珊瑚砂填料强度特征试验研究

珊瑚砂颗粒群堆积状态具有大孔隙特征,但强度指标相对偏高。基于不同组构的珊瑚砂单元体试样剪切试验,不仅验证了珊瑚砂偏高的强度特征,且进一步揭示了珊瑚砂强度包线的非线性特征。即低应力水平时珊瑚砂强度偏高,显然与珊瑚砂颗粒运移时的低应力颗粒棱角破碎强度分量与剪胀强度分量综合效应最优有关;高应力水平时基于状态的珊瑚砂剪胀分量明显弱化,且颗粒棱角破碎做功影响减弱,珊瑚砂的强度特征更加接近传统滑动剪切模式时的摩尔库伦直线破坏准则。此外,试验结果揭示了珊瑚砂超高应变时,仍具有偏高的残余强度特征。由此揭示了珊瑚砂填筑场地的高承载力特征,或作为土工结构填料时的良好稳定性。     

南海岛礁珊瑚碎屑颗粒的几何本征研究

珊瑚碎屑颗粒整体形状与表面形态的特殊几何本征,形成了其堆积大孔隙结构与低应力水平颗粒破碎敏感响应机制,成为珊瑚碎屑颗粒不同于一般散体材料的基本特征。基于颗粒几何特征成像与图像处理技术的直接法,引入丰度(AE)和凸度(CP)特征指标,分别表征颗粒轮廓整体形状与棱角度,揭示了珊瑚颗粒形状不规则与棱角突出的几何本证。基于试验数据分析,构建了双指标颗粒形态图谱,揭示了棒片状颗粒含量达到27%,且进一步提出了综合颗粒形状与棱角度特征的几何本证评价方法。同时,采用正态分布分析了珊瑚碎屑颗粒群几何本证,结合变异性指标和偏度值统计参数,初步探讨了珊瑚碎屑颗粒群的几何本证的期望评价方法。     

珊瑚砂填料压缩特性试验研究

珊瑚砂颗粒群堆积的大孔隙特征,使得压缩变形成为珊瑚砂场地的主要工程问题之一。根据不同堆积状态珊瑚砂常规压缩试验,揭示了珊瑚砂初始孔隙比关联性压缩特征,尤其是一般工程荷载应力水平(100~200k Pa)时珊瑚砂压缩性偏低,且初始状态影响较弱;同时,珊瑚砂卸载回弹指数相对压缩指数显著偏低,具有显著塑性变形低压缩性特征;此外,固结试验揭示,珊瑚砂压缩与卸载再压缩固结速率偏快,预期珊瑚砂场地的沉降稳定周期较短。     

岛礁吹填珊瑚砂不排水单调和循环剪切特性试验

南海岛礁工程设施在长期服役过程中可能面临地震和强烈波浪侵袭的风险，了解珊瑚砂的动力特性对于评价岛礁设施在地震作用下的稳定性至关重要。通过对南海某岛礁饱和珊瑚砂开展不排水单调和循环剪切试验，研究了密度和有效围压对珊瑚砂单调剪切应力-应变关系和有效应力路径的影响，揭示了密度、有效围压以及循环应力比对珊瑚砂抗液化强度、动孔隙水压上升和轴向变形的发展规律。试验结果表明：中密和密实珊瑚砂不排水单调剪切试验在50～400 kPa围压范围内都表现出应变硬化现象；珊瑚砂抗液化强度曲线伴随相对密度的增加而提升，伴随有效围压的增大而降低；相同试验条件下，循环荷载作用下珊瑚砂试样的颗粒破碎量小于单调加载。基于多组不同工况下不排水单调和循环三轴试验结果，建立了珊瑚砂不排水相变点正规化静力抗剪强度和液化抵抗强度的关联表达式，该关联表达式的建立对于珊瑚砂抗液化强度的预测有较好的参考作用。     

