考虑干湿循环的膨胀土航道边坡稳定分析及治理措施*

针对航道边坡土体为膨胀土时极易产生季节性、浅层性滑动,影响航运能力及工程安全的问题,依托芜申航道南京段失稳边坡处治工程,对膨胀土进行往复干湿循环后的直剪试验和考虑干湿循环效应的稳定性分析。结果表明：随干湿循环次数的增加,膨胀土的黏聚力、内摩擦角逐渐衰减,其衰减主要发生在前3次干湿循环过程中,之后趋于稳定;黏聚力的衰减程度远大于内摩擦角;考虑干湿循环效应引起的土体强度衰减,是获得膨胀土边坡真实稳定系数的正确计算方法。针对失稳边坡提出采用门字形抗滑桩的处治措施,应用效果良好,具有较好的工程借鉴意义。     

降雨对非饱和土边坡稳定性的影响分析

随着岩土工程的深入研究,对非饱和土边坡的研究也日益发展。本文依据Bishop及Fredlund的非饱和土抗剪强度理论,揭示了基质吸力对土体抗剪强度的贡献尤为重要。运用Fredlund提出的总黏聚力法对降雨引起的基质吸力变化导致的边坡变形进行分析,得出了降雨导致基质吸力减小甚至散失引起的土体抗剪强度减小,将威胁到边坡稳定性的结论。     

膨胀土抗剪强度实验研究

运用非饱和土的强度理论分析了膨胀土的强度及其影响因素,对不同含水量的膨胀土进行直接快剪试验.试验表明粘聚力与内摩擦角的对数与含水率之间具有良好的线性关系;且在土的饱和度相对较低时,其抗剪强度随含水量的增加衰减快,当饱和度达到一定值后,抗剪强度衰减缓慢.     

土体抗剪指标和基床厚度对重力式码头结构地基承载力的影响

为合理确定重力式码头结构基础尺度,对重力式码头结构地基承载力变化与地基土体抗剪指标(黏聚力和内摩擦角)、基床厚度等参数变化之间的敏感程度进行分析。结合大连港太平湾港区某码头工程实例,采用《水运工程地基设计规范》中的方法计算地基承载力抗力分项系数,并绘制地基承载力抗力分项系数与地基土体抗剪指标、基床厚度之间的关系曲线。结果显示:黏土内摩擦角、黏聚力数值的增加可持续提高地基承载力;黏土内摩擦角的数值越大,对地基承载力的提高作用越显著;当基床厚度增加时,对地基承载力的提高作用逐渐减弱。在以地基承载力确定重力式码头结构地基尺度时,可以通过改善土体指标或增加基床厚度提高地基承载力,但应避免一味地增加基床厚度。     

循环荷载作用下重塑素土和根系加筋土动力试验研究*

船行波引发的循环荷载是造成内河航道岸坡失稳、破坏的重要原因之一,深入研究循环荷载作用下土体失稳和破坏机理对航道岸坡的设计具有重要意义。植物护岸技术是通过根系与土体紧密结合,从而改变土体强度。基于那吉库区重塑素土和重塑根系加筋土,利用三轴循环荷载试验,模拟船行波荷载长期作用,研究重塑素土和重塑根系加筋土在循环荷载作用下的循环荷载振次、强度、围压强度与土体应变之间的关系。结果表明,当围压稳定时,试样残余应变随着循环荷载的增大而增大。但相同围压条件下,重塑根系加筋土的内摩擦角和黏聚力高于重塑素土,说明植物根系的存在提高了土体对于船行波的抵抗效应,提高土体在循环荷载作用下的抗剪强度。     

广西红粘土结构性研究

本文结合广西红粘土的成因及其结构特征,对广西三个变电站工程红粘土原状土与扰动重塑后土的抗剪强度指标的分析,广西红粘土经过扰动重塑后,红粘土的粘聚力c变化显著,重塑后红粘土的粘聚力显著减小、内摩擦角(φ)值变化较小。重塑后c’值只能恢复到原状土c值的60%左右,而重塑后φ’值能恢复到原状土φ值的85%～95%。     

粉砂岩干湿循环力学性能劣化及统计损伤模型

内陆港口岩石地基经历不同程度的干湿循环作用，地基承载性能衰减劣化。以干湿循环次数和围压作为试验工况，开展粉砂岩常规三轴压缩试验。假定粉砂岩微元强度服从改进Harris概率分布，从而定义损伤变量，选择M-C强度准则，结合试验结果中弹性模量及内摩擦角的对数型衰减规律，构建一种可反映干湿循环的统计损伤模型，并给出参数解析方法，得到损伤发展曲线。采用新建模型辨识粉砂岩及文献中泥质白云岩和砂岩试验曲线，并经模拟对比。结果表明，粉砂岩弹性模量、黏聚力、内摩擦角均随着干湿循环次数的增加而逐渐衰减，当循环次数达到16次时，衰减变化曲线趋于平稳，该衰减规律可用对数函数表示；干湿循环促进岩石力学性能衰减劣化，宏观表现为峰值应力的降低；新建模型经验证可行。     

