不同应力路径下上海地区软黏土三轴试验研究

在深基坑工程中,土体的开挖是个逐渐卸荷的过程.在这一过程中,土体的应力状态不断变化.为考虑应力路径对土体的影响,采用GDS三轴仪对上海深邃工程的原状软黏土进行三轴试验,研究不同应力路径下土体的应力-应变关系、孔隙水压力变化规律、有效应力路径和变形特性.结果显示:土的峰值强度、孔压、有效应力路径和变形等特性均受到应力路径的显著影响,在实际工程中应考虑这一因素.另外,需特别注意开挖卸荷过程中较小的变形就可能导致的破坏,应防范骤然破坏情况的出现.     

侧向卸荷条件下上海灰色粘性土的三轴试验研究

本文通过K0固结条件下GDS常规三轴和侧向卸荷三轴试验分析了应力路径对上海地区⑤1层灰色粘性土的强度与变形特性影响。试验结果表明不同围压条件下侧向卸荷三轴试验有效应力路径基本呈倒“L”形,而常规三轴试验则呈“S”形。侧向卸荷三轴试验的负孔压数值随围压减小而单调增加,其最终值与围压大小正相关;侧向卸荷三轴压缩试验应力应变关系与常规三轴压缩试验有较多相似,其峰值强度都随体积应力的增加而提高,但破坏时应变值明显较常规压缩试验偏低。归一化土体模量与应力水平呈幂次关系,其幂指数m值与《上海市基坑工程技术标准》中对浅层土建议值基本相同。     

珠三角地区典型软土卸荷力学特性研究

通过珠三角地区3种典型土层,即：淤泥质土、粉细砂以及红粘土进行室内常规三轴试验与真三轴卸荷力学试验,分析探讨了不同应力路径条件下土体的力学特性,得出了侧向卸荷条件下土体的抗剪强度指标大幅度降低,且有效应力指标降低幅度大于总应力指标,粉细砂抗剪强度指标降低幅度明显大于淤泥质土与红粘土的研究结论,并以此提出珠三角地区超大软土深基坑工程设计与施工应充分考虑土体卸荷力学效应的建议。     

长期循环压缩荷载下饱和软黏土的应变速率特性

为了研究长期循环压缩荷载作用下饱和软黏土的变形性状,对珠江三角洲的典型饱和软黏土进行了室内循环三轴压缩试验,着重研究了饱和软黏土的累积应变速率特性.试验结果表明:初始静偏应力与动偏应力的耦合作用以及不同的排水条件对软黏土累积应变速率有较大的影响;在长期循环压缩荷载作用下,软黏土的累积应变速率随循环次数的增大而减小,应变速率对数与循环次数对数间的关系可用直线描述.     

地铁联络通道人工冻结粉质粘土变形与温度特性试验研究

为研究温度对粉质粘土变形特性的影响,以冻结粉质粘土为研究对象,通过三轴剪切试验,研究了不同温度条件下粉质粘土变形特性.试验结果表明:温度对土体的变形和强度存在显著影响.同一偏应力作用下,温度越低,变形越小.温度与冻结粉质粘土强度大致呈反余切函数关系.冻结粉质粘土应力-应变关系呈硬化型,无峰值强度.未冻粉质粘土应力-应变关系呈软化型,有峰值强度.依据Duncan-Chang模型建模思路建立了以温度为影响因子的冻结粉质粘土本构模型.偏应力和应变呈幂次函数关系.温度则主要通过幂次函数的系数A和B影响冻结粉质粘土的应变.最后,将建立的本构模型导入有限元分析软件MIDAS中,并以沈阳地铁DK11+ 395联络通道处工程为例,对冻结法施工过程中的土体变形进行了数值模拟.数值计算结果与现场监测结果吻合程度较好,验证了所建立本构关系模型的有效性.     

三轴重复荷载作用下沥青混凝土永久变形性能研究

利用CRT NU-14气动伺服材料试验仪对AC-13、AC-16及AC-20等3种沥青混凝土材料进行三轴重复荷载蠕变试验,研究不同试验温度和不同应力水平下沥青混合料永久变形变化规律;在流变学理论基础上推导了基于修正Burgers模型的重复间歇荷载作用下沥青混合料力学模型,并通过数据非线性拟合建立了不同温度条件下的材料永久变形与荷载作用次数以及温度的预估公式。研究结果表明：三轴重复荷载试验环境中,材料永久变形呈现明显三阶段变化规律;偏应力水平及温度升高均会导致材料变形发展速率的增大;高温短时间与低温长时间的永久变形等效性证明了三轴动态重复加载试验作为评价沥青混合料高温流动变形特性的试验方法是合适的;＂永久变形-作用次数-应力＂三维曲面具有较好的精度,能直观全面反映沥青混凝土材料高温变形特性。     

