钙质砂固结排水剪切特性三轴试验

为给中国南海岛礁吹填钙质砂地基上基础设施提供设计与施工参考,通过一系列三轴试验研究了钙质砂固结排水剪切特性。定性分析了钙质砂应力-应变、体变与应力路径变化规律,非线性拟合试验数据获得了不同特征状态下钙质砂抗剪强度、内摩擦角和孔隙比的归一化表达式及其参数取值,进一步定性分析给出了抗剪强度、内摩擦角和孔隙比的非线性变化特征。研究结果表明：(1)围压小于300 kPa时钙质砂发生应变软化和剪胀;特征状态偏应力随围压或相对密度增大而变大,体变随围压(或相对密度)增大而增大(或减小);钙质砂排水剪切应力路径为一系列平行直线,围压越大应力路径越长。(2)不同相对密度下特征状态抗剪强度(或内摩擦角)具有较好归一性;峰值状态抗剪强度(或内摩擦角)大于相变状态,而相变状态大于临界状态;抗剪强度(或内摩擦角)为量纲一化平均主应力的幂函数(或对数函数),而相对密度对余量内摩擦角的影响随围压增大而减小直至消失。(3)在压缩平面内,特征状态孔隙比随量纲一化平均主应力增加而减小,且不同相对密度下临界状态孔隙比具有较好归一性;特征状态孔隙比可用负指数函数予以表达,该函数的上、下限与特征状态孔隙比实际极限值基本吻合。     

新吹填超软土工程特性研究进展综述

填海造陆的新吹填淤泥多呈流动的泥浆状态,含水率极高、孔隙比极大、强度极低,一般要搁置数年再进行加固。近年来,由于建设进度的加快,常需要边吹填边加固,在加固中遇到了诸多问题。对此,从沉积规律、固结试验、沉积固结理论等方面,综述了国内外新吹填超软土的研究进展,并提出研究中的不足,以便对新吹填超软土工程特性进行更深入的研究。     

水泥对珠三角地区淤泥抗剪强度参数的影响分析

由于地质、水文及受力等自然条件的差异性,软土的剪切强度参数也会随之变化。该文通过三轴不固结不排水剪切试验和直剪快剪试验,对不同水泥掺量下水泥土的抗剪强度参数进行了试验研究。结果表明:在三轴不固结不排水剪切试验中,当掺入比和龄期均相同时,峰值强度随围压线性增加;当掺入比和围压均相同时,峰值强度随龄期逐渐增加;当掺入比保持不变时,黏聚力随龄期线性增加,而内摩擦角随龄期线性减小;当龄期保持不变时,黏聚力随掺入比线性增加,而内摩擦角随掺入比线性减小。在直接快剪试验中,相对于三轴不固结不排水剪切试验结果,当掺入比、龄期均保持不变时,直接快剪试验得到的黏聚力要稍小,而内摩擦角要稍大;当掺入比保持不变时,黏聚力随龄期线性增加,而内摩擦角随龄期线性减小;当龄期保持不变时,黏聚力随掺入比线性增加,且龄期越大,增加幅度越大;而与黏聚力相反,内摩擦角随掺入比线性减小,且龄期越大,减小幅度越小。     

交通荷载作用下淤泥质黏土不排水剪切强度特性研究

动荷载加载时软土会产生超静孔隙水压力，使有效应力逐渐降低，引起软土不排水强度衰减。为了研究软土在动荷载作用下随振动次数变化的强度软化规律，建立一个考虑振动频率因素的动孔压-振动次数关系计算公式，进行试验验证分析，并将该公式引入基于临界土力学理论的动荷载作用下不排水抗剪强度计算公式中，从机理上分析不排水抗剪强度随振动次数变化关系曲线的发展规律，与试验结果进行对比验证。结果表明:改进的孔压-振动次数关系计算公式能考虑振动频率的影响，在10 000振动次数下u/σ’3为0.45~0.65。建立的半经验不排水抗剪强度-振动次数关系计算公式能预测不同振动频率下，任意振动次数的不排水强度值，振动次数为10 000时不排水抗剪强度衰减到25%~80%。     

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线.试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15％时,偏应力仍在继续增长.不同围压条件下的试样剪切初期均...     

