库岸区碎石土路基抗剪强度的试验研究

碎石土质路基的失稳破坏是库区公路的主要病害,碎石土抗剪强度参数取值的合理性将直接决定库岸区路基边坡的稳定性。以云南冷清公路路基的碎石土为试验对象,提出库岸区碎石土路基抗剪强度分析与建模方法,分析碎石土路基的抗剪强度参数在不同碎石量和含水量下的特征规律,探讨3种状态下强度参数模型及特征,并在此基础上,提出适用于碎石土路基抗剪强度参数的模型范式。理论计算和实例应用的结果表明,所提出的模型公式简单、实用,基本能反应试验土样的抗剪强度特性,其在坚硬和硬塑状态下具有较高的准确性,而可塑状态下的模型参数仍需更丰富的试验数据标定。     

碎石土边坡现场直剪试验及稳定性分析

基于某碎石土边坡处治工程,通过现场剪切试验分析了碎石土边坡在不同含石量的受力状态与破坏机理,并运用现场直剪试验所得相关参数,通过MIDAS/GTS软件,采用强度折减法对比分析了碎石土边坡的稳定性。现场剪切试验表明:碎石土边坡的现场直剪试验依次经历了弹性、屈服、塑性破坏3个阶段;碎石土的抗剪强度受含石量的影响较大,当含石量较大时,碎石土的抗剪强度越大;碎石土的剪切破坏呈塑性破坏,且当垂直荷载较小时(≤88k Pa),碎石土出现持续剪胀现象,当垂直荷载较大时(88k Pa),碎石土出现先剪缩后剪胀现象。碎石土边坡稳定性分析表明:碎石土边坡在地震作用时的稳定性最差;静力条件下碎石土边坡的稳定性最好,降雨后,边坡的稳定性将受到影响。     

非饱和土抗剪强度理论的关键问题与研究进展

非饱和土抗剪强度与其矿物组成、细观结构和含水率等因素密切相关,许多学者先后提出了多种非饱和土抗剪强度的形成机理、计算方法以及测试手段。为总结现有研究成果,深化对非饱和土抗剪强度理论的认知,综述了非饱和土抗剪强度理论发展中的若干关键问题。首先讨论了不同类型土体的细观结构差异,分析了非饱和土抗剪强度形成的细观机理,对比分析了砂性土与黏性土非饱和抗剪强度变化规律的差异性;其次总结了几种较为典型的非饱和土抗剪强度计算公式,对不同非饱和参数的取值方法进行了分析;最后介绍了多种用于非饱和土抗剪强度测试的新仪器与新方法,如非饱和土直剪、非饱和三轴以及非饱和土环剪装置等,部分国外已有研究成果在中国仍处于空白状态,值得中国同行借鉴。根据上述分析,对非饱和土抗剪强度理论的研究方向进行了展望：①应进一步从细观角度开展不同结构土体土颗粒之间的相互作用以及土、水相互作用对宏观非饱和抗剪强度影响的研究;②应根据土质类型、含水状态和应力状态等因素综合确定非饱和土抗剪强度计算参数,提出相应的抗剪强度计算方法,并逐步尝试将非饱和土强度理论应用至工程实际;③进一步改进现有非饱和抗剪强度测试仪器,使之可以控制多种试验变量,优化测试方法,进一步提高试验效率与精度。     

不同结构类型水泥稳定碎石材料抗拉性能研究

在室内条件下进行不同结构类型水泥稳定碎石材料弯拉强度、劈裂强度相关试验,探讨结构类型对水泥稳定碎石抗拉性能的影响,对两种不同抗拉强度指标进行对比分析,建立二者之间的换算关系,并分析弯拉强度、劈裂强度差异的成因。结果表明,悬浮密实结构的抗拉性能优于骨架密实结构和骨架空隙结构,悬浮密实型水泥稳定碎石材料具有更好的抗裂性能;弯拉试验测得的材料抗拉强度大于劈裂试验所得抗拉强度;弯拉强度与劈裂强度之间具有较好的线性关系;材料内部应力状态的不同导致弯拉强度、劈裂强度的差异。     

高密度聚乙烯土工格栅与不同填料界面特性

该文采用直剪试验,对比分析了填料类型(河砂和碎石土)、含水率、正压力对高密度聚乙烯土工格栅加筋土界面剪切性能的影响。采用Mohr-Coulomb强度准则描述筋土界面剪切强度,借助修正的Duncan-Chang模型建立界面剪切位移与剪应力关系。结果表明:与加筋碎石土相比,加筋河砂界面存在明显的剪应力软化现象。河砂及碎石土中加了土工格栅后,抗剪强度分别提高60%~70%、22%~48%。加筋碎石土界面抗剪强度和抗剪切变形能力均强于加筋河砂。填料含水率的变化对界面剪切性能和剪切刚度指标影响较大。     

基于摩尔-库伦准则级配碎石强度研究

为研究级配碎石抗剪强度的影响因素,设计了用于道路的基层和底基层的7种级配碎石,对这7种级配碎石在不同条件下进行了CBR试验和三轴剪切试验。试验结果表明:级配碎石的最大粒径、压实度以及含水率对抗剪强度以及摩尔-库伦参数都有一定的影响;CBR与摩尔-库伦参数之间没有明确的相关关系。     

用改进直剪仪研究粗粒土抗剪强度的尺寸效应

为研究粗粒土直剪试验抗剪强度参数的尺寸效应,研制钢结构相互嵌套叠置组装而成的改进直剪仪。试验中上下剪切盒间剪切缝宽度不变,利用钢结构的不同叠置组合,改变直剪试验试样的高度H和直径D。H和D分别有四种取值,通过H和D的16种不同组合,对两种均一级配的的粗粒土(粒径2～5mm)分别进行直剪试验。平行组试验结果证明了该直剪仪的可靠性与试验的再现性。试验结果表明:粗粒土的抗剪强度参数有显著的尺寸效应,且直径D对抗剪强度的影响较高度H更明显。     

