控制吸力下低应力条件的合肥膨胀土抗剪强度试验

膨胀土边坡在变饱和条件下可能发生浅层滑塌失稳。为了研究非饱和膨胀土在低应力条件下的强度特性,采用非饱和三轴仪设置多组不同基质吸力和应力条件,进行合肥膨胀土的三轴剪切试验,对试验数据进行分析。试验结果表明：当膨胀土所受净围压应力不断降低时,其应力-应变曲线会由应变硬化向应变软化过渡;非饱和膨胀土强度随基质吸力增大而增大;浅层膨胀土的抗剪强度会呈现明显降低,具有非线性特点;非饱和膨胀土的黏聚力对抗剪强度影响显著,低应力条件下黏聚力会显著降低,内摩擦角明显增大;净围压应力对低应力段土体强度影响明显,而基质吸力对低应力段土体强度影响较弱。     

基于真三轴试验的沥青混合料强度影响因素分析

真三轴试验能比较真实地模拟沥青混合料在路面内部所处的实际受力状态。该文对不同沥青混合料开展了低温真三轴抗压强度试验,对比了不同沥青胶结料类型、级配、矿粉类型和粉胶比下沥青混合料的真三轴强度。研究结果表明:SBS改性沥青对混合料强度的增强作用不明显,却能增加其抗变形能力;级配对沥青混合料强度有显著影响:随着级配变粗,沥青混合料破坏应力增大,破坏应变减小;矿粉对混合料强度影响较大,加入适当性质的矿粉能显著提高沥青混合料的强度;沥青混合料三轴抗压强度随粉胶比的增大而增大。     

级配对粗粒土力学特性影响的颗粒流模拟研究

运用三维颗粒流软件PFC3D的内置FISH语言,进行二次开发,模拟粗粒土真实级配,建立一个研究高铁填方路基粗粒土力学特性的颗粒流模型,标定了表征粗粒土细观力学性质的模型参数,并验证了模型的有效性。考虑粗粒土曲率系数和不均匀系数对颗粒级配的影响,模拟并研究了五种不同级配下粗粒土在三种不同围压下的力学特性。结果表明:当粗粒土有效粒径与中值粒径及限制粒径的差距过大时,粗粒土中颗粒填充及致密性将变差,变形增大,强度降低;级配良好且不均匀系数较大,其力链分布越均匀,颗粒的挤压效果越显著,力的传递和分配也越均匀。     

高速铁路填方路基粗粒土细观力学性质的离散元模拟

基于离散元方法,建立一个表征填方路基粗粒土细观力学性质的颗粒流模型。同时,利用三维颗粒流程序PFC3D的内置FISH语言,进行二次开发,真实地模拟了粗粒土的颗粒级配曲线。通过大量的颗粒流数值模拟试验,准确地标定了表征粗粒土细观力学性质的相关细观参数。计算结果表明:离散元模拟结果和室内土工试验结果基本一致,粗粒土呈现出较大的体缩和体胀性,同时分别对比了不同围压下,路基粗粒土离散元模拟与室内三轴试验下的应力-应变曲线,其变化规律基本一致。     

分层铺筑与反挖试验条件下级配碎石结构模量特性

为了客观揭示级配碎石模量的结构服役状态相关性,采用室内动三轴材料试验和足尺结构试验开展级配碎石的模量特性研究,室内动三轴试验通过控制含水率、密实度、围压及偏应力等指标探究级配碎石在不同服役状态下的动回弹模量。研究发现,级配碎石的动回弹模量随着含水率的增大而减小,随着密实度、围压及偏应力的增大而增大。采用承载板和便携式落锤弯沉仪(PFWD)测试方法,通过分层铺筑与反挖2种室外足尺试验对级配碎石层顶面当量模量及该层结构模量进行测试与对比分析。分层铺筑测试结果表明：采用承载板法和PFWD方法测试得到级配碎石顶面当量模量和其结构模量均随铺筑层厚度的增加而增加,但增长速度随铺筑厚度增大而减小;级配碎石顶面模量随着下承层的顶面当量模量的增大而增大,但增长速度逐渐降低。反挖测试结果表明,由于上部级配碎石层的影响,反挖处级配碎石顶面当量模量先增加后减小,在开挖深度为20 cm时达到峰值,随着开挖深度的增加逐渐降低,但降低速度逐渐减小。对比室内三轴材料试验和足尺现场结构试验结果发现,级配碎石在足尺路面结构中的结构模量大于其三轴试验测试结果,将三轴模量测试结果用于路面结构设计将低估其承载能力,并产生较大的设计偏差。反挖方法同时考虑了下承层与上覆结构层自重及摩擦力的影响,与其实际服役条件相符。     

