干湿循环下压实红黏土三轴试验

以余庆-凯里高速公路12标土样为研究对象,采用三轴试验研究了两种干湿循环方式(先干后湿和先湿后干)对压实红黏土抗剪强度指标的变化规律,并对干湿循环下边坡稳定性计算参数进行了探讨。研究结果表明,干湿循环作用显著降低了压实红黏土的抗剪强度指标,其中第一次衰减幅度很大,但经过一定次数的干湿循环作用后,强度指标趋于稳定状态。干湿循环对压实红黏土黏聚力的影响比内摩擦角影响要大。不同的干湿循环路径对压实红黏土抗剪强度指标影响的规律基本一致,但是先湿后干条件下压实红黏土抗剪强度指标比先干后湿要大。干湿循环下边坡稳定性计算参数取值建议采用长期强度指标值,黏聚力稳定值未经循环值的45%~55%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~65%。研究结果更好地为红黏土地区工程建设提供技术依据。     

干湿循环下重塑红黏土回弹模量研究

路基的回弹模量与含水率密切相关,长期的干湿循环作用必然会引起红黏土路基强度的变化。采用室内承载板法通过不同干湿循环路径下回弹模量试验,探讨红黏土回弹模量随干湿循环次数的变化规律。结果表明,重塑红黏土回弹模量值随干湿循环次数的增加而衰减,其中第一次衰减很大,其后曲线平缓,衰减较慢;压实度越大衰减幅度越大;含水率越低衰减幅度越大。不同干湿循环路径对红黏土回弹模量影响不同,同一含水率、同一压实度,经历相同的循环次数,先湿后干下回弹模量比先干后湿的要大。经过第一次干湿循环后,先干后湿下回弹模量基本都在10~15MPa范围之内,先湿后干下回弹模量基本都在15~25MPa范围之内。研究成果可为红黏土路基的长期稳定性评价提供参考。     

干湿循环作用下石灰粉煤灰改性红黏土路用性能研究

为了探究干湿循环作用下石灰粉煤灰改性红黏土的路用性能,通过模拟干湿循环对改性红黏土和原样红黏土对比进行了7d无侧限抗压强度试验、三轴试验及强度仪试验,结果表明:干湿循环作用下两种土体的抗压强度,抗剪强度及抗压回弹模量均呈下降趋势,改性红黏土各性能下降趋势相较原样红黏土较小,相同干湿循环次数下,改性红黏土各指标均优于原样红黏土。建议红黏土地区路基修筑掺加适量石灰粉煤灰提高路基强度、稳定性及抗变形能力。     

干湿循环和荷载作用下粗粒土动力特性试验研究

通过室内大型动三轴试验分析动应力幅值、荷载频率、干湿循环次数等对粗粒土填料动力特性的影响,根据动应力-动应变变化关系分析粗粒土的动力特性。结果表明,粗粒土试样在相同动应力幅值和围压条件下,荷载频率不同导致动应力-应变形成的滞回圈曲线存在差异;在循环荷载作用下,试样表现为应变软化型和应变硬化型两种状态;随着干湿循环次数的增加,试样的动应力水平逐渐衰减,特别是在前2次干湿循环中水平动应力衰减程度最大,随后逐渐趋于稳定;干湿循环和荷载作用均会对试样的阻尼比λ和最大动弹模量Edmax产生影响,其中对阻尼比λ的影响程度较小。     

干湿循环作用下高液限黏土抗剪强度试验研究

高液限粘土是一种不良土质,在我国南方多雨地区非常常见,采用高液限粘土填筑库区路基是公路建设过程中常见的技术问题之一。以不同次数的增湿和烘干过程模拟干湿循环条件,并对这种模拟下的高液限黏土在自主研发的大型直剪仪上不同垂直压力下进行直剪试验,得到0～5次干湿循环条件下高液限粘土的强度参数值,分析出在5次干湿循环后粘聚力和内摩擦角各自衰减54％和26％基本趋于稳定。     

