废旧轮胎颗粒对橡胶土体抗剪强度影响的试验研究

通过直剪试验对不同级配轮胎颗粒的抗剪强度进行了测试,分析了颗粒剪切强度与剪切位移的关系,提出了颗粒抗剪强度特性衡量指标,建立了颗粒抗剪强度库伦预测公式,选出了代表性的颗粒级配。通过向土体中加入不同掺量的轮胎颗粒研究其掺量对黏土抗剪强度的影响,结果表明:在纯轮胎颗粒的直剪试验中,随着橡胶颗粒粒径的增加其黏聚力和内摩擦角有增大的趋势,黏聚力增加比较明显;在向土中掺入轮胎颗粒的直剪试验中,随着橡胶颗粒掺入量的增加,其黏聚力有先增加后减小的趋势,内摩擦角有增大趋势。当颗粒的掺入比为50%时其抗剪强度最优。     

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。     

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明：动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明：新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。     

土石混合非均质填料力学特性试验研究

土石混合填料中粗颗粒含量对填料的压实性能和抗剪强度都有较大影响。土石混合非均质填料抗剪强度试验方法在现行的试验规程中尚无规定，参照普通土抗剪强度试验方法，又鉴于粗颗粒的粒径较大，采用大型三轴剪切试验仪测得的结果才能较真实地反映土体受力状况，我们对四组土石混合填料的试件在该种仪器上进行了抗剪强度试验。根据试验测得的数据，对影响抗剪强度的几个指标诸如粗颗粒含量、干密度、含水量等各自与抗剪强度的关系进行     

路基粗粒土抗剪强度影响因素分析

粗粒土由于其优良的工程性质,在中国高速公路与铁路路基填筑中得到了广泛的应用。通过调研国内外大量的研究成果,分析了影响粗粒土抗剪强度的主要因素,探讨了这些因素对抗剪强度的影响机理。分析结果表明:粗细颗粒比例、颗粒本身的性质、应力状态、含水率、剪切速率以及粒径大小等是影响粗粒土抗剪强度的主要因素;粗粒土的抗剪强度主要决定于颗粒间形成的土体结构强度以及颗粒本身的特性,即所有影响土体结构强度以及颗粒本身特性的因素,均可对其抗剪强度产生影响。     

不同应力路径堆石料大型三轴试验特性研究

对两河口高土石坝的堆石料D3进行等σ3应力路径和等P应力路径的大型三轴试验,研究不同应力路径堆石料的抗剪强度特性和应力-应变关系。结果表明：堆石料的粘聚力C是真实存在的,且抗剪强度呈非线性,而应力路径对堆石料的抗剪强度影响很小;堆石料在低围压具有明显的剪胀,且不同应力路径的应力-应变曲线不同。在试验的基础上计算几个本构模型的模型参数,并分析了模型的适用性,为该工程设计提供力学参数。     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

冻融循环对粉质黏土力学性质的影响及邓肯-张模型

为了描述冻融循环下压实黏性土不排水剪切性状的变化规律,建议了一种能够反映冻融循环影响的修正邓肯-张模型。首先,以青藏高原粉质黏土为对象,进行一系列冻融循环试验和常规不固结不排水三轴压缩试验。然后,基于邓肯-张双曲线模型,通过三轴压缩试验得到应力-应变关系,确定邓肯-张双曲线模型参数随冻融循环次数的变化规律及相应的回归关系。最后,根据模型参数的函数表达式,建立以冻融循环次数为影响因子的修正邓肯-张模型,并编制该修正模型的计算程序。结果表明:粉质黏土试样的应力-应变曲线形式基本呈应变硬化型,破坏强度随冻融循环次数的增加而逐渐减小,冻融循环劣化作用随围压的增加而逐渐减弱;模型参数中,抗剪强度指标、初始切线模量、极限偏应力和常数K均随着冻融循环次数的增加呈逐渐减小的变化规律,可以采用Logistic函数进行拟合;破坏比随着冻融循环次数的增加呈逐渐增大的变化规律,可以采用ExpAssoc函数进行拟合;常数n随着冻融循环次数的增加呈先减小、后增大的变化规律,可以采用三次多项式函数进行拟合;模型计算结果与试验结果对比表明,两者得到的应力-应变曲线基本吻合,说明该模型可以用来描述粉质黏土变形和强度特性在冻融循环下的劣化特征。     

橡胶颗粒改良膨胀土路基的三轴应力试验研究

为探究橡胶颗粒改良膨胀土路基的抗剪切性能,以南京市江宁区某地的弱-中等膨胀土为试验对象,在不同橡胶掺量和各级围压下进行三轴固结不排水（CU）试验。试验结果表明：随着橡胶掺入量的上升,土体黏聚力呈持续下降趋势,内摩擦角先增大,在10%橡胶掺量时几乎维持不变,而后减小;土体抗剪强度在橡胶掺入量为5%时取得最大值。在掺胶率大于10%时,改良土黏聚力和抗剪强度大幅下降,在应用到膨胀土改良工程时,需要有所考虑。     