土工垫加筋生态护坡草皮抗剪特性与固坡性能研究

土工垫加筋草皮具有减小浅层滑坡和表面侵蚀的作用,为探究土工垫加筋草皮抗剪强度特性,文章在室内培育土工垫加筋生态草皮的基础上,对土工垫加筋草皮原状样进行了室内直剪试验,分析了土工垫加筋草皮抗剪强度特性和影响因素,进而通过有限元数值模拟研究了土工垫加筋草皮对护坡整体稳定的影响。试验表明:土工垫和根系共同加筋作用不会改变应力与位移关系曲线变化特征,但可显著提高加筋草皮的抗剪强度。在试验中与素土相比加筋后强度最大增幅为164.7%,强度增幅受法向应力水平影响显著,随着法向应力的增大,强度增幅逐渐减小;基于摩尔-库伦强度准则,获得了土工垫加筋草皮的黏聚力和摩擦角,结果显示加筋增加了草皮的黏聚力,但对内摩擦角几乎没有影响;随着加筋量的增大,土工垫加筋草皮的抗剪强度均近似按指数形式增大,加筋量越高土体抗剪强度增量也越大;低含水率试样对应的抗剪强度较大,含水率增大时,由于基质吸力降低,抗剪强度也会降低。有限元数值模拟结果表明,护坡表面铺设土工垫加筋草皮后坡体的整体稳定性得到有效提到,计算中护坡整体稳定性约提高13.5%。     

基质吸力对小浪底水库1#滑坡非饱和土强度影响试验研究

利用改进的非饱和土三轴仪进行了小浪底水库1#滑坡非饱和土三轴试验,着重对围压对基质吸力的影响、非饱和土强度及基质吸力对它的影响进行研究,结果表明:基质吸力对非饱和土抗剪强度有增强作用,主要体现为对总内聚力的增强,对内摩擦角影响极小,且其强度参数Φb不是常量。应用最小二乘法对基质吸力与总内聚力实测曲线进行拟合并结合非饱和土强度理论建立了实用抗剪强度公式,用具体函数来明确基质吸力对强度的影响。     

基于土-水特征曲线试验的非饱和土强度预测*

港口地基土多为非饱和土,不同基质吸力下的土体强度特性各异,难以准确预测。以福建某港口地基工程非饱和粉质黏土为研究对象,开展土-水特征曲线（SWCC）试验、饱和及非饱和三轴压缩试验。依据土水特征曲线中AB段近线性特征,假设体积含水量与基质吸力对数值lg（ua-uw）线性相关,以A、B点数据作为已知条件,建立lg（ua-uw）与相对饱和度Se的联系,基于Vanapalli强度预测模型,构建新的非饱和土强度预测模型,并给出参数求解方法。引用相关文献中非饱和有机质粉土和膨胀土试验数据,利用新建预测模型对3种非饱和土的强度进行预测,并与传统预测方法进行对比。结果表明,新建预测模型的强度辨识效果较好,对非饱和粉质黏土、有机质黏土和膨胀土的强度预测具有一定的可行性和适用性。     

降雨入渗对软土岸坡稳定性影响研究

软土普遍具有含水率高、抗剪强度低的特点,且大多数的土体滑坡都发生在降雨期间或者降雨之后的某个时间,因此研究降雨入渗诱发软土岸坡失稳的机理具有十分重要的意义。选取某软土岸坡工程作为研究对象,基于有限元强度折减法,采用Abaqus软件建立三维软土岸坡有限元模型,分析降雨强度、时间以及饱和渗透系数对岸坡稳定的影响。结果表明:随着雨水的入渗,岸坡土体饱和度及孔隙水压力增大,土体浅层基质吸力减小或消失,导致土体抗剪强度降低,从而引起岸坡稳定性降低;降雨入渗诱发岸坡失稳的模式表现为渐近牵引式破坏,其塑性破坏区域最先出现在坡脚,并沿坡面向上发展,逐渐形成连续的塑性贯通滑动面;以及持续的强降雨最容易引发岸坡的失稳破坏。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

聚乙烯醇纤维加筋水泥固化疏浚土静力特性试验研究

疏浚土由于其高含水率、低渗透性、低承载力等特性,无法大规模的利用.文中选用聚乙烯醇(PVA)纤维作为加筋材料,P.O42.5普通硅酸盐水泥作为固化材料,对长江中下游航道疏浚土进行固化,分别对养护龄期为7、14、28 d的固化疏浚土进行静力特性试验,探究了不同养护龄期、纤维掺量及长度模数对固化疏浚土强度的影响规律,为长江中下游疏浚土的加固利用提供参考.试验结果表明:养护龄期为7、14 d时,土体的黏聚力随纤维长度模数和掺量的增加而逐渐增大;养护到28 d时,土体的黏聚力随纤维模数和掺量的增大有最大值.随着纤维长度模数和掺量的增加,土体的内摩擦角逐渐降低并趋于稳定,随着养护龄期的增加,纤维对内摩擦角的影响逐渐减小.PVA纤维的最佳长度模数和掺入量分别为6 mm和0.1%,此时纤维对疏浚土的加固效应最佳.     