干湿循环下改良红黏土填料回弹模量变化分析

针对机制砂与生石灰两种改良红黏土,开展了不同掺量及不同干湿循环次数下改良红黏土填料的回弹模量试验。结果得出:改良红黏土的回弹模量随生石灰和机制砂掺量的增加均呈线性递增关系,生石灰改良红黏土回弹模量的增长速率明显大于机制砂改良红黏土;随着干湿循环次数增加,素红黏土和机制砂改良红黏土的回弹模量值呈对数函数衰减,而生石灰改良红黏土的回弹模量则呈现不降反升的趋势,表明机制砂对红黏土填料长期水稳定性的改善效果不明显,生石灰的改良作用显著。     

干湿循环作用下银川地区重塑粉质黏土强度劣化试验研究

地处黄河冲积、湖积平原的银川地区,粉质黏土分布广泛,为探讨干湿交替环境对粉质黏土强度劣化规律,选取银川地区典型粉质黏土,制作不同压实度和饱和度的重塑土样,进行了不同干湿循环次数和不同围压下的不固结不排水三轴试验。分析了应力应变曲线形式、峰值应力、抗剪强度指标的试验数据。结果表明:(1)干湿循环作用改变土体应力应变曲线形式,随干湿循环进程的发展,其形式由应变硬化型过渡为应变软化型,且3次干湿循环后,软化程度逐渐增大;(2)干湿循环前期、末期峰值应力在高饱和度下衰减较快,干湿循环中期峰值应力在低饱和度下衰减较快,并且认为干湿循环作用对不同压实度、不同饱和度及不同围压下土体具有归一特性;(3)干湿循环后,黏聚力与内摩擦角均发生劣化,但黏聚力劣化程度较内摩擦角更大;干湿循环前期黏聚力在高饱和度下劣化较大,干湿中期、末期在低饱和度下劣化较大,且黏聚力随干湿循环次数的劣化规律在低饱和度下符合线性回归,高饱和度下符合二次曲线回归,相关性较好。     

干湿循环周次对川西红黏土影响的固结不排水剪切试验

选用成都市新津区红黏土,开展了针对经不同干湿循环周次n_dw作用的土样的固结不排水剪切试验,研究地下水位季节性反复升降对川西红黏土力学特性的影响。结果表明:随n_dw的增加,土样应力-应变曲线依次经历三个典型应力响应状态,分别为“应变硬化”型-“应变过渡”型-“应变软化”;在不排水固结剪切路径下,土样孔隙水压随n_dw的增加呈现逐渐增长的变化趋势,且初期的增长速率较大,后期趋于平缓;随n_dw的增加,有效应力路径曲线从最初的近似“S”型逐渐演化为“镰刀”型,干湿循环作用对土样的体应变产生较为显著的影响,随n_dw的增加,干湿循环引起的土样体积压缩应变越小。     

考虑荷载及干湿循环作用的炭质泥岩崩解特征试验

针对炭质泥岩遇水易软化、破碎及崩解的特点，以广西六寨-河池高速公路沿线的炭质泥岩为例，开展荷载及干湿循环共同作用下炭质泥岩崩解特征试验，并采用扫描电镜、X线衍射等方法系统研究炭质泥岩崩解过程中颗粒的形态、质量、粒径分布特征，进而探讨炭质泥岩崩解机理。试验结果表明：随着干湿循环次数的增加，炭质泥岩崩解宏观上表现为大粒径崩解物逐渐消失，小粒径崩解物的含量逐渐增大，微观上表现为黏粒逐渐脱落并流失，片状结构逐渐转化为细长针状结构，同时孔隙不断扩大，直至贯通；炭质泥岩第1次干湿循环过程崩解最为强烈，5次干湿循环后崩解趋于稳定，试样的不均匀系数及曲率系数均随循环次数的增加呈先上升随后逐渐稳定的趋势，相同循环次数下，荷载越大，不均匀系数及曲率系数越大；炭质泥岩崩解程度高，最终崩解率均大于30%，荷载越大，最终稳定时的崩解比越低，分别为50.68%、50.07%、41.09%及35.95%；炭质泥岩崩解具有分形特征，分形维数在前5次干湿循环过程中不断增长，之后逐渐趋于稳定，干湿循环次数相同时，分形维数随荷载的增加而增大。研究成果可为炭质泥岩路堤稳定性分析及工程实践提供参考。     

