微表处沥青混合料斜剪试验研究

采用新型45°斜剪试验研究在不同加载速率、不同界面状态、不同温度和水的影响下SBR改性乳化沥青微表处混合料的抗剪性能,阐释不同温度下微表处的剪切破坏形式,分析黏层油、泥土和水对微表处抗剪强度的影响效果。结果表明：微表处加载速率越快,抗剪强度越高;微表处在常温环境下的剪切破坏形式主要为层间剪切破坏,在高温环境下的破坏形式主要为自身剪切破坏;当原路面表面粗糙时,洒布黏层油对层间抗剪强度的增加贡献不大,泥水会降低微表处的层间抗剪强度;水的浸泡会损害微表处的层间抗剪强度,洒布黏层油能有效提高微表处与原路面界面的抗水损害性能。     

含水率和法向循环荷载对残积土剪切特性的影响

为了研究花岗岩残积土的静、动力剪切特性，利用大型直剪仪进行了一系列法向恒荷载和法向循环荷载作用下的直剪试验，采用了不同的含水率(13%、17%、21%、25%)、振幅(5、10、20、30 kPa)、法向加载频率(0.5、1、2 Hz)和初始法向应力(50、75、100 kPa),研究了残积土的剪应力、体积变形、强度参数和微观结构的变化规律。试验结果表明：在单调直剪和法向循环荷载作用下的直剪试验中，随着含水率的升高，土体由剪切软化变为剪切硬化，黏聚力先增大后减小，内摩擦角逐渐减小；在法向循环荷载作用下的直剪试验中，土体上、下剪切强度均随着含水率的升高先增大后减小，当含水率为17%时达到最大。相比于单调直剪试验，法向循环应力削弱了土体剪切强度，且含水率越低，强度比越小，法向循环应力对土体强度的不利影响越大；剪应力和法向位移随法向应力发生周期性波动，且剪应力和法向应力间存在相位差；土体剪切强度和法向位移随着振幅的增加先增大后减小，且振幅越大，剪应力幅值越大；法向加载频率越高，土体剪切强度越小，体积剪缩量越大。     

设防水层桥面铺装抗剪性能研究

选用A、B和C等3种防水材料,通过剪切试验,在不同材料类型、温度和混凝土表面状况时,对材料的抗剪强度和界面剪切系数分别进行了分析,提出了材料的抗剪性能变化规律.研究结果显示,材料不同,对温度变化的敏感性不同.结合实际路况,同时考虑温度的敏感性和不同温度时的抗剪强度值,总体评价B材料相对较好;随着温度的升高,材料与混凝土表面间的界面剪切系数逐渐降低.试验结果同时表明,3种材料在粗糙状态比光滑状态时的抗剪强度都高;随着混凝土表面越来越粗糙,3种材料的界面剪切系数急剧增大,说明材料与混凝土的抗剪能力随着混凝土表面的粗糙程度增大而增大;与此同时,界面剪切系数将不同表面状况下的抗剪能力合理拉开,更能科学地区分材料抗剪性能.材料厚度相同时,3种不同品牌材料抗剪性能差别不大;对于厚度较厚的A4材料,抗剪强度相对较高;另外,由于厚度和品牌不同,其界面剪切系数差别很大.     

级配碎石室内大型剪切试验性能研究

采用大型土石混合料多功能综合试验仪,分析了6种连续级配在最佳含水量下成型至最大密实度,然后在同一剪切速率和多级加载正应力σ下进行剪切试验,分析最大粒径Dmax和n值对级配碎石抗剪强度参数c值和φ的影响规律.     

不同因素对沥青混合料抗剪强度的影响研究

随着交通量的增加、轴载及胎压的增大,超载及渠化现象也日益严重,很多高速公路沥青路面因抗剪强度不足而出现了各种病害。本文通过三轴剪切试验对影响沥青混合料抗剪强度参数的因素进行试验分析,在不同油石比、沥青类型、压实度情况下测得沥青混合料的c和φ值。试验结果表明:油石比对沥青混合料抗剪强度有较大影响,随着油石比的增大,沥青混合料抗剪强度先增加后减小,在最佳油石比下达到最大抗剪强度;沥青的粘度越大,沥青混合料的c和φ值就越大,抗剪强度就越高;在最佳油石比的条件下,沥青混合料的抗剪强度随着压实度的增加而增加。     