交通荷载下石灰改良软土路基的动力特性试验研究

以上海宝山区某软土路基为对象,采用石灰进行改良,对石灰改良软黏土开展了动三轴试验,研究了在不同掺灰量、围压和固结比条件下,石灰改良路基土的动强度和临界动应力特性.试验研究结果表明:掺灰量、围压和固结比对石灰改良土的动力特性有较大影响,动强度与临界动应力随着掺灰量、围压和固结比的增加而增大;围压对临界动应力的影响最大;较大围压时,对于掺灰量一定的石灰改良土,其临界动应力保持在相对稳定水平.     

软土的固结状态对抗剪强度影响的研究

排水固结法处理软土地基的主要目的是加速软土的排水固结,保证路堤填土加载与地基土抗剪强度的增长相匹配,减少工后沉降。为此,需要研究软土固结度对抗剪强度的影响,研究成果为区域性软基的设计和施工提供依据。通过直剪试验和单向压缩固结试验,研究了固结压力为100kPa时,软土抗剪强度及抗剪强度指标与固结度之间的关系。试验结果表明:当固结度小于20%时,固结度的变化对抗剪强度影响不大;当固结度大于20%时,不同法向应力作用下抗剪强度随固结度的增大而增大,基本上呈线性的增长关系;在同一固结度下,增大法向应力对抗剪强度的增加影响较小;区域软土内摩擦角随固结度的增加,总体上有所增加,在增加的过程有起伏,规律性不明显;黏聚力随固结度的增加而增大,当固结度较大时,增加较明显。     

基于不同初始静偏应力的结构性软黏土动力特性试验研究

以天津滨海新区结构性海积软土为研究对象,采用GCTS动静扭剪试验仪,基于正弦波与方波两种波形,在固结排水条件下施加不同初始静偏应力,通过考虑循环振次、应力幅值、振动频率以及围压等因素对土体结构的影响,研究结构性软黏土的动力特性。试验结果表明:初始静偏应力小于土体初始屈服应力时,施加静偏应力增加了土体固结度,提高了其结构强度,应变软化现象减弱,累积塑性应变曲线中屈服点对应的应力值大。初始静偏应力大于土体初始屈服应力时,土体初始结构破坏,出现严重的应变软化现象,累积塑性应变曲线迅速由稳定型转变为临界型,且在同条件下,方波应变值始终大于正弦波。孔压变化与初始静偏应力有关,随着静偏应力增大其孔压滞后现象严重。土体屈服应变随初始静偏应力增大而增加,静偏应力及振次相同时,方波作用下的土体屈服应变值小于正弦波。两种波形下,土体屈服应变随振次增加均呈减小趋势,且最终均会趋于一点,正弦波趋于相同数值下的振次远大于方波。土体动强度随应变标准提高而呈现增大趋势,应变标准为屈服应变值时,动强度曲线表现为先陡后缓,其他应变标准下动强度曲线较为平缓。两种波形下的动强度随振次增加而减小,最终均会趋于一点,且正弦波值大于方波。     

模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验

针对膨胀土边坡坍滑多呈浅层性,取广西百色膨胀土为对象,设计并开展经干湿循环作用含低围压条件的重塑土饱和三轴固结排水试验,着重分析橡皮膜约束对围压的影响并做出校正,对比分析校正前、后的实测抗剪强度参数,探究不同干湿循环次数及试验围压下的强度及应力-应变关系。结果表明:经干湿循环作用,各级围压下试件的应力-应变均呈应变硬化特征;围压越大,初始模量越大,主应力差也越大;干湿循环作用下,橡皮膜约束等效围压σ_(3e)均随试验围压σ_3增大而减小;0次干湿循环下,σ_3由5 kPa增至200 kPa时,σ_(3e)从9.1 kPa减少至6.7 kPa,σ_(3e)/σ_3由181.8%减少至3.4%,橡皮膜约束对低围压的测试结果影响显著,须进行校正;干湿循环由0次增至6次,校正前低、高和全围压段的黏聚力分别衰减34.7%、27.7%和28.3%,校正后衰减达77.1%、31.9%和35.6%,但摩擦角变化小;橡皮膜约束影响后,经6次干湿循环作用,低围压段的黏聚力仅为0.8 kPa,趋于0,摩擦角为18.5°;膨胀土边坡稳定性分析时,宜采用低、高围压两段拟合校正围压应力圆的强度参数,以获得与实际坍滑破坏较吻合的计算结果。     

