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。     

粘性土变形和强度参数分析

为了解长江下游苏通公路大桥地基土工程特性,基于大量的室内土工试验和回归分析方法,研究了水下地基粘性土的变形参数和强度参数特性。发现粘性土的变形参数和强度参数的变异系数比物理参数的变异系数大;压缩模量与天然孔隙比、天然含水量、干密度等物理参数成指数关系,相关系数大于0.87;压缩系数与3个物理参数成线性关系,相关系数超过0.91;粘聚力与3个物理参数成较好的指数关系,相关系数大于0.84,而内摩擦角与物理参数间的相关关系差,线性相关系数小于0.41。     

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.     

典型区域软弱土室内水泥固化三轴CD试验

针对软弱土地基上建造构筑物易出现地基承载力不足、边坡失稳破坏等问题,通过对室内开展不同水泥掺量、不同围压下三轴CD试验,分析研究了水泥土的应力-应变特征、变形规律、强度特性和破坏形式。试验结果表明:同一围压下随水泥掺量的增加,水泥土的抗剪强度呈现近线性增长关系;随着围压的增加,水泥土破坏时的应变、抗剪强度及破坏后的残余强度呈现逐渐增大趋势;随水泥掺量的增大,水泥土体积应变呈现先增后减小趋势,具有剪胀特性,最终会趋于某一稳定值;水泥土的破坏模式与水泥掺量和围压有关,主要表现为塑性剪切破坏(低a_c/高p_o)、脆性劈裂破坏(高a_c/低p_o)和斜向剪切破坏{(低/高a_c、高/低p_o)之间}3种破坏模式。     

土体剪胀特性对土质边坡体系稳定性的影响

基于数值算例,研究了土体剪胀性对土质边坡以及边坡体系稳定性的影响,对比了两种关于剪胀角对边坡稳定性影响的不同观点,采用有限元强度折减法和重力加载法对两种不同方法进行验证。结果发现:有限元强度折减法在进行非关联塑性土质边坡稳定性分析时存在局限性;只有在折减的过程中满足剪胀角小于内摩擦角的条件,强度折减法的结果才是有效的。此外,针对把剪胀角近似取为0°是一种的偏于安全的做法的观点开展研究,对有抗滑桩加固的边坡体系进行研究后发现:剪胀角越小,抗滑桩的变形越小,作用在桩身上的最大土压力也越小,表现出土体更加容易"流过"桩体的特点。因此从边坡安全系数角度考虑,把剪胀角近似取为0°可以得到最小的安全系数,是一种的偏于安全的做法,但是从抗滑桩设计的角度考虑,又是一种偏于不安全的做法。建议在实际边坡工程中具体问题具体分析,合理考虑剪胀角的取值。     

粗粒土的路用性能试验研究

为研究粗粒土的路用性能,采用自行研制的大型击实仪对不同粗颗粒质量分数、级配、击实方法及击实功情况下的粗粒土进行系统的击实试验．并对不同粗颗粒质量分数的粗粒土开展无侧限抗压强度、CBR及回弹模量试验,结果表明：粗粒土的级配在泰勒理想级配范围内,其压实性能最好,且压实过程中,击实功不易太大,否则易使粗粒土的级配退化;在实际工程中,最好选用大型击实法来确定粗粒土的最大干密度,否则会降低压实标准;粗粒土的力学性能较好,且浸水后膨胀量小于一般细粒土的膨胀量。     

粗粒土的路用性能试验研究

为研究粗粒土的路用性能,采用自行研制的大型击实仪对不同粗颗粒质量分数、级配、击实方法及击实功情况下的粗粒土进行系统的击实试验,并对不同粗颗粒质量分数的粗粒土开展无侧限抗压强度、CBR及回弹模量试验,结果表明:粗粒土的级配在泰勒理想级配范围内,其压实性能最好,且压实过程中,击实功不易太大,否则易使粗粒土的级配退化;在实际工程中,最好选用大型击实法来确定粗粒土的最大干密度,否则会降低压实标准;粗粒土的力学性能较好,且浸水后膨胀量小于一般细粒土的膨胀量.     

