干湿循环作用下银川地区重塑粉质黏土强度劣化试验研究

地处黄河冲积、湖积平原的银川地区,粉质黏土分布广泛,为探讨干湿交替环境对粉质黏土强度劣化规律,选取银川地区典型粉质黏土,制作不同压实度和饱和度的重塑土样,进行了不同干湿循环次数和不同围压下的不固结不排水三轴试验。分析了应力应变曲线形式、峰值应力、抗剪强度指标的试验数据。结果表明:(1)干湿循环作用改变土体应力应变曲线形式,随干湿循环进程的发展,其形式由应变硬化型过渡为应变软化型,且3次干湿循环后,软化程度逐渐增大;(2)干湿循环前期、末期峰值应力在高饱和度下衰减较快,干湿循环中期峰值应力在低饱和度下衰减较快,并且认为干湿循环作用对不同压实度、不同饱和度及不同围压下土体具有归一特性;(3)干湿循环后,黏聚力与内摩擦角均发生劣化,但黏聚力劣化程度较内摩擦角更大;干湿循环前期黏聚力在高饱和度下劣化较大,干湿中期、末期在低饱和度下劣化较大,且黏聚力随干湿循环次数的劣化规律在低饱和度下符合线性回归,高饱和度下符合二次曲线回归,相关性较好。     

干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验

为探究库水位周期性涨落条件下,库岸边坡消落区岩体的强度劣化特性及损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,通过干湿循环试验模拟库岸边坡岩体的实际赋存环境,以常规单轴、三轴试验为手段,开展干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验研究,分析干湿循环作用下红砂岩波速等特性的演化规律,定量分析了干湿循环作用对红砂岩强度主要力学参数的影响,并提出了基于黏聚力的损伤变量。结果表明：随干湿循环作用次数的增多,红砂岩的波速逐渐减小,孔隙率逐渐增大,减小和增大的趋势呈现出明显的三阶段特征,红砂岩单轴强度也逐渐减小,对应的峰值应变逐渐增大,其破坏形式为脆性破坏;以波速计算的红砂岩损伤变量表明,损伤变量随干湿循环次数的增多呈非线性增大趋势,可采用幂函数拟合;干湿循环作用下红砂岩黏聚力显著减小,而摩擦角变化不明显,干湿循环作用主要通过弱化黏聚力造成红砂岩单轴强度的降低,单轴抗压强度降低百分比η_1N与黏聚力降低百分比η_2N呈显著非线性对应关系;提出了基于黏聚力衰减的新损伤变量,并通过与波速损伤变量的计算值和试验值的对比验证了该损伤变量指标的合理性。     

干湿循环作用下石膏质岩宏细观劣化特性研究

针对石膏质岩在干湿循环作用下的劣化问题,以湖北巴东十字垭隧道附近嘉陵江组地层的石膏质岩作为研究对象,结合室内试验和二维颗粒流数值模拟(PFC~(2D)),研究了干湿循环作用下石膏质岩的宏细观劣化特性。结果表明:(1)石膏质岩的力学参数随干湿循环呈减小趋势,干湿循环作用对各力学参数的劣化效应排序为:弹性模量抗拉强度单轴抗压强度内聚力内摩擦角。(2)二维颗粒流方法能够比较准确的模拟石膏质岩的力学性质。(3)围压和干湿循环次数对石膏质细观破坏特征都存在影响。随围压的增大,细观黏结间隙和细观剪裂纹的分布由"集中"趋于"分散"。随干湿循环次数的增加,细观黏结间隙和细观剪裂纹的分布则由"分散"趋于"集中"。     

干湿循环下压实红黏土三轴试验

以余庆-凯里高速公路12标土样为研究对象,采用三轴试验研究了两种干湿循环方式(先干后湿和先湿后干)对压实红黏土抗剪强度指标的变化规律,并对干湿循环下边坡稳定性计算参数进行了探讨。研究结果表明,干湿循环作用显著降低了压实红黏土的抗剪强度指标,其中第一次衰减幅度很大,但经过一定次数的干湿循环作用后,强度指标趋于稳定状态。干湿循环对压实红黏土黏聚力的影响比内摩擦角影响要大。不同的干湿循环路径对压实红黏土抗剪强度指标影响的规律基本一致,但是先湿后干条件下压实红黏土抗剪强度指标比先干后湿要大。干湿循环下边坡稳定性计算参数取值建议采用长期强度指标值,黏聚力稳定值未经循环值的45%~55%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~65%。研究结果更好地为红黏土地区工程建设提供技术依据。     

