砂泥岩互层边坡膨胀性泥岩力学性能试验研究

泥岩和砂岩互层边坡中的泥岩吸水时将受到泥岩膨胀致其应力σ增加和抗剪强度参数（c，φ）降低双重作用影响。随着含水率的增加，σ增大，c，φ值减小，τ的变化情况及这一规律的含水率阈值的确定是要着重解决的问题。基于室内有侧限膨胀试验及直剪试验，研究了十八里堡水库段泥岩膨胀率与上部荷载、时间、初始含水率及自然膨胀力关系，以及黏聚力和内摩擦角与含水率的关系，据此推导出了以吸水率（含水率变化）为自变量的泥岩抗剪强度公式。研究结果表明:该处泥岩含水率阈值为13.5%，在含水率阈值以内抗剪强度随着含水率的增加而增大；当含水率继续增大，超过含水率阈值，则抗剪强度随着含水率的增加而减小。     

膨胀土的抗剪强度及其水敏性研究

通过对贵州毕节地区某高速公路沿线的膨胀土进行大样本取样,研究了原状膨胀土的抗剪强度以及重塑膨胀土抗剪强度的水敏性。结果表明,原状膨胀土具有高天然含水率、高最佳含水率、高饱和度、高液限、高塑限、中高压缩性和低抗剪强度的特点,黏聚力处于20～40kPa,内摩擦角处于5°～10°。重塑膨胀土在低含水率和高含水率下的应力-应变曲线分别为软化型和强化型曲线。抗剪强度随着含水率的增加逐渐降低,低含水率范围(w 24. 5%)的抗剪强度变化明显强于高含水率范围(w≥24. 5%)的变化。内摩擦角与含水率之间呈指数衰减关系。     

大兴安岭人工冻土抗压抗剪强度试验研究

冻土的抗压强度与抗剪强度是计算多年冻土区冻土地基的极限强度以及计算受外界荷载作用时冻土体稳定性的依据。为研究中国大兴安岭多年冻土区典型土样在负温条件下的力学性质,通过对大兴安岭多年冻土区典型土样在不同负温、不同含水率条件下进行抗压强度和抗剪强度试验,基于试验结果进行分析得到:冻结土体抗压强度随含水率的增加呈现出先增大后降低的变化规律,随着温度的下降而增大;冻结土体的粘聚力c和内摩擦角φ随着含水率的增加而减小,随着冻结温度的降低而增大;在相同负温条件下,大兴安岭多年冻土区低液限粉土的抗压强度与抗剪强度大于低液限粘土,低液限粉土单轴抗压强度在含水率为19%左右时达到最大,低液限粘土单轴抗压强度在含水率为22%左右时达到最大,且其二者的内摩擦角均小于25°。     

风化砂改良膨胀土无荷膨胀率及强度特性试验研究

在保持含水率和干密度不变的条件下,将风化砂以不同比例掺入膨胀土中,通过击实试验、无荷膨胀试验和三轴试验,研究风化砂改良膨胀土的效果。研究结果表明:最优含水率随掺砂量增加而减小,但最大干密度先增大后减小;随着风化砂掺量增多,膨胀率相应降低;当掺砂量达到40%时,膨胀率降低了6.64%,风化砂能明显抑制膨胀土的膨胀性;膨胀土的主应力峰值随掺砂量的增加先增大后减小,当掺砂量为16%时抗剪强度最大,而黏聚力随掺砂量的增加逐渐减小,内摩擦角先增大后减小,因此确定最佳掺砂量为16%。     

冻融条件下硫酸盐渍土强度特性试验研究

为研究冻融条件下硫酸盐渍土的强度特性,采用正交试验方案,对不同压实度、含水率、含盐量及冻融循环次数的硫酸盐渍土试样进行三轴剪切试验,分析各因素对土体抗剪强度的影响。结果显示:土体黏聚力c随压实度与含水率的增加先增大后减小,随含盐量的增加而减小,随冻融循环次数的增加而减小,并逐渐趋于稳定;对于黏聚力c,含水率与冻融次数影响极显著,压实度及含盐量影响显著,对于内摩擦角φ整体变化不显著,受上述各因素影响较小。     