掺废弃钢渣的水泥土强度特性试验研究

为了充分利用废弃钢渣二次资源,解决环境污染问题,节约水泥用量,提高地区经济效益,开展了关于水泥土掺废弃钢渣加固软土的强度直剪试验,研究了掺入钢渣的水泥土抗剪强度与正应力-应变曲线关系,得出了符合掺入钢渣的水泥土抗剪强度特性的库仑预测公式,提出了掺入钢渣的水泥土强度特性的衡量指标,分析了水泥、钢渣含量及龄期对抗剪强度的影响,为掺入钢渣的水泥土应用计算提供强度参数。通过比较得出:掺入废弃钢渣的水泥土抗剪强度随垂直压力的增加而提高,破坏的脆性程度随龄期的增长而增加;掺钢渣水泥土加固软土地基的最优配比为"100%土∶20%水泥∶10%钢渣∶30%水"。     

垃圾电厂飞灰改性水泥土三轴试验研究

为研究垃圾飞灰改性水泥土的抗剪强度,提出将垃圾飞灰作为外掺料应用到水泥土的改性研究中。将粒径≤2 mm的黏土颗粒按照不同配比与水泥、飞灰配置成不同飞灰掺量的水泥土试样,采用室内GDS三轴固结排水的试验方法,研究水泥掺量在10%、飞灰掺入比在0%~20%、水泥土在养护龄期为7 d、14 d、28 d时的三轴抗剪强度特性。试验研究发现:1)垃圾飞灰掺入比为5%~10%时,抗剪强度提高最快,且在10%时达到极大值;垃圾飞灰水泥土的应力-应变曲线呈应变软化型,由剪缩向剪胀状态过渡;2)由脆性指标I B可知,飞灰掺量在5%左右时,水泥土整体的稳定性较好;3)内聚力c和内摩擦角φ都随飞灰掺量的增加而增加,其中飞灰掺量10%时,内聚力c达到极大值,飞灰掺量15%时,内摩擦角φ达到极大值;4)采用非线性回归方程(φ=ax ^3+bx ^2+cx+d)拟合内摩擦角与飞灰掺量的关系,从结果上看,采用此回归方程的相关系数高。本研究成果可供路基路面及软基处理参考。     

四川西北地区砂卵石土的直剪试验研究

通过对大粒径砂卵石土进行直剪试验,研究分析了不同密实度、含水量和粒径大小对砂卵石土抗剪强度指标的影响。结果表明,砂卵石土的抗剪强度指标随着密实度的增大而增大,当增加到一定程度后趋于稳定;含水量对其影响甚微;随着粒径的增大,抗剪强度指标迅速提高。试验结果对四川西北地区砂卵石土的工程设计和施工具有参考价值。     

低掺量水泥土强度特性试验研究

模拟低掺量水泥土在工程中的应力状态,利用静三轴CU试验研究了水泥掺入比小于5 %的低掺量水泥土的应力-应变关系及强度特性,探讨了在不同水泥掺量情况下水泥土抗剪强度指标的变化规律,分析了素土和水泥土的变形破坏模式。结果表明:水泥土强度随水泥掺量增加而提高,当水泥掺入比大于15 %时,水泥土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强。     

太原黄土含水率对邓肯-张模型参数影响研究

为研究太原黄土的工程力学特性以及分析含水率对黄土整体稳定性的影响,对土样进行不同初始条件的室内三轴试验,将试验结果用邓肯-张模型进行拟合分析,获得了太原黄土的邓肯-张模型参数及其随含水率变化的规律。结果表明,随着含水率增大,黄土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均有减小趋势,初始含水率较小时,试样有应变软化趋势,表现出剪胀现象。切线弹性模量及体积变形模量都随含水率的减小而增大,随应变的增大而迅速减小。在工程建设中要严格控制黄土的含水率等相关指标。     

考虑固液二相互态特性的流固耦合模型

为研究岩土体内的流固耦合作用对道路工程中道路建筑物/构筑物的变形和沉降，聚焦于构建考虑固液二相互态特性的流固耦合模型，首先构建以含水率为参数的固相物性参数方程（弹性模量、体积模量、极限偏应力）和以孔隙比为参数的液相物性参数方程（饱和含水率、残余含水率、Gardner模型参数），其次建立考虑固液二相互态影响的固相本构方程（邓肯-张模型）和液相本构方程（Gardner模型），之后将新构建的本构方程与固液二相控制方程联合使用构建出考虑固液二相互态特性影响的流固耦合模型。以非饱和黄土为研究对象，利用数值模拟软件构建考虑固液二相互态影响的非饱和土流固耦合数值模型，探索固液二相互态特性对非饱和土流固耦合影响机制。研究结果表明：随着含水率的增大，固相物性参数（弹性模量、体积模量、极限偏应力）均呈减小的趋势；含水率增大使得土体强度减小，表现为达到相同的应变，土体的应力减小；含水率增大，相同的变形情况下，土体所承受的荷载变小。随着孔隙比的增加，饱和含水率线性增加，残余含水率线性减小，Gardner模型参数β呈指数减小，土体内有效饱和度也随之增加；孔隙比增大还会导致土体饱和渗透能力的减小，非饱和相对渗透系数增加。在相同的载荷条件下，相较于未考虑互态影响的流固耦合模型，考虑互态影响的模型模拟的土体变形量较大，含水率、压力水头较小。     

