冻融循环作用下重塑黄土强度劣化试验研究

以青海省东部地区的黄土为研究对象,分别对不同含水率、干密度下的重塑黄土在冻融循环后进行剪切试验。结果表明:黄土的黏聚力和内摩擦角均随着冻融循环次数的增加产生了劣化;黏聚力在第1次冻融循环后劣化效应强烈,经过3～5次冻融循环后黏聚力变化趋于稳定状态;内摩擦角随着冻融循环次数的增加呈增大趋势。分析了在不同冻融循环次数下含水率、干密度对重塑黄土强度影响的过程与机理,并建立了黄土强度参数和冻融循环次数的函数关系式,反映重塑黄土在冻融循环作用下强度劣化规律。     

冻融循环作用对黄土力学性质损伤的试验研究

通过对陕西杨凌Q₃黄土进行不同初始含水量、不同低温温度及不同冻融循环次数条件下的静三轴剪切试验,揭示不同初始含水率、不同低温温度及不同冻融循环次数对黄土力学性质影响的过程与机理,基于极限平衡法建立冻融循环作用下强度参数的损伤模型。研究结果表明:黄土强度参数随冻融循环产生劣化,黄土的黏聚力c开始时冻融循环劣化效应强烈,在经过5⁷次冻融循环后,黏聚力达到一个稳定值,当含水量很高时黏聚力下降不明显,内摩擦角φ随冻融循环次数无明显变化;建立的强度参数值随冻融循环次数增加的损伤模型能够很好地反映冻融循环作用下黄土抗剪强度的折减劣化规律,该损伤模型对冻融损伤作用下黄土地区的工程设计与施工具有指导和借鉴意义。     

冻融循环对粉质黏土工程特性的影响

冻胀与融沉作用可改变岩土体的结构和构造,进而影响岩土体的物理力学性质。本文选取锦州粉质黏土为研究对象,对其进行有水源补给的多次冻融循环试验,对冻融前后的土样分别进行位移、含水率、密度和抗剪强度测试。试验结果表明:锦州粉质黏土经过多次冻融循环后,土的体积有所增加,随着冻融次数的增加,冻胀量和融沉量先增大后减小;土体中含水率在前面2次冻融循环过程中上升较快,经历3次冻融循环后基本稳定;土体的密度则有所降低,由1.833 g/cm3降低至1.730 g/cm3;土体黏聚力显著降低,内摩擦角先增大后减小,经过7次冻融循环后,内摩擦角与冻融前相当。     

复杂环境下CFRP-高强混凝土界面性能有限元分析

利用ABAQUS有限元分析软件,对持续荷载与冻融循环耦合作用下以及持续荷载与干湿循环耦合作用下CFRP加固高强混凝土双面剪切试件的界面黏结性能试验进行有限元模拟,将模拟结果与已有试验结果进行对比。结果表明:有限元模拟的计算值与试验结果吻合较好,2种复杂环境均会造成黏结界面的损伤,随着冻融循环与干湿循环作用次数的增加,试件界面的极限荷载、极限端部黏结滑移均随之降低,持续荷载的施加使降低程度加剧。在验证模拟结果正确的基础上,进一步分析试件的破坏形态的变化规律,在冻融循环作用下,试件发生混凝土内部剪切破坏;随着干湿循环作用次数的增加,试件的破坏方式由混凝土内部剪切破坏逐渐转变为界面的黏结破坏。     

干湿循环作用下尼日利亚红黏土力学性能试验研究

依托尼日利亚尼阿夸依博州埃科特19 km路桥项目,研究干湿循环条件下红黏土抗剪强度指标的变化规律。研究结果表明:红黏土直剪强度指标和三轴强度指标都随干湿循环作用变化规律一致,随着干湿循环次数的增加,强度指标衰减;在干湿循环次数0 n≤2时,红黏土强度指标衰减幅度较大,2 n时,剪切强度逐渐趋于收敛;随着压实度的降低,内摩擦角和黏聚力的衰减规律不明显;与国内红黏土相比,尼日利亚红黏土的黏聚力衰减强度更激烈,而内摩擦角变化较小。     

冻融作用下纤维土抗剪强度影响因素试验研究

为研究冻融循环作用对纤维土抗剪强度的影响,以东北季冻区的某工程黏土为研究对象,通过正交试验,分析纤维掺量、纤维长度、冻融循环次数3个因素对聚丙烯纤维土抗剪强度的影响规律,经过综合分析得到纤维长度为9 mm,纤维掺量为3‰的最佳组合方案;通过对比试验得出冻融作用下纤维土抗剪强度指标的变化规律。研究结果表明:纤维土黏聚力较素土有一定的提升,且提升效果随冻融次数的增加更显著;内摩擦角随冻融次数的增加出现先增大后减小的现象。     

蒙巴萨膨胀土抗剪强度衰减特性研究

研究目的:蒙内铁路在蒙巴萨地区以深路堑形式穿越大面积的膨胀土地段,由于膨胀土具有强胀缩性、裂缝性、强度衰减等特殊工程性质,对铁路的安全运营产生较大影响。蒙巴萨地区为热带草原气候,雨量充沛,光照充足,膨胀土易在大气干湿循环作用下发生抗剪强度的衰减,造成路堑边坡的失稳。因此,有必要对膨胀土在干湿循环作用下抗剪强度的衰减特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供参考和借鉴。研究结论:(1)干湿循环效应使土体抗剪强度降低,其中黏聚力随干湿循环次数和含水率变化范围的增加而降低,黏聚力和内摩擦角均随试样含水率的增加而降低;(2)膨胀土的黏聚力随干湿循环次数的增加而降低并逐渐达到稳定值,稳定值大小和达到稳定时的干湿循环次数与含水率的变化范围相关;(3)膨胀土抗剪强度衰减主要是由于土体内部裂缝发育和土颗粒间相互作用减弱;(4)本研究成果对肯尼亚膨胀土路堑边坡的防护和治理具有一定的参考意义。     