干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验

为探究库水位周期性涨落条件下,库岸边坡消落区岩体的强度劣化特性及损伤演化规律,以红砂岩为研究对象,通过干湿循环试验模拟库岸边坡岩体的实际赋存环境,以常规单轴、三轴试验为手段,开展干湿循环作用下红砂岩强度劣化特性试验研究,分析干湿循环作用下红砂岩波速等特性的演化规律,定量分析了干湿循环作用对红砂岩强度主要力学参数的影响,并提出了基于黏聚力的损伤变量。结果表明：随干湿循环作用次数的增多,红砂岩的波速逐渐减小,孔隙率逐渐增大,减小和增大的趋势呈现出明显的三阶段特征,红砂岩单轴强度也逐渐减小,对应的峰值应变逐渐增大,其破坏形式为脆性破坏;以波速计算的红砂岩损伤变量表明,损伤变量随干湿循环次数的增多呈非线性增大趋势,可采用幂函数拟合;干湿循环作用下红砂岩黏聚力显著减小,而摩擦角变化不明显,干湿循环作用主要通过弱化黏聚力造成红砂岩单轴强度的降低,单轴抗压强度降低百分比η_1N与黏聚力降低百分比η_2N呈显著非线性对应关系;提出了基于黏聚力衰减的新损伤变量,并通过与波速损伤变量的计算值和试验值的对比验证了该损伤变量指标的合理性。     

干湿循环作用下白云岩强度损伤试验研究

白云岩在干湿循作用下,其强度的损伤受到所处环境地下水pH值、白云岩内部构造(岩层层厚、颗粒大小、岩层产状)等多种因素的影响,其影响程度可用岩石饱和单轴极限抗压强度变化量作为判定标准。根据不同pH值环境、不同层厚、不同粒径、不同产状分组试验,将测试值与干湿循环次数进行拟合分析,呈现出一定相关性。研究表明：随地下水pH值的降低,其强度衰减速度加快;岩石层理越厚,其强度衰减速度越快;岩石颗粒越细,其强度衰减速度越快;岩层倾角越大,其强度衰减速度越快。     

桂林红黏土干湿循环条件下饱和渗透系数及孔隙特征变化试验

以桂林红黏土为研究对象,采用抽真空饱和法、恒温干燥法对重塑土样作干湿循环,研究对渗透系数与干湿循环次数的关系,并结合压汞和电镜扫描分析不同循环次数下孔隙分布的变化特征。试验结果表明:桂林红黏土具有明显的片状结构,经过反复干湿循环,在孔隙水压力的作用下,孔隙孔径由双峰逐渐变为和原状土相似的单峰,中微孔隙都会向0.1～1.0μm的小孔隙靠近,孔隙孔径分布范围变小,在此过程中,游离土颗粒会被吸引在团聚体周围,使土粒孔隙形态更加平滑,且迂曲度与循环次数呈对数关系逐渐减小。压实重塑土样在经过3次干湿循环后,孔径结构变化基本稳定,渗透系数与同条件下原状土样相同,可替代无法获得符合试验条件的原状土样的结果。     

循环荷载作用下超固结软黏土的累积变形研究

交通荷载作用下,公路和机场跑道产生较大沉降,会降低工程设施服务性能,增加危险性与维护费用。为避免土体在循环荷载作用下产生较大工后沉降,一般对软土地基进行预压处理,使其成为超固结土,可以大大降低其累积变形。针对上海第3层原状土,采用不同超固结处理后进行不排水循环三轴试验,以研究正常固结土与超固结土在不同循环应力比作用下累积应变,并给出了相关的预测模型。结果表明,超固结作用可以大大降低土体在循环荷载作用下的累积应变。     

干湿循环作用下云母片岩力学特性试验研究

针对鄂西北地区云母片岩,开展了干湿循环条件下云母片岩单轴压缩试验,研究了云母片岩强度与变形参数随干湿循环次数增加的变化规律。结果表明:随着干湿循环次数的增加,云母片岩强度、割线模量逐渐降低,泊松比变化较小,抗压强度、割线模量与循环次数分别呈对数、线性相关。干湿循环达到一定次数后,云母片岩被水完全浸透,致使强度和割线模量损伤出现拐点。     