网纹红土抗剪强度的试验分析

以南昌地区第四系中更新统网纹红土为研究对象,通过控制相同干密度,用两种平行试验方法分别改变原状土和重塑土的含水率进行室内直剪试验,重塑土试验结果与原状土抗剪强度随含水率变化的规律基本一致。试验结果表明:随着含水率的增大,土的抗剪强度先增大后呈现近似线性降低,其中黏聚力逐渐减小,内摩擦角先增加后减小;重塑土的抗剪强度低于原状土的抗剪强度,含水率较高时重塑土的黏聚力损失越小而内摩擦角的损失越大,以上结果对于实际工程应用中合理地选择抗剪强度参数有着重要的参考价值。     

含水率差异对膨胀性红黏土隧道施工力学行为的影响

膨胀性红黏土因其特殊的水敏性,使得自身遇水膨胀,是造成隧道围岩失稳的重要原因。 为建立含水率与膨胀率的关系,从 而明确含水率变化对大断面膨胀性红黏土隧道及支护结构受力变形的影响,以银西高铁庆阳膨胀性红黏土隧道为研究背景,通过 现场监测确定围岩含水率波动范围;结合室内试验建立含水率与膨胀性和抗剪强度的对应关系;将土体含水率变化条件下的膨胀 关系同材料受热膨胀特性进行联系,利用ABAQUS内置的温度应力场模拟湿度应力场,分析不同含水率作用下隧道围岩压力、衬砌 结构内力与变形量值的重分布规律。 结果表明: 开挖后不同含水率最终趋于饱和时,随着初始含水率的降低,围岩及支护结构受 力增大,仰拱与拱脚处相对位移提高,拱顶、拱腰与边墙处相对位移降低,整体安全系数逐渐降低;对开挖后洞周平均含水率20.7% 而言,最终趋于饱和时围岩压力安全系数为2.2,衬砌安全系数为1.1,围岩相对位移为0.97%;相比于围岩压力和衬砌结构受力, 含水率变化对洞周围岩变形影响最大;基于特殊地质情况,建议将隧道预留变形量提至150~180 mm。     

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。     

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。     

非饱和黄土结构强度特性的试验研究

分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源,通过常规三轴试验对非饱和黄土的结构强度和抗剪强度规律进行了研究。结果表明:非饱和黄土的结构强度可用其天然结构破坏时所丧失的强度表示;同一含水率下结构强度随围压的增大而增大,在同一围压下结构强度随含水率的增加而逐渐减小,呈较好的幂函数关系;结构强度与其粘聚力之间有显著的线性相关关系。     

南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征及影响因素分析

以南宁外环膨胀土为对象,开展含低应力条件的不同干密度、不同初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用重塑样、有荷干湿循环作用原状样的饱和慢剪以及重塑样饱和三轴固结排水试验,研究干密度、初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用等因素对其低应力条件下抗剪强度的影响。结果表明:各抗剪强度包线均呈非线性特征,可用广义幂函数很好地拟合;低应力、干密度及初始含水率对饱和慢剪强度的影响显著;试件初始含水率相同时,干密度越大,强度越大;干密度相同时,初始含水率越大,强度也越大;随干湿循环次数的增加,无荷条件下土样的抗剪强度衰减强于有荷条件。     

弥勒高饱和原状膨胀土强度变形特性研究

结合云桂高速铁路建设,采集不同深度高饱和原状膨胀土,开展膨胀土的固结排水三轴试验和一维固结试验,研究了原状膨胀土的抗剪强度及压缩变形特性。结果表明:原状膨胀土的抗剪强度随蒙脱石含量、初始孔隙比的增加而递减。膨胀土压缩系数与固结压力具有负指数变化关系,地基中不同深度膨胀土的压缩系数具有"归一化"性状。在一定压力范围内,原状膨胀土的应力-应变关系可用幂函数模型描述。     

塔克拉玛干沙漠风积沙的剪切变形特征

通过多种类型的快剪试验,全面把握塔克拉玛干沙漠风积沙的剪切变形特征。试验结果表明:风积沙的剪切变形曲线明显受相对压实度影响——后者低于95%时基本上不出现峰值,高于95%时常会出现峰值,并随压实度或垂直压力的增大,峰值抗剪强度与残余抗剪强度的差值也加大;残余抗剪强度受压实度、垂直压力、含水率的影响较小,一般较高,多在峰值抗剪强度的90%以上,表明风积沙具有比较明显的剪胀性与剪缩性;试验时不饱水,出现峰值时的剪应变多在0.8%~1.6%之间,试验时饱水则会明显增加,并导致剪切变形曲线不易出现峰值等。机理在于压实度与含水率变化所导致的毛细管力与薄膜水连接的复杂变化及其综合影响。     

