应力-基质吸力耦合作用下粉土的孔隙比演化过程

外部荷载和含水量的变动都会引起土体体积的变化,但大多研究都仅从固结压缩或增减湿胀缩角度进行研究,而把荷载、基质吸力和孔隙联合起来考虑的较少。为了探究应力-基质吸力耦合作用下粉土的孔隙比演化过程,采用了能考虑固结应力作用的土水特征曲线试验仪,获得了荷载、基质吸力和孔隙的变化规律。分析了压实粉土固结稳定后(即荷载全部由有效应力承担),有/无荷载继续作用下脱湿引起的体变差异性,并提出了荷载、基质吸力与孔隙相互作用的概念模型;从粉土孔隙和颗粒分布等微观角度,阐释了负荷作用加剧孔隙比减少的主要原因。研究结果表明:负荷条件下脱湿引起的体变量大于无荷条件下的体变量,说明脱湿过程中荷载对其孔隙变化继续起到助推作用。造成负荷作用加剧孔隙比减少的原因是由于荷载-基质吸力发生"一步一趋"的耦合作用,使得土体初始脱湿阶段总处于准饱和状态,没有形成有效的非饱和强度。     

悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元

为了进行空间缆索悬索桥主缆与塔顶鞍座间接触非线性的计算,开发了包括塔顶鞍座及两侧主缆在内的三节点空间鞍座单元.基于空间悬链线理论及主缆与鞍座的几何关系,对单元进行状态求解,得到主缆与鞍座的切点位置及切点索力,根据静力平衡条件计算单元精确的节点力;由增量代替微分,根据切线刚度矩阵的定义计算单元刚度矩阵的元素.空间鞍座单元自动满足主缆与鞍座相切,通过修改一个参数可实现鞍座顶推的计算.计算表明:计算结果与数值解析解结果完全相同,收敛速度较快,在每次状态求解时,迭代次数在12次以内.      

初始状态对粉土强度的影响试验研究

粉土因黏粒含量不高存在强度偏低等工程问题。通过制备不同初始状态(干密度、含水量)的粉土,进行了剪切试验。探讨了初始状态对其强度指标的影响规律,并且也研究了水泥改良粉土的干密度对其强度的影响。结果表明,粉土的黏聚力受密实度和含水量的影响最大,随含水量的变化黏聚力呈现驼峰状,总体说来压实度低相应的黏聚力也就较小。同等条件下掺4%的水泥以后粉土的强度得到了较大的提高,内摩擦角提高了2倍和黏聚力提高4倍左右。     

改性红粘土的击实特性试验研究

分别通过掺石灰、掺砂以及掺石灰和掺砂联合对郴宁高速公路三个桩号的红粘土进行了击实试验,分析了干密度与含水量的关系、干密度与掺和比的关系、最优含水率与掺和比的关系以及击实的影响因素。结果表明：掺和不同配合比的外添料后,红粘土击实曲线呈现不同的变化规律。掺石灰的红粘土其最佳含水量随着掺石灰比的增大而提高,而干密度则随着掺石灰比的增大而减少。这是由于石灰引起了粘土颗粒的集聚占了大孔隙改变了土颗粒有效的级配影响了压实效果;掺砂红粘土的最优含水量的和最大干密度随着掺砂比的提高刚好与掺石灰红粘土的变化规律相反;联合采用石灰和砂粒进行改性处理时,最大干密度和最优含水量都处于单独掺料的特征之间,基本变化规律与掺砂处置的情况类似,说明砂粒对红粘土的改性处置效果要大于石灰的影响。