应力路径对根-土复合体抗剪强度的影响

利用GDS应力路径三轴仪,对无根素土和根-土复合体均进行等向固结和K0固结后,再分别对其进行了普通三轴压缩和减压三轴压缩排水剪切试验。在不同固结方式和不同三轴试验条件下,对比研究了无根素土和根-土复合体的抗剪强度特性受不同应力路径条件的影响。通过研究得到了诸多有益的结论,证明了不同应力路径对根-土复合体的抗剪强度具有不同的影响。通过对试验结果的拟合,得到了可用于描述根-土复合体临界状态曲线的幂函数关系式并确定了相关参数。研究结果为在生态边坡稳定性分析中,获得合理的抗剪强度参数提供了理论基础。     

双轴贯入试验与直剪试验测定抗剪强度参数的试验研究

利用双轴贯入结合无侧限抗压试验方法与直剪试验方法,分别对不同含水量不同干密度下重塑黄土的抗剪性能进行测定,对比两种方法所测得的抗剪强度参数。结果表明:用双轴贯入结合无侧限抗压试验方法测得的抗剪强度指标C、φ值,通过一定的折减可用来表示土的抗剪强度参数,且两种方法测得的C、φ值随干密度增加而增加,随含水量增大而减小。     

高填方路基填料的大型三轴试验研究

高填方路基的稳定是多年来路基工程研究和关注的重点,高填方路基的稳定性与其计算参数取值密切相关。本项目采用大型三轴试验对贵州水都路的碎石土路基填料进行了试验研究,结果表明碎石土的抗剪强度与其应力水平密切相关。对于高填方路基的稳定计算参数取值应考虑路基的高度。     

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。     

三峡库区土石比对土体强度参数影响规律的试验研究

通过三峡库区奉节白马港区及万州青草背港区原状土试样的物性试验结果对其定名,并与砾石混合制备成不同土石比试样,通过直接剪切试验探求其不同含石量对土体抗剪强度参数的影响规律,对三峡库区土体抗剪强度参数的准确确定具有一定的参考价值。     

粤北地区花岗岩残积土的物理力学特性

采用数理统计方法对广连高速公路花岗岩残积土的物理力学指标进行统计，并分析特性参数的相关性。结果表明:粤北地区花岗岩残积土为具有显著地域差异性的结构性土，多为砾质黏性土；颗粒组成呈“两头大、中间小”的分布特征，具有以稍密、硬塑、中等压缩性、较高抗剪强度为主的典型特点；物理指标之间的相关性显著，力学指标与物理指标的相关性不显著，可为粤北地区花岗岩分布区公路建设提供参考。     

砂砾改良盐渍土用作路基填料的研究

以西宁南绕城高速公路工程为依托,对现场所取的盐渍土采用掺拌砂砾,对路基填料进行试验研究。其结果表明:添加砂砾对改善盐渍土的颗粒级配有非常明显的作用,同时大大增加了土体的密实度,增强了土颗粒间的摩擦力,提高了土体的抗剪强度并降低了其回弹变形的幅度;满足了高速公路工程的要求。     

复合碎石排水层对路基水稳定性的影响

针对多雨地区路基湿度增加,对土体抗剪强度特别是其中土颗粒之间粘聚力的影响,提出复合碎石排水层的解决方案。为了使复合碎石排水层达到最佳排水效果,进行了试验段施工,并在试验段内埋设湿度传感器。检测结果表明：设置复合碎石排水层以后,能有效减少外界水对路基的干扰,维持路基水稳定性。     

铜川某工程不同深度黄土抗剪强度试验研究

以铜川某工程项目为研究对象,利用三轴试验,研究了不同深度下黄土抗剪强度特征.结果表明:含水率和围压对抗剪强度指标均有影响,不同深度下土体的抗剪强度参数与含水率有一定的函数关系.     

不同含石量下土石混合体的剪切特性研究

土石混合体作为一种优良的填料被广泛应用于路基填筑。为研究含石量对土石混合体抗剪强度的影响，利用大型直剪试验，分析不同含石量下土石混合体剪应力-剪切位移曲线及抗剪强度的变化规律。结果表明:当含石量≤20 %，试样为密实悬浮结构时，剪切过程呈应变硬化，抗剪强度随含石量增加变化不明显；当20 %＜含石量≤50 %，试样为密实骨架结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化，粗粒土之间的咬合逐渐增强，内摩擦角和黏聚力增加较大，含石量在50 %左右，抗剪强度达到最大；当含石量＞50 %，试样为骨架空隙结构时，剪切过程呈应变硬化-应变软化-应变硬化，内摩擦角和黏聚力均出现下降。     

内马铁路残坡积土石混合体含石量对抗剪强度影响分析

针对内马铁路二标大量分布的残坡积土石混合体材料抗剪强度易受含石量影响的问题，选取了具有代表性的圆砾和角砾，并配置成不同含石量的试样进行不排水三轴剪切试验，系统研究了砾石含量和形状对土石混合体强度特性的影响规律。试验结果表明:土石混合体砾石含量阈值分别为40%和80%，即含石量小于40%时，土石混合体峰值内摩擦角基本不变，且不受砾石形状影响；含石量由40%增至80%时，土石混合体试样峰值内摩擦角逐渐增大，且角砾试样的大于圆砾；含石量超过80%时，试样峰值内摩擦角缓慢增加，并发现试样峰值抗剪强度有相似的变化规律。