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。     

贵阳地基红黏土的Singh-Mitchell蠕变模型研究

为了准确地了解贵阳地基红黏土的蠕变特性，以贵州铝厂分级过滤车间地基红黏土为研究对象，采用分级加载法进行了室内三轴固结排水蠕变试验，获得该地基红黏土蠕变试验数据和曲线，并通过采用Singh-Mitchell应力-应变-时间经验蠕变方程，结合所得到的试验数据，分析得出了贵阳地基红黏土在不同应力条件下的蠕变形式。该方程参数少，能够较好地拟合试验曲线及更好地描述贵阳地基红黏土的蠕变特性。     

非洲红黏土强度及变形特性研究

对三种不同含水率的原状红黏土以及重塑红黏土进行了三轴固结不排水试验,分析非洲热带雨林高液限红黏土的强度及变形特性。试验表明,三种不同含水率的原状红黏土的应力应变曲线表现出明显的应变软化特征,软化现象随着含水率降低而愈发明显,三种不同含水率的重塑红黏土应力应变曲线则表现出应变硬化特征。原状及重塑红黏土的黏聚力及内摩擦角随含水率增加而降低,含水率相同的原状红黏土残余强度值与重塑红黏土强度相近。     

粉质黏土在不同应力路径下剪切变形特性研究

针对无锡地区代表性的原状粉质黏土,模拟基坑开挖不同应力路径条件,探索土体在不同应力路径条件下的应力-应变状态规律,为合理选择本构关系和合适参数提供基础。通过对无锡地区代表性的原状粉质黏土进行不同应力路径的模型试验,将得到的应力应变双曲线图归一化,采用HSS模型对试验进行模拟,并与试验结果作对比。得出:无锡粉质黏土具有明显的非线性特性,不同应力路径对土体的变形及强度有着显著的影响。HSS模型计算土体应力应变时,模型会根据加卸载状态选择相应的模量,能够更好地模拟无锡粉质粘土的不同应力路径对初始模量的影响。     

武广客运专线红粘土动力特性试验研究

通过对武广客运专线咸宁、泉口工点石灰岩类红粘土进行的大量动三轴试验,得到了不同试验条件下红粘土的Ed-εd曲线、τd-lgNf曲线与动强度指标。探讨了围压、固结比、振次、土性等对红粘土动力特性参数(动强度、动强度指标、动模量等)的影响,并给出相应的影响曲线。验证了红粘土动本构关系仍可用R.L.Kondner双曲线模型进行描述。     

红黏土的膨胀性对基坑支护结构加固的影响

为了研究红黏土对基坑的不利影响，以广西宜州市城中路地下通道商业街项目基坑支护工程为依托，运用PLAXIS有限元程序，选取合理的岩土体本构模型对基坑开挖支护过程进行数值模拟，对比分析了三种不同的结构加固方案加固前后的竖向应力、水平位移、剪力、弯矩等计算。结果表明:在不考虑红黏土膨胀的情况下，原设计已能满足变形、护壁桩承载力限值要求，但若考虑红黏土膨胀，按照原设计方案进行计算，发现桩身最大水平位移29.36 mm，桩顶位移24.87 mm，已超过21 mm的限值；在3种结构加固的方案中，方案2、方案3都无法有     

宁波软土地区基坑数值计算中HS模型参数试验研究

土体HS模型已成为软土基坑数值模拟中较为常用的本构模型之一,但由于其模型参数较多,很多参数无法从勘察报告中直接获取。为了解决模型参数的取值问题,选取宁波地区典型的2种土样（淤泥质土、粉质黏土）,开展标准固结试验、三轴固结排水剪切试验以及三轴固结排水加载-卸载-再加载试验,获得土体应力-应变关系。根据曲线确定宁波地区典型土层的HS模型参数Erefoed、Eref50、Erefur、c′、φ′ 和Rf,以及模型参数之间的关系。并将试验结果与上海软土地区、天津软土地区取得的模量关系进行对比分析。最后对宁波新典路过街通道深基坑工程进行三维有限元分析,计算结果与实测数据较为接近,从而验证HS 模型及试验获取的HS参数在宁波地区基坑开挖数值计算中的适用性。     

