一种通过粒径替换预测碎石土抗剪强度的方法研究

公路弃渣场碎石土难以通过试验获取抗剪强度,利用平行替换和整体缩小粒径的方法,重制试样,开展直剪试验,并将试验结果与原始碎石土试样的抗剪强度参数进行对比,分析仅利用小试样预测碎石土抗剪强度的可行性.研究表明:当粒径平行替换后重制土试样细粒含量较小时,对重制土进行直剪试验即可较好地预测出原始碎石土的抗剪强度;当粒径平行替换...     

卵石粗粒土变形模量和剪胀角预测方法研究

针对某级配的砂卵石料,对不同密度试样开展大量的常规三轴固结排水剪切试验,探讨了围压和制样初始密度对粗粒土变形特性和强度特性的影响。研究结果表明:粗粒土变形模量与围压基本呈线性关系。而变形模量随着密度增加或孔隙比降低,以递增的速率增长。通过引入孔隙比方程,建立了不同围压和密度下卵石粗粒土变形模量的预测方法。采用考虑围压和密度影响的剪胀指数,建立了预测卵石粗粒土最大剪胀角的方法。剪胀指数与最大剪胀角具有很好的线性关系。一旦获取土体所受的有效应力和密度,此方法可预测不同围压和密度下卵石粗粒土的变形模量和最大剪胀角。     

粗粒土压实特性的研究

粗粒土一般是指砂卵石、砂砾石、石渣、堆石料、爆破开采的石料等粗颗粒土石料.具有抗剪强度高、压实密度大、沉陷变形小、透水性能强等工程特性,是一类良好的路基填筑材料.因此,研究它的工程特性对于指导工程设计与施工具有重要意义.从以往对粗粒土的研究上看,仅限于粗颗粒含量与密实度、弹性模量、CBR值等关系的研究,缺乏对粗粒土抗剪强度、水稳定性的研究,以及与工程实际的联系.所以本文重点对粗粒土压实密度特性、抗剪强度特性和水稳定性进行研究.     

冻融循环对云贵高原尾矿土力学性质的影响

为研究尾矿力学指标在冻融循环过程中的弱化规律,基于冻融尾矿土的常规三轴固结不排水剪切试验,对冻融前后尾矿土的各项力学指标进行了分析. 首先对尾矿土试样进行开放条件下的冻融试验,设置0、1、5、10、15次冻融;然后对不同冻融次数下的尾矿土进行常规三轴固结不排水剪切试验,设置50、100、200、300 kPa 4组围压;最后基于试验结果,对抗剪强度、峰值抗剪强度及弹性模量等力学指标进行分析. 研究表明:冻融对尾矿土的力学性质影响显著,随着冻融次数的增加,其应力-应变关系曲线由应变软化型逐渐向加工硬化型发展;破坏形式由脆性剪切破坏转变为延性破坏,剪切过程中孔压负增长的趋势逐渐减弱至消失;抗剪强度指标、峰值抗剪强度及弹性模量逐渐降低,其中,尾矿土受第1次冻融的扰动最大,表现为有效凝聚力和有效内摩擦角分别降低了30.55%和6.33%;峰值抗剪强度下降比的平均值达42.66%,弹性模量下降比的平均值达33.61%;10次冻融后尾矿土的力学指标趋于稳定,从第10次到第15次冻融,有效凝聚力和有效内摩擦角分别降低2.94%和0.37%;峰值抗剪强度下降比的平均值和平均弹性模量下降比的平均值分别为2.53%和4.03%,建议采用冻融10次的力学指标作为工程设计的依据.      

含水量对北京地区非饱和土抗剪强度影响的试验研究

非饱和土的强度与含水量密切相关,通过室内三轴试验就含水量的变化对土体抗剪强度的影响进行了研究,得出了土体抗剪强度参数随含水量变化而变化的规律,拟合出了相关的近似公式,结果表明含水量的变化对非饱和土的强度有很大的影响,这对工程设计和工程稳定预测是非常重要的。     

玻璃纤维土的力学性能研究

为了研究玻璃纤维土的工程性质,通过室内三轴试验对其强度及变形特性进行研究。室内试验结果表明:随着玻璃纤维含量和纤维长度的增加,玻璃纤维增强土的抗剪强度逐渐增大,玻璃纤维土试块的抗剪强度逐渐增加;玻璃纤维的掺入量由2%增加到3%时,其抗剪强度的增长幅度最大。动三轴试验表明:玻璃纤维的掺入增大了土体的动强度。     