泥岩-土混合料直剪试验的PFC2D模拟研究

采用PFC2D程序对泥岩-土混合料试样的室内直剪试验进行了仿真模拟,将模拟结果与室内试验结果进行了比较,得出PFC2D方法可以较好地模拟出这种特殊的散体材料的直剪特性。通过改变PFC2D颗粒的细观参数得到泥岩-土混合料试样的不同直剪强度,其结果对于研究这种特殊路基填料的力学特性以及采用仿真模拟取代室内常规直剪试验有一定的应用价值。     

广义 k0 固结土的固结不排水剪总应力强度指标的确定

基于室内三轴剪切试验与天然土体的受力状态存在较大差异,从土的总应力强度指标与土的固结状态、初始固结状态、应力路径等之间的相关性出发,建立不同固结状态的土在不同试验条件下的总应力强度指标理论公式,并找出不同试验条件下的强度指标与室内常规三轴试验强度指标间的换算公式,进而解决了室内常规三轴试验在模拟天然土体的初始固结应力状态、加载路径等方面的不足.     

基层用二灰稳定砂砾抗剪强度试验研究

针对二灰砂砾材料抗剪切强度室内试验,提出了二灰砂砾材料三轴试验方法,对三轴试验得出的二灰稳定砂砾应力—应变曲线进行了分析,得出了应力—应变曲线呈硬化型曲线形态、抗剪强度随龄期增长而增长、粘结力和内摩擦角随龄期增大而增大的变化规律.     

广义k0固结土的固结不排水剪总应力强度指标的确定

基于室内三轴剪切试验与天然土体的受力状态存在较大差异，从土的总应力强度指标与土的固结状态、初始固结状态、应力路径等之间的相关性出发，建立不同固结状态的土在不同试验条件下的总应力强度指标理论公式，并找出不同试验条件下的强度指标与室内常规三轴试验强度指标间的换算公式，进而解决了室内常规三轴试验在模拟天然土体的初始固结应力状态、加载路径等方面的不足。     

级配对粗粒土直剪过程中抗剪强度与变形的影响研究

为了分析级配对粗粒土直剪过程中抗剪强度和变形的影响,开展不同级配试样的室内直剪试验,并根据试验结果标定细观参数,建立粗粒土数值直剪试验模型。从宏观和细观的角度探讨级配对粗粒土强度和变形的影响。结果表明:有效粒径、中值粒径和限制粒径相差不大时,空隙填充密实,结构性好,能够承受较大外力;粗颗粒含量多,颗粒间的挤压摩擦更剧烈,强力链增多;细颗粒含量越多,颗粒间孔隙填充不均匀,更易产生压缩变形,位移场越密集;空隙率随曲率系数、不均匀系数的增加先增大后减小。     

含水率和压实度对含粘砂土路基回弹模量的影响研究

采用回弹模量仪和不排水不排气非饱和土三轴仪两类试验仪器,对路基非饱和含粘砂土进行了6个不同含水率、5个不同干密度和压实度的回弹模量试验。试验表明:压实度对路基土回弹模量有较大的影响,最大可相差2倍;含水率对路基土回弹模量影响程度更大,含水率不同的两个试样,路基回弹模量相差接近于5倍。根据试验结果,给出了含水率、压实度与路基土回弹模量之间关系的函数表达式。     

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明：素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。     

压实度对MgO碳化土加固效果的影响及其机理研究

活性MgO是一种用于软土加固的新型材料,与土体拌和并经CO₂气体碳化后可使固化土强度在数小时内显著提高。在已有研究的基础上,通过静压法制取86%、87%、89%、91%和92%五种不同初始压实度下活性MgO固化土试样,并对固化土试样进行室内碳化试验。对碳化前后的MgO固化试样进行了含水率、干密度和无侧限抗压强度测试,以研究压实度对MgO碳化土含水率、干密度和无侧限抗压强度的影响规律;最后从无侧限抗压破坏的试样中选取典型样品进行X射线衍射、热重、扫描电镜和压汞试验,根据碳化产物和孔隙特征2个方面分析MgO碳化固化土的微观特征。结果表明：MgO固化土碳化过程中消耗了大量CO₂和水分,生成的主要碳化产物为棒状三水菱镁石和片状水碳镁石/球碳镁石,这些碳化产物具有显著的胶结和填充作用,使氧化镁固化土试样的干密度和强度明显增加;固化土的初始压实度对碳化效果有较大影响,随着初始压实度的增加,碳化试样的含水率呈先减小后增加趋势,而无侧限抗压强度呈先增大后减小趋势;当固化土试样的初始压实度为中等压实度89%时,碳化后试样含水率最低,生成的碳化产物最多,碳化试样的无侧限抗压强度最大,孔隙率最小,说明该压实度为最佳初始压实度,最有利于氧化镁固化土的碳化加固。     