船行波对内河饱和软黏土刚度和强度弱化影响试验研究

近年来随着内河航运业的发展和船舶大型化的趋势,船行波对内河航道岸坡的稳定性影响不容忽视。船行波是一种动荷载,长期作用于内河表层饱和软黏土,对其刚度和强度影响严重。通过动三轴试验模拟了船行波对内河饱和软粘土的刚度和强度的影响,并对动三轴试验后的土样进行不排水剪切试验,研究了船行波荷载长期作用后内河表层软粘土的强度弱化。通过研究建立了考虑循环荷载比的软化指数经验公式;建立了考虑循环荷载比的土体残余应变计算经验公式,并在此基础上建立了土体强度折减与残余应变的关系;最后依据莫尔库伦准则给出土体粘聚力和内摩擦角的强度折减系数与循环应力比关系经验公式。     

国内外标准中砂性土内摩擦角确定方法对比

内摩擦角是土体的抗剪强度指标之一,反映了土体的摩擦特性,是岩土（尤其砂性土）工程设计的重要参数。在大量的室内和原位试验、分析研究和工程实践基础上,国内外标准提供了较多针对砂性土内摩擦角的经验取值和理论计算方法。通过对比国内相关标准、国外常用的美国标准API和Engineer Manual、欧洲标准Eurocode和BS 6349以及一系列研究中关于砂性土内摩擦角的确定方法,系统总结各方法的差异性。分析认为在无室内试验情况下通过原位试验确定砂性土内摩擦角的方法技术合理、操作可行,为国内和海外工程设计中砂性土内摩擦角的选取提供一定参考。     

黄骅港区软土路基真空预压加固效果分析

依托渤海新区黄骅港综合港区某道路地基处理工程实践,真空预压加固效果采用现场取土、室内试验及原位测试相结合的方式进行检验,对该区域土体地基承载力、不排水抗剪强度、锥尖及侧壁阻力、标贯击数、原状土的物理力学指标等参数进行测试、分析。结果显示真空预压处理后该区域原泥面10 m范围内土体的含水率、孔隙比、压缩模量、土体粘聚力、内摩擦角等物理力学指标明显改善,地基加固效果显著;而原泥面10 m以下区域土体加固效果也有一定影响,但加固效果有限。     

考虑土体密实度的钢-土界面剪切特性研究

土体密实程度对内河码头大尺寸钢护筒嵌岩桩的承载性状具有重要的影响。在一定含水率及颗粒级配条件下,控制试样土体干密度分别为1.80,1.85,1.90 g/cm3进行土体与钢板的往复剪切室内试验,探索了不同干密度条件下试样在不同法向应力条件下的剪应力-剪位移关系、极限剪切强度以及界面往复剪切的残余强度。研究发现钢-土界面的剪切过程主要有3个阶段:弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段;极限剪切强度满足摩尔库伦准则且随干密度增大粘聚力和内摩擦角均增大,且呈线性增加;往复剪切过程中,研究剪应力的变化情况发现同方向不同循环过程中最大剪应力几乎保持不变,不同方向剪切循环过程中,负方向剪应力均比正方向稍大。     

不同应力路径下微生物固化红粘土力学性能研究

以微生物固化后的红粘土为研究对象,分别进行不同初始围压下的CTC试验、RTC试验、TC试验,探究不同应力路径下微生物固化后的红粘土的强度特性。试验结果表明:巴氏芽孢杆菌和铁细菌固化后的红粘土在CTC剪切路径和RTC剪切路径下抗剪强度峰值比原重塑土样有提升,TC剪切路径则降低;对比3种应力路径下的有效应力强度指标,巴氏芽孢杆菌和铁细菌固化的红粘土相比于原重塑红粘土有效粘聚力增加,有效内摩擦角减小,红粘土强度得到提升,且巴氏芽孢杆菌对红粘土的固化效果优于铁细菌。     

速生植物根系固化浅层疏浚土的直剪试验

为研究速生植物对大面积疏浚土纳泥区浅层固化效果,选取2种常见速生禾本植物皇竹草和高丹草,在排干纳泥区上层覆水后,分区在粉质黏土为主的纳泥区种植,采集表层原状素土及根土复合试样,通过直接剪切试验量化分析2种植物根系对浅层疏浚土的固化效果,观察和比较2种植物的根系发育情况及力学特性。结果表明：1)皇竹草根系更加致密且抗拉强度更高,土体含根量为高丹草的2.1倍,根系抗拉强度为高丹草的1.6倍;2)皇竹草和高丹草均可显著提高土体的内摩擦角、黏聚力及抗剪强度,其固化后分别为素土的1.5～6.3、1.2～2.4及1.2～3.2倍;3)在土壤含水率相近且与植株水平距离相同的情况下,皇竹草的固土效果优于高丹草;4)皇竹草的土体固化效果随着与植株间水平距离的增大而明显减弱;5)2种植物均可促进浅层疏浚土的脱水。种植速生植物可作为大面积纳泥区浅层固化处理的辅助措施,符合我国“双碳”目标和绿色工程发展理念。