水稳珊瑚集料基层配合比设计与基本性能研究

水泥稳定珊瑚集料半刚性基层是岛礁工程建设的理想基层类型。目前水稳珊瑚集料基层性能的研究尚不清晰,根据级配理论设置了骨架密实型集料的级配,结合珊瑚混凝土的研究成果,分析了混合料的界面结合特征,提出了水泥稳定珊瑚集料的基本配合比,并进行室内无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,分析了水泥剂量、龄期和粗细集料比例对强度的影响。试验结果表明,水泥稳定珊瑚集料基层的强度随水泥剂量的增加得到显著改善,并存在最优水泥剂量;其7d无侧限抗压强度达到了28d强度的80%以上,早强特点显著;其劈裂抗拉强度相对较高。试验结果可为水稳珊瑚集料基层应用于岛礁工程提供参考依据。     

地基液化对桥梁桩基设计的影响

地震地基液化是由于饱和沙土在地震作用下,结构破坏、颗粒发生相对位移、体积收缩等一系列变化,使饱和沙土的强度发生了根本变化的一种自然现象,本文就地基液化对桩基影响程度及设计要求进行探讨,供同行参考。     

PVA纤维增强珊瑚混凝土静动态力学性能试验研究

为增强珊瑚混凝土的力学性能,对其进行了5种聚乙烯醇纤维体积分数（0、0.5%、1%、1.5%和2%）条件下的静态力学试验,并采用直径为100 mm的分离式霍普金森杆研究其在4种应变率下的冲击压缩性能。结果表明：掺入适量纤维能明显提高混凝土静态抗压强度与劈裂抗拉强度;动态力学试验表明珊瑚混凝土具有明显的应变率效应,加入纤维后能提高动态增强因子对应变率的敏感性,增强效果在纤维掺量为1.5%时趋于饱和;纤维在混凝土中起到了阻裂与耗能的作用,能明显地改善混凝土的破坏形态与冲击韧性。     

胶粉改性沥青稳定碎石的低温力学性能研究

基于沥青稳定碎石层位的受力形式,采用弯曲破坏力学模式对其进行加载破坏试验,分析胶粉改性沥青稳定碎石的极限弯曲破坏应变和极限弯曲破坏强度随温度的变化规律,从胶粉颗粒与沥青界面协同受力角度分析其作用机理。结果表明:与普通沥青稳定碎石相比,温度在-5℃~-20℃区间,胶粉颗粒材料的应用可以显著提高沥青稳定碎石材料的极限弯曲破坏应变,其极限弯曲破坏强度在不同的温度节点有不同程度的提高;温度低于-20℃,胶粉颗粒与沥青界面协同作用效果增强,胶粉改性沥青稳定碎石的极限弯曲破坏强度和极限弯曲破坏应变的温变曲线均出现二次峰值点,二次峰值点的出现导致胶粉改性沥青稳定碎石抗裂性能出现了显著的提升。     

基于三级自然区划的山西黄土颗粒组成调查及其对CBR的影响

三级自然区划对公路建设各个环节的指导作用较二级区划更具有针对性和可操作性。黄土分布区内土体的颗粒组成直接影响其物理力学性质,为了认识三级自然区划下山西省范围内黄土颗粒组成的空间分布特征,在对全省10个三级自然区划充分调查的基础上,选择了41组代表性土样,进行了颗粒分析试验,认为黏粒含量自西北向东南逐渐增多,同一经度南北方向黏粉比最大相差约0.3,同一纬度东西向最大相差约0.1,颗粒分布具有明显的方向性;通过分析颗粒组成对CBR的影响,发现随黏粉比增大,CBR存在峰值,最大CBR对应黏粉比约为0.4,认为土体颗粒微观分布和宏观力学指标(c,φ)对CBR影响显著。     