冻融循环对含碎石黏土抗剪强度参数的影响研究

以炉霍G317国道山坡上的含碎石黏土为研究对象,通过室内冻融循环试验,对不同干密度、含水量、冻融循环次数下的试样进行常规土力学试验,分析冻融循环前后土体对抗剪强度参数的影响。试验结果表明:随着冻融次数的增多,含水量为16.7%和21.4%的试样黏聚力增大,内摩擦角减小,而含水量为19.0%的试样则是黏聚力减小,内摩擦角增大;在相同的冻融次数下,不同含水量的试样内摩擦角均随着干密度的增大而增大,而黏聚力则相反;不同干密度的试样黏聚力和内摩擦角均随着含水量的增大而减小。     

不同干湿循环路径下Q2原状黄土强度与微观结构演化试验

为探明不同干湿循环路径对Q₂原状黄土宏观强度和微观结构的影响,考虑地下黄土赋存环境,开展了3种干湿循环路径下的三轴剪切试验、核磁共振测试和扫描电镜试验,分析了Q₂原状黄土强度、微观孔隙分布和土颗粒结构的演化规律与特征,并结合矿物成分变化探讨了相互之间的影响关系。研究结果表明：不同干湿循环路径下,宏观参数-黏聚力与微观参数-孔隙分布、孔隙和土颗粒平均直径均表现出不同程度的劣化效应,参数衰减趋势完全一致,即干湿循环幅度越大,上限含水率越高,衰减越严重,劣化效应越明显。宏观参数-内摩擦角与微观参数-孔隙和土颗粒结构演化特征相似,即内摩擦角小幅波动,孔隙与土颗粒的形态、结构复杂度和排列有序性基本稳定。考虑干湿循环幅度、上限含水率和循环次数3种参数,构建了微观孔隙劣化特征函数,解释了不同干湿循环路径下的孔隙劣化特征,揭示了Q₂原状黄土微观孔隙损伤劣化两阶段发展规律,即波动式损伤积累上升阶段和损伤劣化稳定阶段。相关研究成果可为不同循环路径下的原状黄土宏微观劣化认知提供有益参考。     

干湿循环下吸附结合水对高液限土抗剪强度的影响

为确定高液限土发生浅层滑坡是否与干湿循环条件下吸附结合水能力变化有关,选取湖北安猇(安福寺-猇亭)一级公路高液限土为研究对象,通过扫描电镜、基本土性和直剪试验,利用容量瓶法测得不同干湿循环条件下土样吸附的结合水含量,用直剪法测得不同循环条件下土样粘聚力和内摩擦角的变化,采用塑限表征干湿循环对土样抗剪强度的衰减程度。结果表明,土样从干燥到完成吸附结合水的过程需15 d,随着干湿循环次数的增加,土样吸附结合水的含量逐渐下降,由最初的24.8%衰减到16.2%;不同干湿循环条件下,土样的粘聚力和内摩擦角逐渐下降,粘聚力衰减较明显;经过6次干湿循环后,边坡会发生浅层滑塌,实际情况也是如此,干湿循环通过影响吸附结合水的能力影响土样粘聚力,粘聚力降低是发生边坡失稳的主要原因。     

干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙发育规律及强度特性

由于炭质泥岩遇水易风化、强度低、变形大，干湿循环作用下炭质泥岩路堤易形成纵横交错的裂隙网络，加速路堤边坡失稳。为分析干湿循环作用下预崩解炭质泥岩裂隙演化规律与强度特性，通过制备较大尺寸预崩解炭质泥岩试样，开展室外裂隙演化原位试验及裂隙试样直剪试验，实时拍摄不同干湿循环次数下试样裂隙扩展图像，并基于裂隙图像特征参数对各阶段裂隙特征进行定量化描述，进而构建预崩解炭质泥岩的抗剪强度与裂隙参数关系模型。研究结果表明：预崩解炭质泥岩裂隙数量、裂隙最大长度及裂隙率等裂隙参数均随干湿循环次数分为迅速增长、缓慢增长、趋于平缓3个阶段；各因素对裂隙发育影响程度由强至弱依次为初始含水率、干密度、干湿循环次数；含裂隙试样剪切时遇到裂隙剪切应力会发生暂时性衰退，不同裂隙参数试样的黏聚力变化显著，而内摩擦角变化甚微，内摩擦角变化主要取决于土体干密度的变化，而黏聚力变化取决于初始含水率，抗剪强度主要与黏聚力相关联。为研究土体抗剪强度与裂隙参数的关系，拟合得到了裂隙率与黏聚力的指数关系模型，发现其拟合变化曲线呈凹形的抛物线变化，其抛物线分急剧降低和趋于稳定2个阶段。研究成果可为预崩解炭质泥岩路堤工程施工及稳定性分析提供参考。     

