直剪条件下土石混合体力学性能研究

土石混合体在土木工程中广泛应用,基于大型直剪试验系统,研究了土石混合体在大型直剪条件下的力学性质,研究表明:随着垂直压力的增加,土石混合体的峰值剪应力在增加;随着粗颗粒含量的增加,土石混合体的内摩擦角在增加,对于粘聚力而言,当粗颗粒含量大于33％时,二者正相关,否则,负相关.内摩擦角以及粘聚力都随着含水率的增加而降低.     

土石混合体变形破坏的基覆面效应研究

为了研究含石量的变化对土石混合体变形破坏演化规律的影响,考虑了基覆面效应的含石量因素,对土石混合体的变形破坏问题进行了分析.采用自主设计的大型推剪仪对剪切面与基覆面的夹角进行了研究,得到了不同含石量情况下最大剪应力的变化规律,借助渗压计与土压力计研究了孔隙水压力与土压力的变化规律.研究结果表明:当含石量从10%增加至50%时,相同剪切位移情况下土石混合体的抗剪强度会增加,剪切面与基覆面的夹角增加80%;在基覆面底部,剪切面与基覆面的距离增加63.6%;土石混合体变形破坏的最大剪应力即峰值强度增加32.5%;孔隙水压力变化值达到最大值所需的时间增加78.9%;土压力变化值达到最大值所需的时间增加80%;在试验过程中石块会发生翻滚旋转,不会发生被剪断,石块最终会指向土石混合体剪切破坏的方向.      

干湿循环下红层土石混合料强度及变形特性的试验研究

为研究干湿循环下红层土石混合料的劣化规律，以取自四川盆地的红层土石混合料为研究对象，通过静态崩解试验，探讨不同粒径红层软岩块石的崩解特征；对2组红层土石混合路基填料原始级配缩尺，通过叠环式剪切试验，研究干湿循环次数对红层土石混合料黏聚力、内摩擦角、剪胀率和剪切模量等指标的影响.研究结果表明：红层软岩块石遇水崩解显著，崩解过程可分为剧烈段、过渡段和稳定段，崩解剧烈段块石含量降低近70%；粒径较大时，块石受结构面影响更强，崩解更彻底；随干湿循环次数的增加，抗剪强度在崩解剧烈段明显降低，过渡段基本不变，稳定段略有回升；块石崩解后，其咬合作用显著降低，表观黏聚力急剧减小，静电引力和固化胶结使黏聚力轻微增大，崩解物间的摩擦和重定向排列使内摩擦角轻微增大；最大粒径和含石量显著降低，法向应力下土石混合料更密实，剪胀率明显降低；骨架-密实结构转变为悬浮-密实结构，剪切模量明显降低；干湿循环下黏聚力和剪胀率劣化更明显，内摩擦角的劣化受块石粒径影响最大，剪切模量的劣化受块石粒径影响最小；路堤填筑前，对红层土石混合料进行2次崩解处理，以削弱其受降雨-蒸发循环作用的不利影响.     

Netlon土工格栅与土界面性能的研究

根据直剪试验结果，利用两种不同的非线性模型分析土工格栅与土体之间界面摩擦性能，阐明了基于Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ关系模型的局限性，讨论了正应力和压实度对界面抗剪强度，残余抗剪强度，剪切劲度模量，破坏比等力学参数的影响，对两种不同土的直剪试验结果进行了比较，说明了增加土体中粗颗粒含量能改善界面抗剪强度指标。     

冲击压实技术在粗粒土基施工中的应用分析

粒径大于0.075 mm的颗粒含量大于总质量50%的土称之为粗粒土,它主要是由土、石料、砾石等组成的土石混合体,随着其中石料及砾石的含量不同,碾压成板体后的路基所表现出的压实指标也不同。而其中影响其压实度的主要因素就是石方的含量,石方的增加会使路基土填料结构从悬浮密实型的结构组成转为骨架空隙型的结构组成,这些增加的空隙会使路基的压实变得越来越困难。冲击压实技术的出现很好的解决了土石混合体的压实问题,是的用土石混合体作填料的路基压实度得到了有效的保障。粗粒土路基的压实度一直很难控制,采用冲击压实技术对已经碾压夯实的路基进行补压,能起到很好的压实效果。     

基于FLAC~(3D)的土石混填路基沉降特性计算分析

基于FLAC3D建立了土石填料路基沉降数值模型,通过实测数据对沉降计算结果进行验证,探究土石混填路基的沉降规律。利用模型计算了怀新高速及湖南省其他典型土石混填路基沉降量,计算结果显示:基于FLAC3D建立的数值模型计算得到的高速公路土石混填路基沉降量与实际观测值吻合良好,在一定程度上能够较好地解释土石混填路基沉降规律,可以为后续土石混填路基工程沉降特性分析提供参考。     

