粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析

为探究矿物成分对土体强度的影响规律,对纯的粘土矿物进行扫描电镜和X射线衍射试验,确定其成分及微观组构. 对人工配制单一成分粘土,开展不同初始含水率状态下的直剪试验,分析了含水率对各单一矿物粘性土的粘聚力、内摩擦角的影响;对比不同粘土矿物人工配土抗剪强度随含水率变化规律,结合各单一矿物的微观组构特征,探讨了粘土矿物成分对剪切强度的影响. 研究结果表明:高岭石的粘聚力、内摩擦角均随含水率增大单调减小;伊利石和蒙脱石在含水率分别为18%和25%时出现粘聚力峰值;含水率小于20%时,蒙脱石内摩擦角随含水率增加呈线性增大;大于20%时,内摩擦角线性减小.      

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.     

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。     

冻融作用下聚丙烯纤维土的抗剪强度增强特性

以粘性土为研究土体,在其中掺加聚丙烯纤维,设计不同冻融次数、不同纤维长度以及不同纤维掺量的正交试验方案,然后进行直接剪切试验,分析其黏聚力和内摩擦角的变化规律,研究聚丙烯纤维土在冻融循环作用下的抗剪强度增强特性。     

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.     

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.     

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。     

晋北黄土路堤填料力学特性研究

高速公路黄土路堤病害时有发生,为了解黄土填料力学性质,指导路堤设计参数合理取值,以山平高速公路工程建设为依托,对黄土路堤填料进行了室内压缩、直剪和三轴剪切试验分析。研究结果表明:该地区黄土路堤填料重塑土样属中压缩性土;土样黏聚力对含水率的变化比较敏感,在最佳含水率附近时填土黏聚力在30 kPa左右,内摩擦角受含水率变化的影响相对较小,填土内摩擦角总体在28°左右;100 kPa时含水率对抗剪强度的影响较大,随着压力的增大,含水率对填土的抗剪强度影响不大。     

含水量对压实粘土强度性能的影响

通过室内直剪试验,研究了含水量对压实粘土的抗剪强度的影响,并从土体结构与土中基质吸力变化2个方面分析了作用机理。试验表明,随压实含水量增大,粘土的抗剪强度降低,粘聚力随压实含水量增加并非单调变化,其曲线型式类似于“■Y”型,内摩擦角随压实含水量增加大体上是减小的;压实粘土浸水饱和后抗剪强度和粘聚力则显著降低,且压实含水量越小的土体在其它条件相同的条件下因饱和引起的抗剪强度和粘聚力损失越大,内摩擦角受浸水饱和的影响较小。     

固化改良玄武岩红土浸水抗剪特性研究

为改善玄武岩残积红土的浸水抗剪特性,将水泥、石灰、水玻璃和水泥-水玻璃双浆4种固化剂分别掺入玄武岩红土进行浸水剪切试验,研究掺入不同固化剂对玄武岩红土抗剪强度改善的影响规律和内在机理。研究结果表明：固化剂的掺入可以增大玄武岩红土浸水后的黏聚力与内摩擦角,显著改善其浸水抗剪强度。当掺入10%水泥时,固化改良玄武岩红土抗剪强度达到161.42 kPa,增强效果最好;当掺入10%水泥-水玻璃双浆时,增强效果次之,抗剪强度为112.07 kPa;当分别掺入10%石灰或10%水玻璃时,增强效果相对较差。     

粘性土含水率及压实度对抗剪强度参数影响研究

粘聚力和内摩擦角是粘性土体的抗剪强度力学参数,其对准确分析土体边坡稳定性具有重要的影响。基于规范对土样进行了物理特性试验,并进行了工程分类,制作了不同含水率和压实度的试样,通过土的三轴剪切试验得到试样破坏时的破坏主应力,进而求出土的粘聚力和内摩擦角,为同类土质土体的稳定性分析提供可靠的力学参数依据。     

土石复合介质动力特性试验

基于室内不排水动三轴试验,研究了土石比、围压和地震烈度对土石复合介质的动力特性的影响;针对动强度的变化规律,分析了动强度参数动黏聚力和动内摩擦角的变化规律。研究表明:在相同压实度条件下,土石复合介质的动强度随土石比的减小而增大,随地震烈度的提高明显减小;对某一含石量,动黏聚力随烈度的增大逐渐减小,并且随土石比减小减小得更快,而动内摩擦角随烈度的增大而减小;在烈度相同,即相同振次条件下,动黏聚力随土石比减小而增大,动内摩擦角也随土石比减小而增大。最后,给出了动黏聚力和动内摩擦角随土石比和烈度变化的经验模型。     

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。     

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q₃原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%;在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%,且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%;干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在...     