干湿循环与疲劳荷载耦合劣化作用下透水混凝土耐久性研究

为研究透水混凝土在运营期反复受到车辆荷载和雨水干湿循环侵蚀作用下的耐久性,通过采用非离子水干湿循环、抗压强度试件循环疲劳加载及两因素耦合作用方式,研究其对透水混凝土进行透水系数、孔隙率、质量损失率及强度损失率影响。结果表明:干湿循环单一劣化因素作用下对透水系数影响不大,质量损失率和强度损失率均随着循环次数的增加而增加,当循环次数大于60次时质量损失明显;疲劳荷载单一劣化因素作用会使透水系数先减小后增加,其对试件的破坏是整体性的,强度损失率会随着应力水平和疲劳加载次数的增加而增加;干湿循环和疲劳荷载耦合作用下透水混凝土劣化效应加剧,且增幅大于单一效应叠加。     

循环荷载作用下软土动力特性试验研究

为研究循环荷载作用引起的软土动力特性变化及由此导致的地基承载力不足等问题,以营口软土为研究对象,通过动三轴试验,研究了动应力幅值、固结围压、固结比、振动频率和振动次数对软土动力特性的影响.试验结果表明:营口软土具有明显的结构性,其动应变-振动次数(εd-lg N)曲线和动骨干曲线存在明显的应变转折点,超过此应变转折点后,土体变形迅速增加;动强度随固结围压的增加而增大,固结比和振动频率对软土动强度的影响却并非简单的一致增大或减小;动弹性模量随固结围压、固结比和振动频率的增加而增大,而动阻尼比则随着固结围压和固结比的增加而减小,随振动频率的增加而增大.     

干湿循环作用下膨胀土的土压力试验研究

利用广西南友路及湖南常张路的膨胀土土样,在不同的坡比和排水边界条件下,模拟积水、阴天、降雨和日照四种气候条件进行了九组室内模型试验,得到了在干湿循环作用下膨胀土路基中侧壁土压力和底层土压力的变化规律,为膨胀土路基的防、排水设计提供了非常有参考价值的试验数据.     

干湿循环环境下超长桩荷载传递特性研究

为掌握干湿循环环境下的超长桩的工作机理及桩侧摩阻力、桩端阻力的软化规律。通过对湖区典型淤泥质粘土的室内干湿循环模拟试验,得到了土体强度随干湿循环作用次数的呈乘幂函数形式的衰减规律。基于荷载传递解析法,提出了基于广义干湿循环下超长桩荷载传递理论模型。选取某湖区高速公路实际工程的实测数据与计算结构分析与对比验证,验证表明桩侧摩阻力和桩端阻力衰减模型可以很好地解决桩周土体在干湿循环条件下的引起桩基承载力衰减和桩顶沉降增大的计算难题。为南方湿热地区、湖泊等富水地区等典型干湿循环环境下的的高速公路桩基设计施工、安全评价及预警具有重要的工程实际意义。     

干湿循环作用下膨胀土的土压力试验研究

利用广西南友路及湖南常张路的膨胀土土样,在不同的坡比和排水边界条件下,模拟积水、阴天、降雨和日照四种气候条件进行了九组室内模型试验,得到了在干湿循环作用下膨胀土路基中侧壁土压力和底层土压力的变化规律,为膨胀土路基的防、排水设计提供了非常有参考价值的试验数据.     

干湿效应作用下改良红粘土路基长期性能试验研究

为了研究改良红粘土路基的长期性能,对素红粘土、机制砂改良红粘土(掺砂比40%)、生石灰改良红粘土(掺灰比4%)3种情况分别进行了0、1、3、5次干湿循环试验研究,得到了试样CBR值与干湿循环次数的关系。试验结果表明,素红粘土的长期性能对环境中的湿度变化十分敏感,随着干湿循环次数增加,素红粘土试样CBR值呈现逐渐衰减趋势,5个干湿循环周期后,CBR衰减幅度达到40%;机制砂对红粘土的长期性能略有改善,但机制砂改良红粘土对环境中的湿度变化仍然比较敏感,5个干湿循环周期后,CBR值衰减幅度约为20%;生石灰对红粘土的长期性能稳定改善效果显著,生石灰改良红粘土对环境中的湿度变化不敏感,随着干湿循环次数增加,生石灰改良红粘土试样CBR值呈现不降反升的趋势,5个干湿循环周期后CBR上升幅度高达78%。