高液限红粘土变形特性研究

为了研究红粘土路基的沉降特性,基于一维室内固结试验,分析了高液限红粘土变形特性。引入压缩变形系数,分析了高液限红粘土的物理指标对变形指标的影响,采用应变法来表达压缩变形曲线结果。引入非线性应力、应变关系的割线模量,研究了高液限红粘土的加荷本构模型和增(减)湿本构模型。结果表明:压缩变形系数随含水量的增大而增加,当含水量大于最佳含水量2%~3%后,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度迅速变大;压实度越大,压缩变形系数越小,低压实度高含水量的情况下,压缩变形系数显著增大;压缩系数随含水量的增加而增大,压缩系数随压实度的增大而减小;高液限红粘土的应力-应变关系可以用幂函数的形式来表达。提出了高液限红粘土加荷本构模型和增(减)湿本构模型,该模型具有较高的可靠性,为研究红粘土路基沉降特性提供了有力依据。     

基于位移释放系数的深埋圆形压力隧道力学行为的解析解

为解决含有孔隙水的可渗透岩层中隧道围岩的力学行为，采用复变函数法与Biot孔隙弹性理论相结合的方法，建立了一个基于位移释放系数的可渗透深埋圆形压力隧道的应力和位移的解析模型。根据应力应变本构方程及平面应变协调方程导出了应力函数的非齐次双调和方程。选取计算参数进行算例计算，并将计算结果与商业有限元软件的计算结果进行对比，两者基本一致。通过选取不同的隧道参数及远场应力比进行敏感性分析，发现隧道在软衬砌和硬衬砌条件下会产生较大差异的力学行为。位移释放系数和孔隙压力对围岩中的环向应力和径向应力有显著的影响。     

采用L-M方法辨识沥青混合料本构模型参数

现有的沥青混合料本构模型参数辨识方法主要是对试验数据图进行分析,结合本构模型公式得到材料参数。这种方法主观性强,精度差。文章以Burgers模型为例,通过引入了基于不等距节点的二次B样条对试验数据序列进行筛选,采用非线性最小二乘L-M方法对沥青混合料本构模型进行拟合,得到了精度较高的模型参数。     

深层搅拌桩隔离墙应用于软基高速公路扩建工程的数值分析

以某绕城公路扩建工程为背景,采用二维弹塑性有限单元法分析了采用深层搅拌桩隔离墙处理扩建部分软基的适宜性。分析结果表明深层搅拌桩隔离墙的加固方案是可行的,并且综合考虑施工可行性、成本经济性等,提出了适宜的墙体宽度、强度要求及其墙体的最佳设置位置。     

重复荷载作用下高液限粘土路基永久变形特性分析

重复荷载作用下高液限粘土路基的永久变形对道路正常运行有较大影响。结合FALC3D软件,建立高液限粘土（路堤）及其水泥改良土（路床）的路基弹塑性本构模型,分析路基在不连续半正弦波荷载下产生的动力响应。分析结果表明：在重复荷载作用下土体的永久变形逐渐累积,随着加载次数增加,初始屈服面不断增大,最后趋近于最大加载面;在重复荷载作用下,土体变形在荷载作用初期变形较大,随着荷载重复次数的增加,变形速率逐渐减小;水泥改良后的高液限粘土路床具有抵抗变形能力。该研究对于高液限粘土地区的高速公路建设具有重要的理论意义和实际价值。     

土石混合料K-G模型参数试验研究

为获取土石混合料的物理力学特征,以指导土石混填路基的设计和施工,对土石混合料的本构特征以及如何有效地获取其本构参数进行了研究。采用修正的内勒K-G模型作为土石混合料的非线性弹性本构模型,推导出了切线体变模量Kt和切线剪切模量Gt的线性表达式。采用大型土石混合料三轴试验机,利用图解法确定Kt、Gt线性表达式中各个参数。结果表明:(1)采用修正的内勒K-G模型作为土石混合料的非线性弹性本构模型,力学概念清楚,参数易于测定;(2)采用大型三轴试验方法测定土石混合料的K-G模型参数切实可行;(3)K-G模型中考虑了剪应力对体积变形模量影响的修正,因而K-G模型适用于具有剪缩或剪胀性的土。     

击实膨胀粘土变形曲线特征的研究

以湖南潭邵高速公路K174-K186地段所取的4种膨胀粘土样为例，通过大量室内膨胀试验，对比研究了膨胀速度曲线、收缩速度曲线的特征。研究结果表明，尽管膨胀粘土的膨胀、收缩过程有很多相似特征，但两者并非是完全可逆的过程，其吸水膨胀速度远比失水收缩速度快。同时，利用非线性最小平方拟合方法对胀缩曲线进行拟合，并给出胀缩曲线的曲线回归方程及其各类参数的物理意义。研究结果为膨胀粘土堤坝边坡设计以及膨胀粘土地基加固、处理提供了重要的依据。