干湿循环条件下衢州地区强风化泥岩边坡稳定性分析

由于越来越多的山岭地带开始修建高速公路,裸露的泥岩路堑边坡在干湿循环作用下会发生强度劣化并进一步导致边坡失稳。文中以浙江衢州地区杭新景(杭州—新安江—景德镇)高速公路七里连接线为例,分析泥岩路堑边坡在干湿循环作用下的稳定性变化规律,结果显示,随着干湿循环次数的增加,泥岩边坡的粘聚力与内摩擦角均呈线性下降,稳定性逐渐降低,且潜在滑移面逐渐向边坡内部推进。     

干湿循环下石灰改良膨胀土特性研究

为研究干湿循环下石灰改良膨胀土特性，进行了击实试验、自由膨胀率试验、裂隙发育试验及固结快剪试验。结果表明:随石灰含量增加改良膨胀土自由膨胀率显著降低，干湿循环条件下，石灰掺量为3 %时出现细微裂隙且表面脱落，5 %时未出现可见裂隙，表面局部脱落，7 %时未产生明显裂隙；内摩擦角和黏聚力随石灰含量增加而增大，干湿循环过程中内摩擦角基本保持不变，而黏聚力在第一次干湿循环后降低35 %，后续基本保持不变，根据现场施工和经济性，建议石灰掺量宜选5 %。     

压实膨胀土纵波速度与强度的关系研究

利用超声波技术测试压实膨胀土在等幅度干湿循环条件下的纵波速度,探索了纵波波速变化值与直剪强度指标之间的关系。试验结果表明;随着循环次数的增加,压实膨胀土的纵波速度和黏聚力 c 值均呈衰减趋势,当循环幅度越大时,纵波速度和黏聚力c值衰减程度越大。膨胀土黏聚力c值和纵波速度具有良好的对数衰减关系,而纵波速度与内摩擦角φ值之间不存在某种函数关系。     

红砂岩改良试验研究

红砂岩岩性特殊,不能直接用于路基填料,因此,对红砂岩的性质及水泥改良进行了试验研究。结果表明:红砂岩岩体崩解质量损失与干湿循环次数呈二次曲线关系,首次干湿循环的崩解质量损失较大,随干湿循环次数的增加质量损失逐渐趋于稳定;风化后的红砂岩作为路基填料,除满足CBR要求外,同时还应保证无侧限抗压试件遇水后具有一定的强度;风化后红砂岩的黏聚力非常小甚至为零,通过添加水泥改良,其黏聚力与内摩擦角均增大,强度得到大大提高,表明水泥改良崩解红砂岩效果好。     

干湿循环作用下公路边坡稳定性离散元分析

针对边坡体内部含软弱夹层及潜在裂隙的岩质边坡,通过UDEC离散元软件构建边坡数值分析模型,重点分析不同干湿循环条件下边坡的稳定性状态变化。首先利用主成分分析法对影响边坡稳定性的多种因素进行筛选,并根据强度折减法的原则,通过对粘聚力、内摩擦角的参数弱化实现边坡稳定性分析。由室内不同干湿循环条件下的三轴压缩试验,确定抗剪强度参数劣化规律,并根据UDEC离散元模型分析边坡的安全系数变化规律,对边坡的安全状态进行定性、定量分析;根据抗剪强度参数与边坡安全系数的三维变化图,可知:相比于内摩擦角,干湿循环对粘聚力的损伤劣化对岩质边坡的稳定性影响更大。研究成果可为受库水位循环变化影响下的含未知裂隙的库岸边坡稳定性分析提供有益思路。     