正交设计下同性岩土石混合体变形破坏特征研究

利用正交设计组合的方法,采用由同性岩组成的土石混合体,考虑粒度特征、土性、岩石形状在最佳含水率情况下对土石混合体变形破坏特征的影响,进行室内直剪试验。试验结果表明,土的粘性越强,在同条件下抗剪强度越大且破坏时的剪切位移越大;小颗粒的存在对剪切过程弹塑性阶段的影响显著,土石混合体易出现应变软化;以块石为骨架元素的土石混合体抗剪强度大于以卵石为骨架元素的同类土石混合体的抗剪强度,块石较卵石更有利于土石混合体抗剪强度的发挥;岩石形状不同时,以卵石作为骨架元素的土石混合体的破坏面比块石的破坏面平整,带宽相对较窄,影响深度相对较浅;残余抗剪强度-法向应力近似呈线性关系,随着法向应力的增加而增加;土石混合体的最佳含水率与含石量近似呈线性关系,且随着含石量的增加逐渐减小。     

不同马歇尔击实方法乳化沥青冷再生混合料细微观结构性能研究

基于X-ray CT和数字图像处理技术研究了五种击实方法下乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和细微观空隙分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15法"空级配中大孔百分比明显减小,同时小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25法"成型马歇尔试件。     

粒状土与结构接触面强度特性粒径效应影响研究

为研究颗粒粒径对典型粒状土与结构接触面剪切特性的影响,开展了不同粒径范围粗粒土与混凝土接触面大型直剪试验,分析颗粒粒径对接触面剪切强度及接触面强度参数的影响规律,探讨了接触面剪切强度的粒径效应影响机理。结果表明：接触面剪切强度随土体颗粒粒径的增大而明显增大,且当颗粒粒径与结构表面粗糙形貌比值接近1时,其继续增大对接触面剪切强度影响不再明显;不同剪切位移处接触面剪切应力与法向应力均能较好地满足摩尔库伦破坏准则,剪切过程中接触面内摩擦角随剪切位移的增大而增大并逐渐趋于稳定;而不同粒径条件下接触面表观黏聚力随剪切位移的变化规律有着明显的差异;颗粒粒径的增大能显著提高接触面表观黏聚力,对接触面最大内摩擦角无明显影响。     

红砂岩的渐进崩解特性试验研究

分布在湘（潭）-耒（阳）高速公路沿线的红砂岩是具有两种基本的结构,即泥状结构和粒状碎屑结构,并富含粘土矿物。文中揭示了红砂岩的渐进崩解特性,即红砂岩的结构逐步解体、强度逐步丧失并最终还原为颗粒的松散堆积物的历时过程。     

基于X-rayCT乳化沥青冷再生混合料马歇尔击实方法研究

采用工业CT无损检测技术(X-ray CT)和数字图像处理技术研究"30+45"、"40+35"、"50+25"、"60+15"、"75+0"等5种马歇尔击实方法下,乳化沥青冷再生混合料试件内部粗颗粒的颗粒主轴取向角和空隙特征分布特征,并通过统计分析提出数学模型对其进行表征。结果表明:马歇尔击实方式下乳化沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,第二遍击实次数越多,粗集料取向角减小幅度越大,增大二次击实功虽然可改善乳化沥青冷再生混合料的颗粒分布结构,但远没有增大第一次击实功效果明显;"50+25"、"60+15"法空级配中大孔百分比明显减小,而小孔百分比显著增大,随着第二遍击实次数的减小,乳化沥青冷再生混合料平均孔径呈先减小后增大的变化趋势,马歇尔试件平均孔径与劈裂强度之间具有良好的线性拟合关系。二次击实可减小乳化沥青冷再生混合料内部的大孔,改善粗集料的骨架承载结构,综合考虑击实方法对乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、粗颗粒存在形态以及细微观空隙分布特征的影响,推荐采用"50+25"法成型马歇尔试件。     

红砂岩路用性质的试验研究

分布在湘耒高速公路沿线的红砂岩具有两种基本结构,即泥状结构和粒状碎屑结构,并富含粘土矿物.在温度变化和干湿循环的条件下,红砂岩具有渐进崩解特性,即红砂岩的结构逐步解体、强度逐步丧失并最终还原为颗粒的松散堆积物,崩解产物简称为红砂土.压实后的红砂土抗剪强度大、抗渗能力强、压缩性低、回弹模量和CBR值较高,具有良好的路用性质.     

