粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

为解决川西地区混合土路基压缩变形问题,为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础,针对该地区路基常用混合土,考虑粗颗粒含量影响,进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样,对其分别采用筛分法剔除20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况,分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理,确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明：大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响,同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高,在相同竖向荷载下的单位沉降量越小,孔隙比变化越小,压缩模量越大;大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%~45%,土体压缩时,混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时,细颗粒起主要承担作用,土体可压缩性高,此时粗颗粒含量的增加,对于混合土的压缩特性影响不大;当粗颗粒含量超过30%时,粗、细颗粒共同作用,粗颗粒骨架逐渐形成,粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用;当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时,粗颗粒的骨架作用起主要作用,土体可压缩性显著降低;土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响,高岭石含量高的土样,强度较高,但压缩性较低。     

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题,提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性,采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响,试验结果表明：动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类,动剪切模量随着剪应变的增大而减小,阻尼比则随着剪应变的增加而增大,变化曲线趋势基本一致;新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小,橡胶颗粒含量达到20%时,动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著,新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后,基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型,Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据,并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后,将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明：新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%,这种新型填料动剪切模量适中,阻尼比较大,具有较好的抗震减震能力,能够替代砂土成为一种回填材料。     

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响研究

混合土广泛分布在四川西部地区,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注的问题。为此,针对不同坡高的十处崩坡积混合土作为研究对象,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,基于大型直剪切试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素。     

干湿路径对路基压实土剪切模量的影响规律研究

为探究气候变化诱发的路基土水分迁移对其力学性能的影响,在最优含水率和平衡含水率之间制备不同初始压实含水率的试件,经历干燥或湿润过程以模拟现场路基土的水分迁移,在此基础上进行非饱和土常含水率三轴剪切试验,分析其含水率、干湿过程、围压及孔隙比等因素对土体剪切模量的影响规律。结果表明:在最优含水率与平衡含水率之间,剪切模量与含水率具有良好的幂函数关系,且剪切模量随含水率的增加而减小;在相同含水率的条件下,由湿变干的剪切模量值比未经干湿变化的大,由干变湿的剪切模量值比未经干湿变化小;剪切模量随围压的增大略有增加,但较含水率及孔隙比而言,围压对剪切模量的影响较小;孔隙比越小,剪切模量越大,且含水率变化对剪切模量的影响在孔隙比较小时表现更加显著。     

低震多频高烈度区黄土的动弹性模量和阻尼比特性

在调查山西地震动历史事件的基础上,对山西汾渭地堑带上高速公路边坡黄土进行了动力特性参数的试验研究.首先,选取典型黄土边坡进行现场爆破试验获取了边坡黄土介质的地震动时程曲线;接着,以这些动力特性作为动三轴试验的模拟加载方式和参数,对不同路段边坡的30组马兰黄土(Q3)和离石黄土(Q2)进行了室内动三轴试验,获得了边坡黄土在低震多频动荷载下动力特性的一些规律:冲击地震荷载作用下加速度幅值比正弦循环波幅值较大;相同的动荷载作用下,动弹性模量(Ed)越大,黄土的动黏聚力(Cd)越高,动摩擦角((o)d)则越低,离石黄土(Q2)与马兰黄土(Q3)的初始动弹性模量(Ed0)分别为80 ～150 kPa、25 ～ 100 kPa;动弹性模量均值(Eda)分别为10 ～20 kPa,10 ～30 kPa;对二者的动应变(εd)-动阻尼比(λ d)曲线拟合得动阻尼比(λ d)的增长速率分别为马兰黄土(Q3)0.199 8,离石黄土(Q2)为0.128 5.     

动荷载作用下风积土路基振陷变形

动荷载作用引起路基震(振)陷变形,是高速铁路路基抗震设计中必须考虑的问题之一.以哈大高铁苏家屯某试验段风积土为研究对象,通过大量室内动三轴试验,获得动应力幅值、含水率等条件下,风积土的动变形特性.并利用Matlab软件对试验数据进行处理,建立了考虑动应力、含水率两种因素条件的振陷变形模型.应用有限元分析软件ADINA建...     