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。     

考虑海水冻融和侵蚀耦合作用的混凝土Ottosen强度准则

为了有效评估海水冻融和侵蚀耦合作用后混凝土的力学性能,通过试验研究了海水冻融和侵蚀耦合作用下混凝土的力学性能退化规律,并基于连续损伤力学和经典破坏准则模型,建立了考虑混凝土干湿循环次数和海水冻融循环次数的Ottosen四参数强度准则,以及不同的冻融循环次数和海水干湿循环作用后混凝土的弹性模量和泊松比退化模型。分析结果表明:随着冻融循环次数和干湿循环次数的增加,混凝土轴心抗压强度、弹性模量逐渐下降,Ottosen强度准则的拉、压子午线纵坐标绝对值减小,混凝土的抗裂性能降低。     

全粘结型锚杆加固隧道掌子面强化机理研究

针对目前我国城市隧道和客运隧道建设遭遇软弱围岩时塌方事故频繁发生的状况,对全粘结型锚杆插入掌子面前方待挖核心土体注浆后可以有效地提高加固体的黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E,提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度和刚度、抑制地表沉陷,提高掌子面的稳定性的特性进行研究,分析全粘结型锚杆加固掌子面的强化机理,旨在获取全粘结型玻璃纤维锚杆加固掌子面提高待挖核心土体黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E的幅度,避免隧道频繁发生塌方事故。通过在浏阳河隧道的现场试验应用表明:全粘结型锚杆能够有效地提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度,保证隧道施工过程掌子面及其周围围岩的稳定性。     

冻融循环对阳曲隧道黄土强度影响对比试验研究

为了研究冻融环境对黄土强度的影响,以山西阳曲1号公路隧道不同含水量的黄土为研究对象,设计冻融循环次数和含水量变化的对比试验,通过进行冻融前后的直接剪切试验,获得含水量不同的黄土经过不同次数冻融循环后的强度变动规律。结果表明： 原状土样和重塑土样在含水量变大的过程中,抗剪强度与黏聚力均在减小,内摩擦角基本保持稳定,但原状土样的抗剪强度与黏聚力始终高于同含水量的重塑土样。在含水量较高的情况下进行冻融试验,发现黄土干密度变化非常明显,此现象表明影响黄土冻胀劣化的主要因素是含水率的大小,黄土中水分含量越大劣化征象越显著。     

风化砂改良膨胀土强度特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程,风化砂改良膨胀土路基施工项目,对掺入不同比例风化砂的膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验和回弹模量试验,探讨不同掺砂比例对强度指标的影响及其变化规律.试验研究结果表明,掺砂能改善膨胀土的力学强度性能,掺砂之后的膨胀土的强度指标可以达到路基材料的要求;掺砂对内摩擦角的影响较小,对CBR值的影响较大,黏聚力、无侧限抗压强度和回弹模量随着掺砂比例的改变而改变;随着掺砂比例增大,内摩擦角增大,CBR值增大,黏聚力、无侧限抗压强度和回弹模量先增大后减小;随着掺砂量的增加,内摩擦角增大的趋势先快后慢,CBR值和黏聚力的变化趋势出现波动,无侧限抗压强度和回弹模量的变化趋势由快逐渐趋于平稳.     

基于强度折减法的土质边坡稳定性影响因素分析

为探讨不同因素对土质边坡稳定性的影响,根据北京地区典型地层的物理、力学参数,使用强度折减法对其进行研究,并采用灰色关联度理论对各个影响因素的敏感性进行分析,研究的影响因素包括边坡角度、边坡高度、土体黏聚力、内摩擦角、容重、弹性模量、泊松比和坡后荷载等。主要研究结论如下： 在各种影响因素中,土体的强度参数黏聚力和内摩擦角对边坡稳定性影响显著,其次是边坡的几何参数坡高和坡角,再次是土体的容重和坡后荷载,而弹性模量和泊松比对边坡稳定性无影响。     

复合盐与干湿循环耦合作用下混凝土材料劣化机理试验研究

为了研究复合盐与干湿循环耦合作用下地下结构混凝土劣化规律,通过RCT氯离子含量测量与混凝土相对动弹性模量测量试验,分别测得不同工况下不同位置处氯离子含量与混凝土相对动弹性模量值,定量分析了硫酸盐浓度与干湿循环次数对混凝土结构劣化情况的影响。试验结果表明:混凝土内部氯离子含量随测试深度的增加而减少;同一深度处,氯离子含量随侵蚀环境中硫酸盐浓度的增加先增多后减少,随干湿循环次数的增加而增多。混凝土相对动弹性模量随硫酸盐浓度的增高而减小,且减小量随硫酸盐浓度的增高而降低;混凝土相对动弹性模量随干湿循环次数的增加先增大后减小。