基于物质点法考虑剪胀特性的土质边坡稳定性分析

自然界中的土体其体积变形往往具有剪胀特性,为了探究土体的剪胀特性对土质边坡稳定性的影响,采用物质点法模拟了具有不同剪胀角大小的土质边坡的滑动破坏全过程。计算结果表明,随着土体剪胀角的逐渐增大,土质边坡的滑动破坏区域逐渐减小,并且其最终的滑动距离也相应地减小,表明增大土体的剪胀角能够有效地提高土质边坡的稳定性,在实际工程应用中具有一定的指导意义。最后初步探究了采用最终滑动距离作为土质边坡稳定性指标的补充的可行性。     

三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究

为探讨三向土工格栅的筋土界面特性,以三向土工格栅为研究对象,考虑0和90两种拉拔方向（分别记为TX_0工况和TX_90工况）的影响,开展了一系列室内拉拔试验。通过对格栅试样沿拉拔方向4个断面的位移进行监测,研究了三向土工格栅的拉拔力-拉拔位移关系、分段变形特性、三向土工格栅的筋土界面剪胀（缩）特性、平均摩阻力-相对位移特征以及拉拔方向对筋土界面强度参数的影响。研究结果表明:填砂压实度对三向土工格栅拉拔力和筋土界面剪胀（缩）特性的影响显著;法向应力越高,筋土界面剪缩性越大,而剪胀性越小,达到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大;筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,呈弹塑性-软化特征;法向应力高于20kPa时,TX_0工况的筋土界面强度较TX_90工况更高。      

EPS块体的强度和变形特性研究综述

聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)因其重量轻、强度大、变形小、耐久性好等优点,被越来越多地用于特殊路基填筑。国内对EPS的强度和变形特性的研究成果很少。文章对EPS的无侧限抗压强度、粘聚力和内摩擦角、剪切强度和摩擦系数进行系统分析。无侧限抗压强度、弹性模量和剪切强度随密度呈线性增加,EPS的粘聚力随密度增加而增加,EPS的内摩擦角很小,近似等于0。三轴试验中,EPS的屈服强度和初始切线模量随围压增加而减小,这种反常现象与EPS独特的结构有关。     

基于有限差分法的边坡稳定影响因素分析

首先探讨了有限差分法自身的误差,提出了合理的网格密度及边界条件;然后,通过与极限平衡法的比较,研究了剪胀角、抗拉强度、泊松比及弹性模量对边坡安全系数的敏感性以及对边坡变形特征的影响。研究表明:剪胀角、泊松比和弹性模量对边坡破坏时变形的影响较为明显,但弹性模量相对泊松比更为明显,抗拉强度较小时对边坡变形有影响。     

三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.      

沥青混合料三轴动态模量的预测方法研究

对SMA-13,Sup-20和Sup-253种沥青混合料进行了不同温度、围压和加载频率下的动态模量试验,并对利用点–斜率法和斜率–比例法(由中间点和由边缘点)预测三轴动态模量的效果进行了研究.结果表明,同一频率时,不同温度下的三轴动态模量与相应的体积应力之间呈线性关系,而且不同围压下的直线斜率几乎相同.利用点–斜率法和斜率–比例法预测三轴动态模量精度均很高,能满足工程应用的需要.利用点-斜率法仅需进行一个中间参考温度下的有围压试验,需要进行的试验量小,容易实现.该研究为更好地利用沥青混合料的三轴动态模量提供了基础.     

重塑饱和黄土K_0固结特性研究

基于GDS静三轴仪,对西安重塑饱和黄土进行了不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究分析了K0固结过程中加载和孔压消散两个阶段土体的变形特性。试验研究结果表明:饱和重塑黄土的应力—应变关系具有明显的非线性特性,并且均为稳定硬化型;试验过程中侧向土压力系数、孔隙水压力、孔隙比等的变化均与加载速率有关。为研究K0固结过程饱和土的变形特性提供理论指导和依据。     

浅谈土的变形特性

土的力学性质研究是建立在三大力学基础之上,但又因为土的多相性、散体性和自然变异性,使其与金属材料有着本质的区别。在土的非线性、剪胀性、硬化与软化、应力路径和应力历史等方面分析了土有别于金属材料的变形特性。     