非饱和玄武岩残积土强度特性及其边坡稳定性分析

为探究非饱和土抗剪强度及其指标随含水率的变化规律,以毕威高速公路沿线某边坡黄褐色玄武岩残积土为研究对象,进行了控制含水率的直剪试验和土水特征曲线测试试验,通过Abaqus建立以此边坡为原型的有限元模型,在此基础上运用强度折减法对不同含水率的边坡进行稳定性分析,并结合试验所得的土水特征曲线分析基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明:随含水率增大,抗剪强度先基本不变后大幅度减小,黏聚力与内摩擦角均呈阶段性减小;基质吸力对抗剪强度的贡献随基质吸力的增大而逐渐减小并最终趋近于无影响;含水率对玄武岩残积土质边坡稳定性有较大的影响,边坡土体的含水率大于30%后,随含水率增加,边坡安全系数大幅度降低;含水率增大会降低土体的基质吸力,在边坡土体接近饱和时,基质吸力的丧失对边坡稳定性影响最大,此时边坡最易失稳滑塌。     

含水率-温度双因素影响的红黏土力学特性分析

在新的气候环境和工程建设要求下,涉及红黏土的工程问题不断突出,亟待深入掌握残坡积红黏土的力学和工程性质。该文以湖南省内典型红黏土为研究对象,基于不固结不排水直剪试验,开展含水率和温度双因素影响下的残坡积红黏土力学特性研究,重点关注影响红黏土力学性能的最不利条件。研究结果表明:(1)受单因素含水率影响,随含水率的增加红黏土的抗剪强度减小10%～40%;而考虑含水率与温度双因素影响,温度增加时,红黏土的抗剪强度随含水率增加而减小的效果减弱;(2)红黏土的黏聚力同时受温度和含水率的影响,同一温度下,含水率增加,黏聚力减小40%～70%,温度越高,含水率对黏聚力的影响越小;同一含水率下,温度为30℃时,黏聚力最小;(3)非极端温度范围内(10～30℃),红黏土的内摩擦角主要受温度影响,温度增加,内摩擦角增加5%～10%。     

云桂铁路膨胀岩强度特性试验研究

膨胀岩具有遇水膨胀、软化、崩解和失水收缩、开裂等特性,一直是工程应用中的难点。通过云桂铁路膨胀岩的室内试验研究,分析了膨胀岩的抗剪强度、抗压强度和膨胀力的特性;根据抗剪试验,分析了膨胀岩的抗剪特性,着重研究了水对膨胀岩抗剪强度的影响;同时提出了临界初始含水率的概念［1］。根据膨胀力的试验,分析了膨胀力与膨胀应力的关系,进一步建立膨胀岩的修正Huder-Amberg本构变形模型。成果为云桂铁路膨胀岩的处理问题提供设计施工依据。     

控制吸力下低应力条件的合肥膨胀土抗剪强度试验

膨胀土边坡在变饱和条件下可能发生浅层滑塌失稳。为了研究非饱和膨胀土在低应力条件下的强度特性,采用非饱和三轴仪设置多组不同基质吸力和应力条件,进行合肥膨胀土的三轴剪切试验,对试验数据进行分析。试验结果表明：当膨胀土所受净围压应力不断降低时,其应力-应变曲线会由应变硬化向应变软化过渡;非饱和膨胀土强度随基质吸力增大而增大;浅层膨胀土的抗剪强度会呈现明显降低,具有非线性特点;非饱和膨胀土的黏聚力对抗剪强度影响显著,低应力条件下黏聚力会显著降低,内摩擦角明显增大;净围压应力对低应力段土体强度影响明显,而基质吸力对低应力段土体强度影响较弱。     

含水率对非饱和压实土抗剪强度影响试验研究

对压实土进行不同含水率直剪试验,得到其抗剪强度;利用接触滤纸法测量土基质吸力,得到其土水特征曲线;基于吸引力强度理论,探讨了在最优含水率附近的重塑土的基质吸力、黏聚力与含水率的关系。研究表明:基质吸力与含水率的关系曲线呈内凹双曲线形态,与含水率关系是单调递减的;黏聚力与含水率的关系曲线呈抛物线型,且在最优含水率处最大;转化率随基质吸力的增加而逐渐降低,高基质吸力下土体含水率偏低,基质吸力难以有效转化为吸应力,故而黏聚力偏小。     

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。     

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。