石灰改良土动弹性模量与阻尼比的试验研究

针对施工现场的实际情况,对上海罗北路某新建工程路段的石灰改良软黏土开展动三轴试验,分析研究掺灰量、围压、固结比和加荷频率对其动弹性模量与阻尼比的影响。结果表明:随着掺灰量、围压、固结比和频率的增加,动弹性模量增加,阻尼比减小;动应变对动弹性模量和阻尼比的影响最大,随着动应变的增加,动弹性模量迅速减小,阻尼比成倍增加;随着掺灰量、围压和频率的增加,最大阻尼比减小,最大动弹性模量增加,但是固结比对最大动弹性模量和最大阻尼比的影响比较复杂。     

循环荷载作用下岩盐动力特性及累积变形研究

针对岩盐动力特性及累积变形规律研究匮乏的情况,分析了不同试验条件对岩盐动力特性和累积变形发展规律的影响.通过室内动三轴试验,研究了动应力幅值、围压、含水率和加载频率等影响因素作用下岩盐的动强度、动剪切模量和累积应变发展规律.基于Monismith等提出的指数模型,建立了能够合理预测岩盐累积变形的计算模型,并确定了相关参...     

重复荷载下粉性路基土永久变形特性和预估模型

以动三轴试验模拟行车荷载下沥青路面路基土长期受力状态,测试加载104次粉性路基土在3种含水量、2种压实度和3种偏应力条件下的永久塑性应变曲线,量化其对路基永久变形的影响程度。大量调研和试验数据拟合分析表明Tseng-Lytton本构模型可预估粉性路基土累计永久应变。利用上述试验结果进一步回归给出了该本构模型中参数与粉性土基本指标含水量和回弹模量的计算公式,从而得到粉性路基土的永久应变预估模型,该本构模型可用于柔性基层沥青路面车辙分析。     

粗骨料形状对沥青混合料力学性能的影响

基于粗骨料形状对沥青混合料力学强度的影响,用骨料形状的3个指标:近似容积V、针状比P和圆形度Q来定义粗骨料的形状,并按这3个指标的不同,选取5组不同形状的粗骨料拌和OGFC沥青混合料,分别进行三轴剪切试验和车辙试验,得到3个不同指标参数和剪应力τ及动稳定度DS之间的关系,并用抛物线函数进行回归分析,得出使τ和DS最佳的3个指标范围,从而提出了OGFC沥青混合料的最佳粗骨料形状参数建议值。     

场地土最大动剪模量的室内外试验研究

为了更可靠地获取场地土动剪模量,利用JB型波速仪,采用单孔法,现场对场地土分别沿1.80 m、2.80 m、3.65 m和6.65 m深度进行了波速测试,得到了场地各层土的剪切波速。此外,取出了场地各层土的原状土样,进行了室内循环单剪试验,获得了各层土的动剪模量,并与剪切波速的计算结果进行了比较分析。结果表明,由现场剪切波速试验和室内循环单剪试验得到的最大动剪模量比较接近,说明两种试验的结果都比较可信,两者可以相互验证,建议实际应用中将两者综合考虑。     

基于模拟退火的路基土动态回弹模量建模研究

针对湖南省西部山区某高速公路路基土,开展了一系列动态回弹模量试验,分析了应力状态对动态回弹模量的影响规律,提出了基于模拟退火进行回弹模量预估模型参数全局化搜索的方法,开发了相关建模程序,并与常规等效线性法建模的进行了对比。研究结果表明,围压和偏应力均对路基土的动态回弹模量均有显著影响,利用开发的模拟退火参数搜索程序,可以实现各种回弹模量模型的参数搜索,有助于克服等效线性法的缺点,能更便捷、准确地建立回弹模量预估模型。     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

