随着干密度的增加而增大。     

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。     

循环荷载作用下软土动力特性试验研究

为研究循环荷载作用引起的软土动力特性变化及由此导致的地基承载力不足等问题,以营口软土为研究对象,通过动三轴试验,研究了动应力幅值、固结围压、固结比、振动频率和振动次数对软土动力特性的影响.试验结果表明:营口软土具有明显的结构性,其动应变-振动次数(εd-lg N)曲线和动骨干曲线存在明显的应变转折点,超过此应变转折点后,土体变形迅速增加;动强度随固结围压的增加而增大,固结比和振动频率对软土动强度的影响却并非简单的一致增大或减小;动弹性模量随固结围压、固结比和振动频率的增加而增大,而动阻尼比则随着固结围压和固结比的增加而减小,随振动频率的增加而增大.     

干密度对海相及河相软土邓肯-张模型参数的影响

通过三轴排水剪试验研究了海相及河相软土的工程特性,并将试验结果用邓肯-张模型进行整理分析,获得了海相及河相软土的邓肯-张模型参数随干密度的变化规律.试验结果表明,随着干密度增大,海相及河相软土的粘聚力和内部摩擦角都有增大的趋势,切线弹性模量和切线体积模量均随着干密度的增加而增大.     

基于时间硬化蠕变模型的淤泥质土室内蠕变试验回归分析研究

将普通三轴剪切试验仪器改装成由应变控制的三轴剪切蠕变仪,对淤泥质土样进行室内三轴固结不排水蠕变试验,获得土样在不同围压和偏应力下的分别加载蠕变曲线、应力-应变等时曲线等,体现了淤泥质土显著的非线性蠕变特性。采用时间硬化蠕变模型对试验数据回归分析,回归曲线能较好拟合室内蠕变试验成果,结果表明该模型能够较好描述依托工程淤泥质土的蠕变特性,为数值模拟提供了蠕变参数。     

固结度与加载方式对软土抗剪强度的影响

在软土地基上修筑高速公路路堤的过程中,路基土抗剪强度指标的变化与路堤填筑时间和方式密切相关,考虑其间关系可以获得更安全、经济的填筑方法。本文通过大量室内固结、直剪试验,探讨不同固结压力作用下,抗剪强度指标c、φ随固结度U的变化规律。研究一次性加载与逐级稳定加载对抗剪强度指标随固结度变化规律的影响,给出了固结度与抗剪强度指标之间的拟合公式,结果对软土路基的安全填筑具有一定的指导意义。     

基于有限元分析的油库储油罐软土地基不均匀下沉数值模拟

油库储油罐所处的软土地基在外界因素干扰下易出现不均匀沉降问题,导致油库储油罐罐体变形、位移等问题,为此提出基于有限元分析的油库储油罐软土地基不均匀下沉数值模拟。根据油库储油罐软土孔隙水、土粒、天然土体等的孔隙率,分析油库储油罐软土地基固结沉降的影响因素,获取油库储油罐软土地基沉降的平均固结度；根据有限元分析方法以及虎克定律,分析油库储油罐软土地基的非线性特征,确定油库储油罐软土地基在不同状况下应力的确定；采用ANSYS软件构建油库储油罐软土地基模型,分析油库储油罐软土地基不均匀下沉情况。仿真模拟表明,当施加荷载时,油库储油罐底板中心以及整体沉降逐步提升；初始加载时,地基土外力作用造成超孔隙水压力高于地基附加应力,储油罐一次加载的外力作用大于分级加载,分级加载可降低软土地基不均匀下沉情况。     

上海软土小应变刚度的高精度试验研究

通过对土体小应变研究这一热点问题进行了简要的概述,指出土体小应变特性对岩土工程的重要性。通过高精度的三轴试验装置,完整地测试了上海软粘土在典型应力路径条件下的土体小应变刚度曲线,表明上海软土具有明显的小应变特性。其研究意义在于为上海等软土地区城市地铁基坑、隧道工程和桩基工程的变形分析参数的进一步合理选取提供了一定依据。     

不同应力路径下黏性土的力学特性研究

对上海地区⑤1层软黏土进行了常规三轴、减压三轴试验，以研究考虑不同应力路径的力学特性。分析了初始固结状态对软黏土应力路径的影响，比较了不同应力路径下土体的应力-应变关系特征和孔隙水压力变化规律，计算了土体抗剪强度指标。研究结果表明，应力路径对土的峰值强度、孔压、有效应力路径等特性影响很大，软粘土的应力-应变关系具明显的非线性,且基本呈应变硬化型；常规三轴试验中孔隙水压力为正值，减压三轴试验中总体为负值；初始固结状态对黏土的抗剪强度有一定的影响，且影响主要来自对黏聚力值上，对内摩擦角值影响较小。