湿陷性黄土-混凝土接触面剪切力学特性及破坏型式研究

对湿陷性黄土-混凝土结构进行直剪试验,研究接触面剪切力学性质,主要考虑法向应力、混凝土表面粗糙度等影响因素下湿陷性黄土-混凝土结构物接触面的剪切力学特性,进而采用数值分析研究接触面的破坏型式.通过直剪试验发现:在两种介质的接触面上剪切应力-剪切位移出现滑移、弹塑性破坏两种型式.接触面粗糙度不同时,结构接触面的抗剪强度峰值也不同,接触面越粗糙,其黏聚力也越大,内摩擦角越小.数值模拟的结果是:在法向应力较小时,剪切破坏模式以滑移破坏为主;法向应力增大后,会在湿陷性黄土内部产生剪切滑动带.在法向应力相同时,湿陷性黄土内部的剪切滑动带的厚度随着接触面粗糙度的增加而增加.湿陷性黄土-混凝土接触面光滑的情况,随着法向应力的变化,土体剪切滑动带厚度约为13～16 mm;接触面为粗糙面时,随着法向应力的变化,土体剪切滑动带厚度约为15～19 mm.     

基于渗流场与电场耦合的土石堤坝渗漏诊断

为全面、准确地诊断土石堤坝渗漏隐患,根据孔隙率和饱和度等相关参数,推导土石堤坝渗流场与电场耦合数学模型,基于COMSOL Multiphysics多场耦合平台,将渗流场与电场同步关联,模拟均质土石堤坝破坏过程中介质电阻率随渗流场的变化,得到不同时刻土石坝内渗流场及电场分布,根据土体破坏允许的渗透比降,确定土体渗透过程的...     

寒区公路土质边坡冻融界面的抗剪强度试验

季节冻土地区公路土质边坡在春季融化期经常发生浅层滑坡,对公路运输造成了严重的潜在威胁。冻融界面处的土体抗剪强度是发生滑坡的直接影响因素,采用不同的材料配比设计冻融界面的抗剪强度模型试验,该试验针对不同的土体含水量以及冻融循环次数进行剪应力测试,通过试验获得界面抗剪强度与冻融循环次数间的关系,基于数据得到冻融界面土体抗剪强度的损伤模型。考虑到正融土质边坡发生失稳破坏时其抗剪强度与土体内部的受力条件及边坡的几何尺寸有关,因此通过试验得到土体剪切强度后,可为评价季节冰冻区边坡稳定性提供直接数据参考,也可为季节冰冻区土质边坡的设计以及稳定性分析提供借鉴。     

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。     

土石混填路基评价指标及质量管理方法探究

路基质量是整个公路工程施工的主要关注对象， 对公路路面平整度 (RQI) 等起着关键性的影响。 浙江省素有 “七山一水二分田” 之称， 土石混填路基是常用的公路路基之一。 虽然土石混填路基在浙江省的应用较为广泛， 施工工艺也比较成熟， 但是土石混填路基的质量保证仍不够完善， 路基工程质量还存在较多的问题。 文章从土石混填路基的质量控制入手， 探究了现行的主要土石混填路基质量评价指标， 分析土石混填路基质量控制难点， 建设性地提出相应的质量管理方法， 可为土石混填路基的质量控制提供新的思路。     

土石混填路基压实度波动计算模型研究

为实现土石混填路基压实质量准确、快速检测,基于土石复合介质波动传播特性,导出了通过纵横波速综合反演土石混填路基压实度的波动计算模型。并以瞬态瑞雷波测试为手段对模型路基进行现场波动测试,采集波动数据,计算路基压实度。最后将压实度理论计算值与灌砂法测试结果作对比分析,验证该模型的可靠性。     

不同含水率红粘土的抗剪强度试验研究

红粘土是一种典型的特殊土,其遇水膨胀、失水收缩的特点会对红粘土地基、路基的稳定性造成重大影响。为了进一步了解红粘土的物理力学特性,针对江西重塑红粘土的抗剪强度与含水率的关系进行了试验研究。室内直剪试验结果表明:随着含水率的增加,红粘土的抗剪强度和粘聚力均减小,粘聚力与含水率的变化曲线近似"S"型,而内摩擦角在一定范围内波动,影响机理较为复杂;通过X射线衍射试验分析得出,江西红粘土的矿物成分主要有石英、云母、钾长石及少量的胶结物质氧化铁;通过电镜扫描土样观察,发现剪切破坏后红粘土的微观结构特征发生了巨大变化,说明红粘土受到剪切作用后其微观结构的变化使得土体产生变形甚至破坏。     

土石混填路基压实度波动计算模型研究

为实现土石混填路基压实质量准确、快速检测,基于土石复合介质波动传播特性,导出了通过纵横波速综合反演土石混填路基压实度的波动计算模型.并以瞬态瑞雷波测试为手段对模型路基进行现场波动测试,采集波动数据,计算路基压实度.最后将压实度理论计算值与灌砂法测试结果作对比分析,验证该模型的可靠性.     