道砟嵌入路基土试样离散元虚拟三轴试验

采用离散元法(DEM)从宏细观角度研究了有砟轨道道砟嵌入对路基土变形特性的影响;基于三维结构光扫描系统对道砟颗粒外形进行重构,实现道砟颗粒的精细化建模;基于DEM软件PFC3D V6.0建立高度为600 mm、直径为300 mm的道砟嵌入试样与纯土试样三轴计算模型;通过有限差分法(FDM)与DEM耦合,实现三轴围压柔性加载,分别对2种试样进行三轴试验模拟;对比分析了道砟嵌入试样与纯土试样的模拟结果,明确道砟嵌入对路基土变形特性的影响。研究结果表明：围压为30 kPa时,道砟嵌入试样峰值强度为257 kPa,纯土试样峰值强度为199 kPa,相比于纯土试样,道砟嵌入会使土体承受荷载的能力降低;剪切结束时纯土试样体应变为-3.24%,道砟嵌入试样为-14.59%,道砟嵌入试样剪胀效应更为明显;纯土试样与道砟嵌入试样侧向变形机理不同,纯土试样中部产生鼓胀变形是因为其中部区域不受约束,颗粒可自由运动,道砟嵌入试样土样表层发生侧向鼓胀是因为道砟-土界面处发生的道砟嵌入对表层土颗粒向两侧挤压的排挤作用;2种试样土颗粒配位数变化趋势一致,均表现出随轴向应变先增加、后减小、最后趋于平缓的趋势,但纯土试...     

黏土脏污对道砟集料的应力-剪胀关系影响

列车循环荷载下，铁路地基层中的黏土颗粒会逐渐侵入道砟层，降低道床承载性能. 通过开展一系列大型直剪试验，对黏土脏污质污染下的受格栅加筋道砟集料和未受格栅加筋道砟集料的强度及变形发展、应力-剪胀关系进行了研究. 试验结果表明:随着脏污程度的增加，道砟集料在剪切过程中强度及法向变形均降低；干净道砟集料的应力比与剪胀比呈一阶线性关系，而黏土污染的道砟集料塑性增强，在剪应力峰值状态下剪胀比更高而抗剪强度发展缓慢，导致应力比与剪胀比呈二阶多项式关系；高法向压力下，道砟集料具有更低的剪胀比；黏土脏污质的存在会减小道砟集料的变形破坏速率，但降低了集料的抗剪强度，而格栅的加筋作用可弥补由于黏土脏污引起的强度降低.      

重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

为了研究填土在三轴浸水过程中的湿化变形规律及其细观结构演化特性,用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q₂黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验. 在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描,得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形以及土样内部细观结构演化的CT图像和相应的CT数据,基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量. 研究结果表明:干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响;提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险（干密度1.52、1.69 g/cm3的试样浸水过程中体应变分别为–0.58%～4.66%、–0.58%～2.43%,干密度1.79 g/cm3的试样体应变为0.019%）;湿化过程中试样越来越密实,试样的CT数均增大;浸水初期,试样原有结构发生破坏,CT数变化较剧烈,均能达到总变化量的60%;同时干密度、净围压、基质吸力、偏应力及含水率对土的结构性参数和结构演化变量有显著影响. 研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值,为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.      

道砟尖角折断的三轴压缩试验与离散元数值分析

为研究道砟尖角折断对道床变形和力学性能的影响,开展了一系列多围压(10、30和60 k Pa)下三轴单调压缩试验,并对道砟样本轴向应变、体积应变、偏应力和道砟试验前后粒径变化进行了统计与分析.在此基础上,利用离散单元法建立了可破裂道砟细观分析模型,统计数值试验中不同围压下断裂尖角数量及位置等.试验仿真表明:道砟试样偏应力随轴向应变的增大而增加,最终达到一个相对稳定值;极限偏应力随围压的增大而增大,且两者之间接近线性关系,当围压由10 k Pa增加到60 k Pa时,极限偏应力由93 MPa增加到387 MPa;道砟样本的剪缩应变随围压提高而增大,围压为10 k Pa时,道砟样本未发生剪缩变形,围压为60 k Pa时,道砟样本的剪缩应变为0.21%;尖角折断数目随样本轴向应变增加而相应增长,且主要发生在上下加载面附近.     

细粒土含量对砂性路基土工程特性的影响

通过大量室内试验,研究了细粒土含量对砂性路基土的颗粒级配、土粒比重、最大干密度、承载比和抗剪强度指标的影响。试验结果表明,在砂性路基土中掺入细粒黏土,可有效地改善砂土的级配特性,增加其最大干密度,提高其承载比(CBR)值。同时,在击实试验和承载比试验中发现,分别存在一个最优黏土掺量值,此时土体的最大干密度和CBR值达到最大。