连续摊铺与间断摊铺沥青混合料劈裂强度与温度的关系

沥青混合料在不同温度条件下会有不一样的性能,规范采用-10℃评价沥青混合料的低温性能,而我国北方寒冷地区冬季温度要低于-10℃,这就存在两个问题:一是沥青混合料在低于-10℃下的劈裂抗拉性能会如何变化,二是连续与间断摊铺沥青混合料在不同温度下的劈裂强度又有什么样的关系。基于此,为了对比分析连续与间断摊铺沥青混合料在不同温度下的劈裂强度大小关系,通过室内模拟连续摊铺与间断摊铺施工工艺,制作了上层AC-13/下层AC-16和上层AC-16/下层AC-20两种不同级配组合下的双层马歇尔试件,经过20,10,0,-10,-20℃5种不同温度处理后,采用1 mm/min和50 mm/min两种不同加载速率,研究了连续与间断摊铺沥青混合料劈裂强度的变化规律。研究结果表明:不同温度条件下,连续摊铺沥青混合料劈裂强度要比间断摊铺沥青混合料劈裂强度大;连续与间断摊铺沥青混合料劈裂强度都随温度的降低而升高;从不同温度下的劈裂抗拉强度来看,上层AC-13/下层AC-16组合比上层AC-16/下层AC-20组合好;相同条件下,加载速率越快,测得的劈裂强度越高,加载速率越慢,测得的劈裂强度越低。     

不同剪切速率下黏土的抗剪强度

为合理设计与修复滑坡地区的黏土边坡,滑带土抗剪强度参数的选择非常重要且十分困难。以往许多研究都选在交变剪切和愈合阶段进行环剪试验,以了解复活型滑坡在稳定期内其剪碎带土强度的恢复或增加情况。与此相反,该文提出了一种采取不同剪切速率、保证试验过程中剪切土样无愈合时间的剪切试验方案,并研究了剪切速率对日本兵库县一复活型滑坡的3种天然黏土强度恢复的影响,试验结果表明:当快剪速率逐级递减时,3种土样的抗剪强度均逐渐增大;其中对塑性较大的土样实施相对较低竖向加载(100kPa)环剪时,其抗剪强度的增大更为明显。     

基于主应力分析的高模量基层沥青路面破损机理研究

利用均匀设计安排参数组合对高模量基层路面结构应力分布进行了有限元计算,并利用莫尔圆分析了高模量基层路面结构中不同深度的应力状态,重点对比了不同位置不同深度各点的主应力组成方式,并观察到高模量基层路面表层各点的主应力组成方式出现拉-压复合剪切现象。认为:(1)拉-压复合剪切状态的存在,使得路面在疲劳荷载作用下,有两种接近路面材料临界物态线的方式,拉-压复合剪切状态是不同温度下TOP-DOWN裂纹与车辙破坏的重要诱因之一,疲劳状态下各点主应力组成方式不同,对路面结构的疲劳寿命有重大影响;(2)莫尔包络线可以简化为由内聚力c和抗拉强度σt控制。未来,高温条件下的内聚力c和抗拉强度σt有可能作为路面材料拉剪疲劳控制指标。     

复合式路面层间剪切性能试验和评价方法

以混凝土为基面的沥青铺装层复合式路面结构的层间力学性能与基面形态、黏层材料、工作环境等因素相关,十分复杂。作为探讨,采用现场批量化制备试样,结合室内剪切试验,对比了基面经喷砂和凿毛处理后,黏层用料、工作温度、成型方法、加载方式、界面污染程度等因素对黏层抗剪强度的影响,证实了剪切试验应用于复合式路面层间抗剪强度评价的合理性,提出了复合试件层间剪切强度试验方法,修正了层间最大剪切强度计算公式,进一步提出了复合式路面层间抗剪强度评价方法,并将研究成果应用于依托工程,验证了该方法的可行性。研究表明:界面糙化方式、温度、试件成型方法、加载速率、层间污染程度等因素对层间黏结性能均具有较大影响,并在最佳的构造深度值下,层间的抗剪强度最大,界面最佳构造深度受防水黏结层种类、界面糙化方式、基面几何特性等因素决定;SBS改性沥青同步碎石封层的层间剪切性能对温度敏感性要大于聚合物反应型防水黏结材料;在最大剪切强度计算公式中引入了温度和特殊路段修正系数,且层间温度40℃时的层间抗剪强度为主要控制指标,试验方法、剪切应力计算结果和评价指标相互协调一致,形成评价层间剪切性能的系统方法,可用于路面结构设计及路面性能评价中。     

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。     

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。     

三轴压缩条件下裂隙性黄土的变形特征

通过对裂隙性黄土样的侧壁标记网格,量测、描述了不同含水量、不同裂隙空间形态的土样在不同试验围压下经过三轴压缩后的变形及其特征,总结了其变形规律。试验结果显示,裂隙性黄土的整体变形分为轴向变形、弯曲变形、旋转变形和扭转变形4种方式,其变形方式与土样的含水量、原裂隙的空间形态及性质、试验围压等因素密切相关,土样的变形方式决定了土样的破坏方式。     