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。     

冻融循环下橡胶-砂胶结材料力学特性试验

在季节性冻土区，冻融作用将改变桩周土体的强度，并诱发桩基发生病害，研制桩周土体置换材料，探明温度及冻融循环对其力学特性的影响机理，对于季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害的防治非常必要。利用橡胶颗粒、砂和聚氨酯胶黏剂制作试样；开展不固结不排水三轴压缩试验，获得不同条件下橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线；并通过非线性拟合和回归分析，建立试样切线模量和切线泊松比与轴向、径向应变之间的拟合关系式；据此分析了橡胶-砂胶结材料试样在不同的冻融循环次数、温度及围压等条件下的力学特性。结果表明：橡胶-砂胶结材料试样的应力-应变曲线没有峰值点，为典型的应变硬化型材料；橡胶-砂胶结材料的切线模量介于2.0～9.0 MPa之间，温度对试样破坏强度和切线模量的影响较大，而冻融循环次数和低围压对试样破坏强度和切线模量的影响相对较小；橡胶-砂胶结材料试样的切线泊松比介于0.50～0.75之间，径向应变越大，切线泊松比也越大。相对而言，切线泊松比受冻融循环次数、温度及低围压的影响并不明显，可忽略不计。橡胶-砂胶结材料有望为季节性冻土区桩基冻融与冻胀病害防治提供支撑。     

粉细砂土压缩特性试验研究

以嘎拉山隧道与嘎拉山大桥连接处的路基土为研究对象,采用WG型单杠杆固结仪开展固结试验,通过显著性分析比较各变量及各变量间交互作用对压缩指标的影响程度,研究不同粒径级配、压实度和含水率对粉细砂土压缩特性的影响.结果表明:在完全侧限条件下,细颗粒含量在15％左右时,重塑土的可压缩性最低;压实度增大,压缩性降低;含水率增大,...     

三轴压缩条件下气泡轻质土应力-应变特性及破坏机制研究

为了研究粉砂土（雅安过湿土）含量对气泡轻质土抗剪强度的影响,通过大量的不固结不排水常规三轴试验,对气泡轻质土的力学特性及破坏机制进行了研究。结果表明:在气泡轻质土容重一定的前提下,随着粉砂土含量的增高,气泡轻质土的黏聚力c值逐渐减小,内摩擦角φ呈现先减小后增大的趋势。气泡轻质土的变形破坏特征与其粉砂土含量及试验围压等因素密切相关,具有不同的变形破坏效应,变形方式决定了试件的破坏形态。     

基于干湿循环与三维条件下污泥固化土邓肯-张模型研究

为研究城市污泥固化土作为路基填料时其在复杂应力状态下的力学特性，通过GCTS真三轴试验仪对城市污泥固化土进行不固结不排水试验，探讨其在不同干湿循环次数和中主应力比条件下的应力-应变特性和抗剪强度指标变化规律，并在三维条件下对邓肯-张模型进行了双重修正。研究结果表明：当干湿循环次数和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着中主应力比的增大而增大；当中主应力比和围压一定时，污泥固化土的结构屈服应力随着干湿循环次数的增加而降低，且干湿循环次数为3时降幅最大，干湿循环次数大于5之后土体结构屈服应力降幅较小；此外，对比污泥固化土的真三轴试验曲线与邓肯-张模型预测曲线，发现理论曲线与试验曲线存在一定差异，而通过考虑中主应力比、干湿循环次数和中、小主应力差作用的影响对污泥固化土邓肯-张模型进行2次修正，使得到的邓肯-张模型预测曲线与真三轴试验曲线基本一致，该预测曲线可准确反映污泥固化土的真实受力状态，可为其在路基工程中的应用、施工提供理论指导和预测分析。     

粗粒土振动压实特性试验

以8种不同级配的粗粒土为研究对象,采用室内表面振动压实试验方法,研究粗粒土的级配特性与压实设备的振动频率、激振力对粗粒土压实特性的影响,并利用多元线性回归方法,分析土样级配特性对粗粒土压实效果的影响,最后建立粗粒土最大干密度与其级配特征粒径之间的关系式,并提出用5个特征粒径表示的级配特征函数。结果表明:级配不同的粗粒土在不同激振力、振动频率作用下,干密度-振动频率、干密度-激振力曲线形状几乎呈正态分布,存在最大干密度和对应的最佳振动频率、最佳激振力。     

双层立体加筋土的三轴试验研究

为探求双层立体加筋土的强度特性,通过三种布筋方式的加筋土试样进行了大量三轴试验。结果表明,在同样围压作用下,水平加筋土的强度比无筋砂土的强度有所提高;立体加筋土的强度比水平加筋土强度有所提高;立体加筋土的强度随着竖向加筋高度的增加而增加。结果还表明,不同的布筋方式对加筋土两个强度参数的贡献是不同的,单面、双面立体加筋能为土体提供较大的粘聚力,而环状立体加筋更多改善的是土体的内摩擦角。