固化红黏土的强度特性及邓肯—张参数研究

固化红黏土强度特性和崩解性的改善是其在工程中广泛应用的重大前提，为研究不同F1和水泥掺量对固化红黏土强度特性、崩解性和邓肯-张模型参数的影响，开展不同F1和水泥掺量下固化红黏土的无侧限强度试验、崩解试验以及三轴试验。研究发现：F1可显著改善土体的水敏性和密实度，极大地提高固化土的无侧限抗压强度，加入水泥的固化土冻融5 d后强度显著增大，随着冻融循环次数的增加，固化土的强度均表现出衰减的趋势，F1掺量越高，衰减趋势越低；F1和水泥亦能显著改善红黏土的崩解性；固化土邓肯-张模型参数破坏比R_f随F1掺量的增大而增大，随水泥掺量的增大而减小；抗剪强度指标、初始弹性模量E_i和初始切线模量参数K均随着F1和水泥掺量的增大而增大，初始切线模量参数n随F1掺量的增大而减小，随水泥掺量的增大而增大。     

废旧橡胶轮胎颗粒-水泥改性强膨胀土的长期路用性能研究

为研究废旧橡胶轮胎(WRT)颗粒联合水泥改性强膨胀土作为路基填料的长期力学性能，采用不同掺量(3%、6%)的WRT颗粒联合水泥(3%),对广西宁明强膨胀土进行改性处理。对改性前后的试样开展扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等微观试验，对经历干湿循环作用后的改性膨胀土试样开展动、静三轴等宏观试验，测定其动回弹模量M_R及固结不排水抗剪强度，着重研究了干湿循环次数和WRT颗粒掺量对改性后强膨胀土路用力学特性的影响。结果表明：(1)改性膨胀土由于水泥的水化反应产生颗粒团聚作用，加之WRT颗粒的掺入，使其大孔隙增加，结构密实度降低；(2)WRT颗粒掺量一定时，随着干湿循环次数的增加，改性膨胀土的动回弹模量M_R表现出先增大后大幅减小的特点，其剪切破坏形态由塑性破坏向脆性破坏转变，应力～应变曲线由应变硬化型逐渐转化为应变软化型，抗剪强度有所增大；(3)M_R随着WRT颗粒掺量的增加而降低，但随围压σ_c的增加而增大，抗剪强度随WRT颗粒掺量的增加而下降。     

人工模拟堆石料的颗粒破碎特性分析研究

采用人工模拟堆石料代替天然堆石料进行试验研究,可以对颗粒形状等单一因素对堆石料力学特性和颗粒破碎特性的影响进行更加深入的研究。对人工模拟堆石料三轴试验结果进行了本构模型参数回归分析,统计了不同形状人工模拟堆石料的颗粒破碎情况,进而定量的研究了颗粒形状与颗粒破碎的关系,并就颗粒破碎对堆石体强度和变形的影响进行了探讨。研究表明,邓肯-张本构模型能够对人工模拟堆石料应力应变曲线进行较好的拟合,其模型参数符合天然堆石料的规律;颗粒破碎率与颗粒球度呈现较好的线性关系,并且在不同围压下颗粒破碎率随颗粒球度的变化规律基本一致;随着围压的升高,颗粒破碎逐渐增大并占据主导作用,使堆石体强度降低,变形加大。     

橡胶混凝土的力学特性试验研究

为探讨混凝土在掺入不同橡胶粒径及掺量下的力学性能,以橡胶颗粒等体积取代C25混凝土内的细骨料,制成三种不同颗粒粒径的橡胶混凝土,并分别对其抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及拉压比进行试验研究。结果表明:橡胶混凝土的抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度及劈裂抗拉强度的变化均随着橡胶颗粒掺量的增加呈不同程度的减小,其中抗压强度的减小程度尤为明显;三种橡胶颗粒混凝土的拉压比变化均随着橡胶颗粒掺量的增加呈非线性变化,但拉压比有所增大;在混凝土路面中掺入适量的橡胶颗粒,能有效增强其韧性。     

格栅加筋新型土工填料压缩变形特性试验研究

新型土工填料与土工格栅联合使用可以作为路基回填的一种新技术。通过考虑轮胎橡胶颗粒掺入比和格栅加筋层数的影响,采用单向压缩仪开展格栅加筋新型土工填料的压缩变形试验,并将其压缩特性与传统土类的压缩特性作比较,结果表明:格栅加筋新型土工填料的压缩模量整体比淤泥质土大,大部分超过可塑黏土的压缩模量,部分达到了半干硬黏土和细砂水平,可应用于处理淤泥质土工程等;轮胎颗粒含量3%和Dr为70%的新型填料加筋一层格栅的压缩模量近乎达到中砂压缩模量的水平,可替换中砂用于实际工程中。