动三轴CT条件下粗粒土填料的力学特性与细观力学性能分析

在多重环境因素长期作用下,粗粒土路基填料的动力特性会发生改变,目前对不同荷载频率、压实度及含水率下粗粒土填料的长期稳定性能尚缺乏统一认识。为了研究以上因素作用下粗粒土填料长期动力特性,采用大型动静三轴仪器开展粗粒土填料的三轴试验,同时运用工业CT对三轴试验前后2个阶段的试样进行断层扫描,分析不同荷载频率、压实度及含水率对粗粒土填料动力特征与损伤演化的影响规律。研究结果表明：循环荷载达到1 000次之前,为粗粒土填料颗粒之间的挤密阶段,以颗粒间的挤密压缩为主,横向膨胀为辅,颗粒间压缩挤密引起的密度增加量远大于试样横向膨胀变形引起的密度减小量;当循环荷载增加到1 000次以后,试样横向变形引起的密度减小量迅速增大,而由颗粒间压缩挤密引起的密度增加量减缓,并在之后阶段表现出稳定状态,试样从应变软化型向应变硬化型转变;荷载频率越高,试样表现出的回弹模量越大;高频率作用下应力-应变滞回圈曲线近似为线性,试样在高频率下其泊松比有所下降,材料的动能损耗降低;随着三轴试验的进行,横剖面局部颗粒受挤压程度增加,最终状态下扫描层内的CT值存在差异性,试样颗粒在循环荷载作用下存在挤密、错动、融合的现象。     

温度对盐渍土抗剪强度和变形特性的影响

为了明确因冻结温度和结晶差异造成的温度对盐渍土抗剪强度和变形特性的影响,以高含盐量和不同盐分类型的盐渍土为研究对象开展试验研究。首先,选用青藏高原察尔汗-格尔木高速公路沿线采集的含盐量为10%~36%的氯盐含量高、硫酸盐含量低的盐渍土土样（HC-1,HC-2）和硫酸盐含量较高而氯盐含量较低的盐渍土土样（CS）3种高含盐量盐渍土作为试验土样,对3种土样进行冻结温度试验,验证其降温至-20℃时,土体不会发生冻结。其次,在5个不同控制温度（-20℃、-10℃、0℃、10℃和20℃）下,分别进行盐渍土直剪试验以得出温度与抗剪强度参数关系函数。最后,分析温度对抗剪强度和弹性模量的影响,同时,利用数值拟合建立考虑温度影响下的盐渍土抗剪强度和切线弹性模量公式。研究结果表明：当温度由20℃降低至-10℃,3种盐渍土的抗剪强度和初始切线弹性模量均增大后趋于峰值,而随温度继续降低至-20℃后,HC-1和HC-2土样指标呈下降趋势,CS土样各参数结果却趋于稳定;不同含盐类型的盐渍土,温度对其破坏比R_f的影响也不同;在温度由20℃降至-20℃的过程中,HC土样的R_f在-10℃出现峰值,且在较低荷载（100 kPa）下,呈现出先增大后减小的特点,在较高荷载（200,300,400 kPa）下呈现出先增大后趋缓的特点;CS土样的R_f在20℃~10℃、10℃~-10℃和-10℃~-20℃降温段呈现出先增大中趋缓后减小的分段式变化特点。     

降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律模型试验

基于室内模型试验及相似理论,利用含水率测试仪、张力计、土压力盒分别监测长时间大雨、短时间暴雨2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡体积含水率、基质吸力、坡前推力变化规律,研究这2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律,揭示暂态饱和区变化影响下粗粒土高路堤边坡失稳机理。结果表明：2种降雨工况下降雨初期,暂态饱和区主要分布在边坡表层,体积含水率逐层上升、基质吸力逐层消散;随降雨不断持续,长时间大雨工况下暂态饱和区主要呈S形分布,暂态饱和区扩展过程中路堤边坡各级坡脚处的体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力主要分布在路堤边坡坡脚深处,边坡土体抗剪强度削弱区域首先分布在各级路堤坡脚处并逐渐向边坡内部扩展;短时间暴雨工况下暂态饱和区呈J形分布,暂态饱和区在下路堤坡脚处分布的面积较大,暂态饱和区扩展过程中下路堤边坡下部坡脚附近体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力由表层向路堤深处逐渐增大,土体抗剪强度削弱区域主要分布在下路堤边坡坡脚处。