模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验（双语出版）

针对膨胀土边坡坍滑多呈浅层性，取广西百色膨胀土为对象，设计并开展经干湿循环作用含低围压条件的重塑土饱和三轴固结排水试验，着重分析橡皮膜约束对围压的影响并做出校正，对比分析校正前、后的实测抗剪强度参数，探究不同干湿循环次数及试验围压下的强度及应力-应变关系。结果表明：经干湿循环作用，各级围压下试件的应力-应变均呈应变硬化特征；围压越大，初始模量越大，主应力差也越大；干湿循环作用下，橡皮膜约束等效围压σ_3e均随试验围压σ₃增大而减小；0次干湿循环下，σ₃由5 kPa增至200 kPa时，σ_3e从9.1 kPa减少至6.7 kPa，σ_3e/σ₃由181.8%减少至3.4%，橡皮膜约束对低围压的测试结果影响显著，须进行校正；干湿循环由0次增至6次，校正前低、高和全围压段的黏聚力分别衰减34.7%、27.7%和28.3%，校正后衰减达77.1%、31.9%和35.6%，但摩擦角变化小；橡皮膜约束影响后，经6次干湿循环作用，低围压段的黏聚力仅为0.8 kPa，趋于0，摩擦角为18.5°；膨胀土边坡稳定性分析时，宜采用低、高围压两段拟合校正围压应力圆的强度参数，以获得与实际坍滑破坏较吻合的计算结果。     

黄土结构强度常规三轴试验研究

强度指标是地基工程、边坡工程和地下工程设计的重要参数.对于结构性土体,特别是结构性黄土,更是如此.保持生态环境与水土流失,均与黄土密切相关.基于黄土结构强度极为重要,利用三轴试验,研究了黄土结构强度与含水量、围压的关系.研究结果表明:含水量的增加对于结构强度起着软化作用,围压的加载对结构强度起着强化作用.     

麦秸秆形状效应对加筋盐渍土抗变形能力的影响

以等围压和减围压应力路径三轴压缩试验,研究不同加筋形状麦秸秆的加筋盐渍土的抗变形性能。研究结果表明:1/4圆弧状麦秸秆的加筋土的强度最大、抗变形能力最强,在相同围压下,1/4圆弧状的麦秸秆加筋土的强度增长速度较快。在低围压时,麦秸秆加筋土的偏应力应变曲线呈硬化型,在高围压时,曲线呈软化型。圆管状加筋土破坏形式主要为局部破坏,1/4圆弧状加筋土为整体破坏,1/2圆弧状加筋土破坏形式介于圆管状和1/4圆弧状之间。1/4圆弧状的麦秸秆加筋土的抗变形能力最优。     

基于干湿循环与三维条件下污泥固化土邓肯-张模型研究

为研究城市污泥固化土作为路基填料时其在复杂应力状态下的力学特性，通过GCTS真三轴试验仪对城市污泥固化土进行不固结不排水试验，探讨其在不同干湿循环次数和中主应力比条件下的应力-应变特性和抗剪强度指标变化规律，并在三维条件下对邓肯-张模型进行了双重修正。研究结果表明：当干湿循环次数和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着中主应力比的增大而增大；当中主应力比和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着干湿循环次数的增加而降低，且干湿循环次数为3时降幅最大，干湿循环次数大于5之后土体结构屈服应力降幅较小；此外，对比污泥固化土的真三轴试验曲线与邓肯-张模型预测曲线，发现理论曲线与试验曲线存在一定差异，而通过考虑中主应力比、干湿循环次数和中、小主应力差作用的影响对污泥固化土邓肯-张模型进行2次修正，使得到的邓肯-张模型预测曲线与真三轴试验曲线基本一致，该预测曲线可准确反映污泥固化土的真实受力状态，可为其在路基工程中的应用、施工提供理论指导和预测分析。     

不同粒径砂岩三轴压缩力学特性试验研究

以细、中两种粒径的四川砂岩进行常规三轴压缩试验,分析两种粒径砂岩的强度和变形特性。结果表明:砂岩的轴向峰值应变受粒径大小影响;两种砂岩在围压0～6 MPa范围内,峰值应变ε1有显著提高,而在围压8～16 MPa范围,峰值应变ε1不再变大,存在一个极限值;中颗粒砂岩峰值应变对围压的敏感程度高于细颗粒砂岩;砂岩的峰值应变与围压呈线性关系;岩石的矿物粒径大小影响着岩石的抗压强度。     