粗粒土浸水饱和时间试验研究

对来自双江口、两河口、小浪底、马吉4座土石坝的不同粒径的粗粒土进行浸水饱和时间试验研究,分析了吸水率与吸水时间、粒径、颗粒岩性等的关系。试验结果表明:粗粒土浸水达到饱和时间与其粒径成正相关,颗粒的岩性也是影响浸水饱和时间重要因素,吸水率与浸水历时的关系可以用双曲线函数来描述,并对该函数进行了初步验证。同时,进一步对实际试验用多粒组级配料的饱和时间进行分析,建议了粗粒土三轴剪切试验及蠕变试验的试样饱和时间估算方法及需要的合理饱和时间。对最大粒径为60 mm的粗粒土,三轴剪切试验建议饱和时间0.5~1 h,蠕变试验建议饱和时间2 h。     

超固结膨胀土抗剪强度特性及边坡稳定研究

天然膨胀土经历长期干湿循环,反复胀缩使其具有超固结性。首先制取了超固结比为1.5的重塑膨胀土三轴样,进行了三轴排水剪切试验,获得了土体的峰值抗剪强度和残余抗剪强度;根据广义塑性剪应变的定义,采用硬化软化型函数建立了抗剪强度发挥值与广义塑性剪应变的函数关系,并引入到FLAC3D中的应变硬化/软化本构模型中,结合强度折减法进行了超固结膨胀土边坡的稳定性分析。结果表明:对于正常固结膨胀土,广义塑性剪应变很小,可采用稳定系数来评价边坡的稳定性;对于超固结膨胀土,应采用广义塑性剪应变和稳定系数来综合评价边坡的稳定性。如果广义塑性剪应变很大,即使稳定系数大于1,此时边坡也发生失稳破坏,说明土体的超固结性对膨胀土边坡的强度和变形影响不可忽略。     

用常规试验确定北京膨胀岩(土)的抗剪强度

为验证膨胀土的吸附强度与膨胀力呈线性关系的研究结论,并通过常规试验确定北京西六环非饱和膨胀岩(土)的抗剪强度,在完成两膨胀岩(土)样基本性质测试和评价后,分别按设定含水率制件,开展饱和与不饱和固结慢剪试验,获得各自的有效粘聚力、有效内摩擦角及含吸附强度的总粘聚力;采用荷载平衡法,在固结仪上测得相同制件含水率两试样的膨胀压力.分析整理实测数据后得到:北京沉积型膨胀岩(土)的吸附强度与膨胀力间也呈良好线性关系;随含水率增大,试样总粘聚力呈指数减小而真粘聚力及有效内摩擦角不变;膨胀力随含水率的变化关系用指数函数描述更好.据此,建立了北京西六环非饱和膨胀岩(土)的抗剪强度公式.     

基于CPTU的宁波黏性土不排水抗剪强度确定研究

黏性土的不排水抗剪强度是黏性土的重要力学指标,对于地铁车站的设计是非常重要的。由于获得无扰动试样的困难或成本限制,现代原位测试技术已广泛用于不排水抗剪强度的评价之中。以宁波地铁车站为工程背景,采用多功能孔压静力触探技术(CPTU)对黏性土进行土层测试和评价。介绍了CPTU测试技术的基本原理;根据十字板剪切强度反演孔压圆锥系数(NΔu),提出了不排水抗剪强度与超静孔压的关系,并探讨了孔压圆锥系数与孔压参数比的关系;将基于CPTU测试技术的不排水抗剪强度与室内测试结果进行对比。结果表明,采用CPTU测试技术能有效地评价黏性土的不排水抗剪强度;基于十字板剪切试验的不排水抗剪强度与基于CPTU测试技术的超静孔压有着较好的相关性;孔压圆锥系数与孔压参数比有着较好的对应关系。     

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

混合土在川西地区广泛分布,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注与研究的问题. 针对混合土抗剪强度受粗颗粒含量变化影响较大的特征,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,分别进行小型与大型直剪试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律. 试验结果表明:粗颗粒含量差异导致混合土抗剪强度发生明显变化,且在不同的粗颗粒含量区间,抗剪强度会呈现不同的变化趋势;当粗颗粒含量从0增至30%时,内摩擦角增长速率较慢;在30%～60%之间递增时,内摩擦角增长速率变快;超过60%时,增长速率回缓,即有两个界限值;通过颗粒骨架理论解释了界限值产生原因,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素差异,可为混合土结构物稳定性评估提供取值与理论分析依据.      