黄土公路边坡稳定性数值模拟研究

以某高速公路边坡为工程背景,针对开挖后的高堑边坡,运用抗剪强度折减法,结合FLAC3D进行三维数值模拟分析,研究坡体变形破坏的演化规律。研究结果表明：土坡破坏前临界时刻发生最大应变增量处位于土坡最后发生剪切破坏的滑裂面上,且应变增量的等值线即为最危险滑裂面;剪切破坏带是沿实际滑裂面基本对称的带状区域,其应变增量由带状中心向两侧逐渐减小,而且剪切破坏带中心位置自坡脚处向上应变增量值逐渐减小,土体剪切破坏是从坡脚处向上逐渐发展并最终贯通为整个滑裂面。     

多相土石复合介质推剪破坏电阻率响应特征试验研究

为获得土石复合介质剪切破坏过程中电阻率的变化规律,分别建立土石质量比为4:6、5:5、7:3的模型,并在不同含水条件下进行推剪试验,得出不同模型在推剪力作用下电阻率变化的响应特征及破坏时的电阻率。试验表明:浸水条件下各模型剪切时的电阻率均较正常条件下低,且随土石质量比的减少模型初始电阻率增大,破坏过程中电阻率稳定阶段响应特征更加显著。不同土石质量比复合介质模型在剪切过程中电阻率的响应特征说明,不同土石质量比复合介质的响应差异性巨大,变化规律可为利用电阻率无损检测土石边坡滑动等提供可靠的数据支撑。     

植物根系对土体的加筋效应试验研究

为验证草本植物根系对于边坡土体的力学加固作用,在典型公路边坡含大麦草根系的土体进行抗剪强度实验。利用直接剪切仪,对取出的土样进行有根土和无根土的抗剪强度对比实验,和同级荷载不同含根量时的抗剪强度对比试验。     

混凝土三维细观随机模型的建立和有限元剖分

将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料, 研究了球形、椭球形和两者混合体的边界和干涉判断数学条件; 设计了球形、椭球形骨料随机投放算法, 并利用MATLAB编制相应程序, 生成了混凝土细观层次三维随机几何模型; 采用相邻骨料颗粒中心距判断球形骨料的干涉关系, 利用一个椭球上任一点与另一个椭球形心连线构成的直线段上的任一点与该椭球的关系判断椭球形骨料的干涉关系, 将两椭球之间的干涉关系转化为一点与椭球的关系; 基于MATLAB平台开发了mat2scr2017程序, 将MATLAB中的图形文件数据读入SCR脚本文件中, 将mat2scr 2017程序生成的随机骨料模型转化为AutoCAD图形文件, 并导入有限元软件COMSOL Multiphysics中剖分混凝土几何模型有限元网格。研究结果表明: 建立的随机骨料模型的骨料体积率可达到50%, 骨料粒径和投放位置均满足随机性要求; 椭球形随机骨料投放算法简单、高效, 且能保证椭球自身倾角的随机性; 模型适用于任意级配混凝土的生成, 对连续级配混凝土骨料的逐级随机投放保证了各级配骨料的体积率; 实现了MATLAB图形向AutoCAD图形的转换, 极大地提高了混凝土随机骨料模型的通用性; 所建混凝土模型网格剖分满足骨料、砂浆交界处网格一致性要求, 满足有限元分析的需要。      

基于动弹性模量的土石混填路基压实质量控制技术

对江西省境内5条高速公路土石混填路基进行了大量的动弹性模量和压实度试验,分析得到了动弹性模量和路基填料压实度的回归关系式,提出了基于路基动弹性模量的土石混填路基压实质量控制方法,给出了土石混填路基压实质量控制标准的建议值,通过现场检测对提出的建议值进行了验证.试验结果表明：土石混填路基的动弹性模量和压实度具有较好的相关性,动弹性模量可作为土石混填路基压实质量控制方法,动弹性模量作为路基压实质量控制建议标准是合理的、适用的.     

冻融循环作用对桩锚支护深基坑的土体材料强度参数影响试验研究

季节性冻土地区的土材料在冻融循环作用后的强度参数对深基坑支护体系的安全性影响显著。在季节性冻土地区深基坑支护稳定性设计和施工中,考虑冻融循环作用后的土材料抗剪强度具有一定的实际意义。采用直剪试验方法对冻融循环作用前后土材料强度参数进行研究,绘制剪应力与剪切位移关系曲线,抗剪强度与垂直压力关系曲线,结合强度曲线计算得到内摩擦角及黏聚力。分析表明:冻融循环结束后,土体的最大剪应力比冻融循环前降低;土体的抗剪强度参数,内摩擦角在冻融循环作用结束后减小,黏聚力有所增加。