含砂量对黏土与结构接触面剪切性质的影响

通过土体内部、土与钢以及土与混凝土的剪切试验,研究分析了土体含砂量对抗剪强度、摩擦角和黏聚力的影响。结果表明:土体内部、土与结构接触面的抗剪强度和摩擦角均随含砂量的增大而增大;土体内部的黏聚力随着含砂量的增大而减小,而土与结构接触面的黏聚力却随着含砂量的增大而增大。含砂量对土体的内摩擦角影响较大,而对土与钢和土与混凝土这两种类型的接触面影响较小。在试验参数范围内,对于任意含砂量和垂直应力,土体内部的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均大于土与钢和土与混凝土之间的抗剪强度、摩擦角和黏聚力。     

压实黄土的工程力学性质研究

用常规击实方法制备不同夯击功能下的土样,来研究压实黄土的工程力学性质。试验结果表明:压实黄土的压缩模量、粘聚力及内摩擦角随击实功的增大而增大;不同击实功下土样的强度随龄期基本呈增长趋势,但其增长幅度与试验过程中的压应力大小有关;同一龄期土样的粘聚力随击实功变化幅度较大,而内摩擦角随击实功变化较小。     

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。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象，采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线，用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合，将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式，预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值，并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比，验证了预测公式的准确性；试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著，对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系，将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中，不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价，还可以减少不必要的浪费。     

高炉渣改良填料大型直剪试验分析

将原状高炉渣掺拌粉煤灰分层碾压并重锤夯实作为换填地基的填料,进行分层取样后,以处于干、湿状态下各层土样的混和土作为试样开展大型直剪试验。为了探究高炉渣改良填料的直剪力学特性,以及现有大型直剪仪的不足,对不同法向应力作用下试样的抗剪强度、法向加载板的竖向位移进行了量测,并对试验过程中剪力与剪切位移曲线特性、剪切盒张开状态、完成直剪试验后试样的破碎状态进行了分析。结果表明:因细颗粒不足以填充粗颗粒之间的孔隙,含水量对改良填料力学指标影响很小,改良填料表现为良好的水稳定性;高炉渣改良填料在法向应力小于150kPa时几乎没有黏聚力,而在法向应力大于150kPa时表现出咬合黏聚力;高炉渣混合料直剪试验过程中法向应力越大,初期剪缩量越大,后期剪胀量越小,发生剪胀时对应的剪切位移也越大;在法向应力大于150kPa后,直剪试验的剪胀量有了较大程度的减小,此时剪切面的形成主要以剪切区粗颗粒的剪碎与断裂为主。最后,考虑到现有大型直剪仪随着剪切位移的增加,理论剪切面上的剪切应力与法向应力分布越来越不均匀,且有效剪切面积逐渐减小,为此对大型直剪仪提出了改进建议,使有效剪切面面积保持恒定不变,测试结果与实际情况更加接近,可提高粗颗粒土剪切强度的测试精度。     

冻融条件下盐渍土抗剪强度特性试验研究

通过对新疆岳普湖~英吉沙公路及和硕~库尔勒高速公路沿线的天然盐渍土室内基本性质试验分析,选取典型天然盐渍土,在开放系统中进行反复冻融循环条件下的试验,从土类角度研究了天然盐渍土在多次冻融循环时的强度变化特征。试验结果表明:经多次冻融循环,低液限粘土试样粘聚力自下而上线性减小,内摩擦角呈S形分布;含砂低液限粘土试样冻融循环过程中,试样粘聚力呈反S形分布,内摩擦角均呈S形分布;低液限粉土试样各层土粘聚力随着冻融循环次数的增加逐渐减小,各土层内摩擦角随着冻融循环次数的增加而减小。     

重塑膨胀土直剪试验中的应力-应变曲线特性

通过不同干密度、不同初始含水率在施加不同压力下的重塑膨胀土的直剪试验,研究了南(宁)-友(谊关)路膨胀的应力-应变特性以及强度指标的变化情况。研究表明:干密度的增加能大幅提高土体的峰值强度,但对残余强度影响不大,土体的粘聚力与干密度成良好的指数关系,内摩擦角受干密度影响较小;随初始含水率增加,膨胀土体峰值强度的剪切位移增加,而峰值强度、粘聚力、内摩擦角有先增大后减小的趋势;垂直压力的增大对提高重塑膨胀土峰值强度和残余强度都有一定帮助。     

基于主成分分析-云模型的黄土隧道施工稳定性评估

黄土隧道极易发生大变形和塌方等灾害，为准确、高效地识别其施工中的稳定性，针对其稳定性评估具有随机性和模糊性共存的特点，选取同一施工条件下黄土含水率、干密度、孔隙比、黏聚力和内摩擦角等5个物理力学参数作为稳定性评估指标。采用主成分分析法获得各指标权重，结果显示含水率、黏聚力和内摩擦角3个指标对黄土隧道稳定性影响较大；通过各指标分级标准计算获得云模型的数字特征；结合各指标权重与云模型的数字特征，通过正向云发生器，构建基于主成分分析和正态云理论的黄土隧道施工稳定性评估模型。将该评估模型应用于蒙华铁路延安段黄土隧道，预测准确率高达90%，优于Critic-云模型，验证了该模型的可行性和有效性。