节理岩体抗剪强度参数的实验分析

对红层软岩的大量实验表明，剪切与三轴压缩实验测得的抗剪强度参数值不一致，而且内摩擦角从完整岩石剪切实验、三轴压缩实验到结构面剪切实验呈现出由大到小的规律．基于上述实验结果，分别从岩石强度理论和实验方法的角度分析了3种实验所得参数不一致的原因，导出了三轴压缩实验得到的岩体抗剪强度参数与结构面抗剪强度参数之间的关系式，并提出了岩体抗剪强度参数的选取原则．     

山区公路路基填料大型三轴试验研究

通过大型三轴试验,对粗粒料的力学特性进行了研究。结果表明:初始密度相同时应力-应变关系曲线与围压有关,低围压下表现为弱应变软化型,高围压下表现为应变硬化型;低围压下,粗粒料在剪切过程中先剪胀后剪缩,随着围压增大,体变表现为剪缩,但体缩率逐渐减小并趋于稳定;粗粒料在剪切过程中具有表观凝聚力,内摩擦角随围压增大而减小。     

大型直剪仪试验的尺寸效应

在试验结果的基础上,采用轴对称有限元分析对大型直剪仪的尺寸效应进行了分析。结果表明,剪力盒壁摩擦力将会影响试验土样中的应车分布和剪切面上的正压应力值。在利用大型直剪仪进行试验时,应尽可能排除摩擦力的影响。     

土工格栅与土体界面摩擦特性试验研究

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明：土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。     

导致直接剪切实验强度偏高的原因及改进办法

对次生红粘土、粉质粘土和全风化泥岩进行了直接快剪实验和三轴不排水剪切实验，并对实验结果进行了分析．实验结果显示，直接快剪实验获得的岩土体的抗剪强度指标——粘聚力和内摩擦角明显高于三轴实验结果．分析其原因，在于直剪实验中法向力与剪切力(剪切面)不垂直，使试样的应力状态改变，从而导致直剪实验获得的岩土体抗剪强度指标偏高．最后，根据力的平衡原理，提出了直剪仪加载装置的改进办法——改一端加载为两端加载．     

沥青混合料粗骨料形状指标研究

粗骨料形状对沥青混合料力学强度有较大的影响,以骨料形状的三个指标为基础进行三轴剪切试验和车辙试验,确定使沥青混合料强度最大的最佳粗骨料形状,可为碎石矿料的生产提供理论依据.     

各向同性土与横观各向同性土的力学特性和持水特性

为了探讨不同初始状态下非饱和黄土的力学性质和水量变化规律之间的差异,提出了制备各向同性及横观各向同性试样的方法,用改进的非饱和土三轴仪对制备的各向同性、横观各向同性及常规重塑试样进行了72个三轴固结排水剪切试验. 试验结果表明:对不同削样角度的各向同性试样进行试验验证,发现其近似各向同性;3种不同初始状态下各向同性非饱和试样的破坏应力最大,横观各向同性非饱和试样次之;横观各向同性试样在剪切阶段的初始切线模量最大,其他两组试样的初始切线模量较小且近似相等;各向同性试样及横观各向同性试样在剪切的初始阶段均有轻微的剪胀现象,常规重塑试样均处于剪缩状态;不同初始状态下的各非饱和试样在剪切阶段吸力变化对排水的影响并不显著,其中横观各向同性试样的偏应力-含水率关系曲线的斜率绝对值最小,其他两组试验的斜率几乎相同,各向同性、横观各向同性及常规的重塑试样的力学特性及持水特性不尽相同. 本文的研究成果可为不同初始状态下各模型的建立及工程应用提供有益的参考.      

基于CPTU状态参数的无黏性土最大剪切模量评价方法

土体最大剪切模量是动力基础设计和地震场地响应分析的重要参数,目前该参数的确定主要来源于室内试验,但室内试验值难以反应现场土层的真实情况,因而采用原位测试技术确定土体最大剪切模量的方法备受关注. 以宿迁-新沂高速公路为工程背景,利用地震波孔压静力触探（SCPTU）对现场场地进行测试,在总结已有的最大剪切模量确定方法研究成果的基础上,以实测剪切波速计算得到的最大剪切模量作为参考值,研究了孔压静力触探（CPTU）测试参数与最大剪切模量之间的关系;基于临界状态土力学理论,研究了联合CPTU测试参数和状态参数与最大剪切模量的关系. 结果表明:最大剪切模量与CPTU测试参数存在良好的相关关系,可通过锥尖阻力和孔压参数来近似估计最大剪切模量值;将状态参数作为孔隙比或孔压参数比的有效代替参数,能够同时考虑围压应力与孔隙比双重因素,所估算的最大剪切模量与参考值基本一致. 因此,CPTU原位状态参数可作为一种新方法来初步评价无黏性土的最大剪切模量.