聚丙烯纤维加筋黄土的抗剪强度和崩解特性

为检验聚丙烯纤维加筋黄土对边坡坡面的防护效果,基于室内直剪试验和崩解试验,研究了纤维含量、纤维长度及含水率对加筋黄土抗剪强度和抗崩解特性的影响,获得了加筋黄土的最佳配比,并以此为基础开展了现场坡面防护试验。研究结果表明：相比于素黄土,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力最高提升113.8%,内摩擦角最高提升23.3%,崩解速率最高降低87.5%,聚丙烯纤维可有效提高黄土的抗剪强度和抗崩解特性;随着纤维含量和纤维长度的增长,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力分别呈现先增大后减小和先急剧增大后增幅趋缓的变化趋势,崩解速率分别呈现先减小后增加和持续减小的变化趋势;从抗剪强度方面考虑,聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.3%,最佳纤维长度为15 mm,从崩解特性方面考虑,聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.5%,最佳纤维长度为19 mm,相比较而言,两者崩解速率的相对变化明显小于其抗剪强度的相对变化,故确定聚丙烯纤维加筋黄土的最佳纤维含量为0.3%,最佳纤维长度为15 mm;随着含水率的增加,聚丙烯纤维加筋黄土的黏聚力、内摩擦角和崩解速率均呈现减小趋势,其变化关系符合三次多项式函数或Logistic函数关系;现场测得聚丙烯纤维加筋黄土防护坡面平均侵蚀深度约为3 mm,说明聚丙烯纤维加筋黄土的坡面防护效果明显。     

深基坑桩锚支护结构变形的土体参数敏感性分析

为研究土体参数对深基坑桩锚支护结构变形的影响,利用有限元软件建立基坑计算模型,分别针对不同弹性模量、内摩擦角、黏聚力及泊松比对支护桩水平位移的影响进行敏感性分析,研究结果表明:增大土体弹性模量、内摩擦角和黏聚力,基坑支护桩变形量会逐渐变大;增大土体泊松比,基坑支护桩变形会逐渐变小;基坑支护桩水平位移最大水平位移发生在靠近桩中位置。研究结果可为不同土体参数的深基坑桩锚支护结构工程设计提供理论参考。     

破碎泥岩颗粒与钢护筒接触面往复剪切特性试验研究

通过改进的室内直剪仪,控制试样颗粒级配、干密度、含水率等,研究钢-土接触面剪切特性在不同往复剪切圈数下的变化情况。分别在法向应力100,200,300,400 k Pa条件下,记录不同剪切圈数下剪应力和法向位移的变化情况,引入摩尔-库伦准则分析了剪应力位移关系曲线、极限剪应力以及法向位移随往复剪切圈数的变化规律,发现剪应力位移关系曲线呈先急剧上升后趋于稳定的现象;随着往复剪切圈数的增加,极限剪应力和法向位移均有逐渐减小的趋势,且在一定的剪切圈数后趋于稳定;黏结力随剪切圈数的增加表现为先增大后减小最后趋于稳定,而内摩擦角则逐渐减小并趋于稳定。     

硫酸盐渍土抗剪特性的单因素影响规律研究

硫酸盐渍土抗剪特性的研究对其工程应用有着重要的意义。采用二次回归正交试验设计方法,通过对15组试样进行剪切试验,并对试验结果进行分析,得到了硫酸盐渍土抗剪强度参数c和φ各自随含水率、含盐量和初始干密度三因素变化的计算公式,并在此基础上做了单因素作用的影响规律分析。研究表明:当控制其他2个量处于基准水平时,粘聚力c随含水率的增加先增后减,随初始干密度的增大而增大,随含盐量的增加先增后减,并在含盐量为1.54%时达到最大值;内摩擦角φ随含水率的增加而减小,随初始干密度的增大先增后减,随含盐量的增加先减后增,并在含盐量为1.66%时达到最小值。     

水泥土-混凝土界面特性试验研究

水泥土-混凝土的界面特性是控制劲性复合桩竖向承载力和沉降特性的关键参数。文章设计了水泥土-混凝土制样方法,通过直剪试验研究了水泥土-混凝土界面特性,并分析了水泥土中水泥掺入量、混凝土强度等对界面特性的影响规律。试验结果表明,混凝土-水泥土破坏面位于两者交界面上;水泥土强度较低时,界面破坏模式为塑性破坏,随着水泥土强度的提高,脆性特征逐渐显现,破坏模式由塑性破坏转为脆性破坏;界面剪切强度与法向应力符合库伦定律;在一定的水泥土无侧限抗压强度范围内,界面黏聚力与水泥土无侧限抗压强度符合近似线性函数,但界面摩擦角与水泥土强度之间的相关度不密切;界面剪切强度约为水泥土无侧限抗压强度0.188倍。     

兰州地区红层泥岩物理力学特性试验

兰州地区红层泥岩形成于干旱、半干旱环境,其矿物成分及物理力学特性与其他地区的红层泥岩存在差异.对G6京藏高速兰海段的红层泥岩进行X射线衍射试验和常规土工试验,分析兰州地区红层泥岩矿物成分及物理力学特性.由于红层泥岩水稳定性极差,又通过UU三轴试验,研究含水率对红层泥岩物理力学特性的影响.研究结果表明:兰州地区红层泥岩属于低液限黏土,其主要矿物成分为:石英石、多水高岭石、石灰石.含水率小于最优含水率时,破坏形式为剪切破坏;含水率大于最优含水率,破坏形式为鼓状破坏.内摩擦角、黏聚力与含水率分别呈对数曲线与二次抛物线关系,随着含水率的增加,黏聚力和内摩擦角逐渐减小,内摩擦角减小的幅度更大,究其原因是含水率对黏聚力和内摩擦角的影响机理不同而导致.