强震作用下饱和黄土液化特征试验研究

黄土液化是黄土地区的三大典型震害之一。针对海原大地震诱发的固原市石碑塬大规模低角度滑坡，基于室内饱和黄土的动力学试验，研究了此处饱和黄土的一系列液化特征和其孔压与应变的增长发展规律，及其围压和所受动应力对孔压发展规律的影响。结果表明:饱和黄土的液化应力比随动应力循环次数的增长逐渐减小，且饱和黄土一旦发生液化，其强度迅速丧失。动荷载作用下，击实试样的轴应变在2 %之前，孔压匀速增长，轴应变增长缓慢；轴应变达2 %以后，动应力开始有部分消减，轴应变开始加速增长，故2 %应变可视为击实试样液化的一个结构强度临界     

堆石料三维强度特性

考虑颗粒尺寸效应、破碎、分形等细观特征，结合大尺寸三轴试验结果，建立了堆石料的各向异性破坏准则。借助砂土细观组构描述方法，用组构张量描述堆石料颗粒细观特性，提出了新的各向异性状态变量；同时将该变量作为堆石料细微观演化的内变量建立了线性形式的堆石料破坏准则，构建过程既简化了表达式，又保留了现有指数形式破坏准则的优点，能够描述复杂应力条件下堆石料的强度特性。通过状态变量的变化，提出的准则能较好地描述不同各向异性条件下应力状态、路径、罗德角、主应力轴旋转等变化对堆石料强度的影响。引入正交各向异性组构，推导了随罗德角、主应力旋转角变化的各向异性状态变量表达式，给出了不同参数变化下的堆石料三维强度破坏面。用大型三轴排水试验结果确定材料破坏准则的参数，基于分形维数理论研究了不同级配的堆石料在不同围压下的强度和变形特性关系。验证表明：提出的各向异性破坏准则可以较好地描述堆石料分形维数、孔隙比和围压对其三维强度特性的影响；随分形维数及强度参数变化，该准则能较好地反映堆石料强度在细观特性下的变化关系。     

客运专线级配碎石抗剪强度试验研究

针对客运专线基床表层级配碎石的特点,采用大型三轴试验,在低围压下研究了压实度、含水状态和排水（气）对其抗剪强度的影响,进行了条件相当的大型直剪试验,并对两种试验方法及相应抗剪强度指标的适用性进行了讨论,试验成果对工程设计和研究有一定的参考价值。     

围压对错缝拼装管片衬砌结构力学性能的影响

为了探明围压对盾构隧道错缝拼装管片衬砌结构力学性能的影响,以苏通GIL电力管廊隧道为工程背景,采用"多功能盾构隧道结构体试验系统"对3种不同围压下的错缝拼装的管片衬砌结构进行了原型加载试验,从管片衬砌结构的内力、变形、纵缝张开、螺栓应变和主筋应变等方面研究了围压对管片衬砌结构的影响。研究结果表明：①围压变化对管片衬砌结构弯矩的大小和分布影响较小,而对轴力大小和分布影响较大,围压增大,管片衬砌结构的轴力分布更为均匀;②管片衬砌结构的形变呈现不规则的"椭圆形",围压增大可显著降低管片衬砌结构的整体形变,提高管片衬砌结构的稳定性;③围压增大有利于控制管片纵缝张开量,减小螺栓的应变;④围压的增大能够降低管片内侧主筋拉应变,但管片外侧主筋的压应力会随围压的增大而增大,使得正常使用阶段管片外侧主筋应力由压应力控制;⑤围压增大能够有效延长管片衬砌结构单点位移、纵缝张开、螺栓应变线性变化过程,延缓了管片衬砌结构进入塑性变形的时间;⑥高围压条件下管片结构处于高轴压受力状态,使得管片结构外侧受压钢筋应力增大,易造成钢筋屈服先于混凝土压溃发生,使管片结构抗压强度降低。在进行工程设计时,建议对高围压下管片结构的外侧受压钢筋进行加强设计。