红砂岩路用性质的试验研究

分布在湘耒高速公路沿线的红砂岩具有两种基本结构，即泥状结构和粒状碎屑结构，并富含粘土矿物。在温度变化和干湿循环的条件下，红砂岩具有渐进崩解特性，即红砂岩的结构逐步解体、强度逐步丧失并最终还原为颗粒的松散堆积物，崩解产物简称为红砂土。压实后的红砂土抗剪强度大、抗渗能力强、压缩性低、回弹模量和CBR值较高，具有良好的路用性质。     

郑少高速公路膨胀土路基特征及处理

郑少高速公路膨胀土分布范围较广,膨胀土具有显著的吸水膨胀软化,失水收缩硬 裂等对工程建设很不利的特征,必须对膨胀土路基进行处理.根据膨胀土类型,采用多种处理措 施以改善其结构特性和工程特性,满足公路建设要求。     

轻集料吸水与释水过程影响因素的试验研究

试验研究了轻集料的品种、密度等级、级配、环境湿度等因素对其吸水、释水过程的影响。结果表明,轻集料的品种对其吸水、释水过程影响最为显著,页岩陶粒的吸水快,0.5 h接近饱水,吸水率小,而粘土陶粒吸水相对缓慢,20 h才接近饱水,吸水率大;页岩陶粒的释水明显比粘土陶粒快,但释水速度均远小于吸水速度,且两种陶粒释水速度的差距明显小于吸水速度的差距;密度等级对页岩陶粒的吸水、释水过程影响较大,而对粘土陶粒的吸水、释水过程影响较小。     

基于钢渣+橡胶颗粒的新型填料抗剪强度特性试验

为了研究基于钢渣+橡胶颗粒的新型填料抗剪强度特性,采用全自动三轴仪开展考虑橡胶颗粒掺入比和橡胶颗粒粒径影响的固结排水试验,分析新型填料的应力、应变特性、破坏偏应力特征和抗剪强度指标等随橡胶颗粒掺入比和橡胶粒径影响的变化规律,并将新型填料的抗剪强度指标与传统土类的抗剪强度指标进行对比;最后,采用邓肯-张模型模拟新型填料的本构模型,分析邓肯-张模型参数,评价邓肯-张模型模拟新型填料本构模型的优劣。结果表明:橡胶掺入比为10%的新型填料密度与传统土类相近,抗剪强度指标则相对较高,可应用于软土地基换填处理,也可替换砂土应用于一些回填工程中;当橡胶掺入比为10%,橡胶粒径为2~4mm时,新型填料的抗剪强度最高,且因橡胶颗粒含量较高,孔隙比较大,透水性好,新型填料可用于边坡挡土墙的回填料;新型填料主要用于浅层回填,轴向应力不大,采用邓肯-张模型模拟新型填料的本构模型能够恰到好处地发挥其优势,但邓肯-张模型无法反映橡胶颗粒含量较高的新型填料的剪胀特性,凸显了邓肯-张模型模拟新型填料的劣势。新型填料抗剪强度特性的试验研究成果和本构模型的理论分析结果可为新型填料工程应用提供理论参考和施工指导依据。     

粗集料形状特征对沥青混合料抗剪性能的影响

矿质集料的形状特征对沥青混合料的性能具有极为明显的影响,但目前关于这方面的研究极少。采用编制的图像处理程序,获取了五组颗粒形状特征不同的粗集料其形状参数,运用单轴贯入试验分析了粗集料形状参数对混合料抗剪强度的影响。结果表明,粗集料各种形状特征参数对混合料抗剪强度都有不同程度的影响,且扁平系数对抗剪强度的影响最大,必须控制粗集料中扁平颗粒的含量。