牡蛎壳粉改良膨胀土的工程特性及微观机理研究

为探究固体废弃物牡蛎壳粉对膨胀土工程特性的改良效果,以广西宁明膨胀土为研究对象,对牡蛎壳粉掺量分别为0%,3%,6%,9%和12%的膨胀土开展一系列胀缩特性试验以及干湿循环条件下的直剪试验,并通过SEM试验分析了改良前后膨胀土的微观结构特征。试验结果表明：牡蛎壳粉可有效降低土体的胀缩性,提高土体的黏聚力。土体的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、膨胀力、线缩率等随牡蛎壳粉掺量增加而降低,在牡蛎壳粉掺量为9%时有稳定趋势。牡蛎壳粉掺量为9%时,土体黏聚力达到峰值;所有掺量土体的黏聚力均随干湿循环次数增加而降低,均在干湿循环4次时趋于稳定,且掺牡蛎壳粉土体黏聚力的降低幅度要低于未掺量土体;经历6次干湿循环后,牡蛎壳粉掺量为9%土体的黏聚力相对于未掺量土体增加了42.38%。土体内摩擦角的变化规律性不明显,但整体上掺牡蛎壳粉土体的内摩擦角大于未掺量土体。微观结果显示掺入牡蛎壳粉增强了土体的稳定性,减缓了膨胀土在经历干湿循环后裂隙、孔隙的发育。牡蛎壳粉对膨胀土胀缩特性、强度特性等具有一定的改性效果。研究结果为实现牡蛎壳粉改良膨胀土提供理论基础数据。     

不同压实状态浅季冻区膨胀土力学特性的冻融演化规律

为探究浅季节性冻土区不同密实状态的下膨胀土力学特性随冻融周期作用的演化规律，以取自平顶山的弱～中膨胀土为研究对象，配制不同密实状态的膨胀土试样，采用气候边缘地带浅季冻区极端低气温为冻结温度进行冻融循环与三轴剪切试验。试验结果表明：冻融循环作用下不同密实状态膨胀土的弹性模量、破坏强度及黏聚力均发生较大幅度衰减，内摩擦角则随冻融次数增加而呈现出波动性缓慢增长趋势；高压实系数膨胀土的“弱软化型”主应力差-应变关系随着围压和冻融次数增加而逐渐转变为“弱硬化型”;低压实系数膨胀土主应力差-应变关系为“硬化型”且随着围压增加而增强；相同密实状态与侧向约束围压时，膨胀土达到相同应变时的主应力差随冻融次数增加而迅速减小。     

反复干湿循环对重塑非饱和黄土力学特性影响

研究目的:降雨和蒸发反复交替循环作用下,浅层土体内的水气状态处于动态变化中,该过程会对土体力学特性产生不可逆转的影响.本文对不同干湿循环次数的重塑非饱和黄土进行SWCC曲线试验及三轴试验,研究干湿循环作用对非饱和黄土持水特性、强度及变形特性的影响.研究结论:(1)非饱和黄土的土水特征曲线具有明显的滞回效应,随着干湿循环...     

原状黄土各向异性及卸载变形特征试验研究

为揭示原状黄土的各向异性和卸载变形特征,从水平和竖向2个方向取样,通过湿陷性试验、压缩试验、直接剪切试验、三轴剪切试验和卸荷三轴试验,对郑西客运专线贺家庄隧道出口洞顶Q3黄土进行黄土各向异性及卸载变形特征试验研究。结果表明:黄土的竖向和水平方向力学指标有明显差异,竖向和水平方向的压缩模量E1~2平均值分别为5.82和6.83MPa;黄土竖向湿陷性系数平均值为0.026,明显大于水平湿陷性系数平均值0.019;抗剪强度参数中水平向黏聚力大于竖向黏聚力,内摩擦角变化不大;黄土的卸荷变形与主应力差呈线性变化规律,当主应力差减小至0~90kPa时,迅速发生破坏,破坏时应变为0.5%~3.5%;原状黄土的破坏具有突变性,主要表现在卸荷破坏变形很小,破坏变形时间短,速度快。     

关中地区重塑黄土强度特性三轴试验研究

利用应变控制式真三轴仪对陕西关中地区非饱和重塑黄土进行了固结排水常规三轴剪切试验,研究压实系数和含水率对重塑黄土强度变形特性的影响。研究结果表明:重塑黄土的抗剪强度随着压实系数和围压的增大而增强,应力应变曲线从弱硬化型向强硬化型转变并向应变软化型发展;抗剪强度随含水率的升高而降低,应力应变曲线以应变硬化型为主;压剪破坏形态呈剪胀性,压实系数和含水率越高,剪胀性越明显;压实系数对黏聚力和内摩擦角影响较大,对黏聚力影响尤为明显;含水率对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响不大。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。     

青海地区重塑黄土力学性能影响因素分析

为了研究黄土的抗剪强度指标与含水率和压实系数的关系,对不同含水率和不同压实系数下的重塑黄土进行了室内三轴剪切试验。试验结果表明:各种压实程度不同的重塑黄土黏聚力均随含水率呈抛物线形变化,可用二次多项式表示;内摩擦角随含水率增大呈线性减小;不论含水率的大小,重塑黄土黏聚力均随着压实系数的增大而增大,可用二次多项式表示。分析了重塑黄土力学特性影响因素,可为青海地区黄土工程的设计、施工提供指导。     

非均质边坡稳定性极限分析上限法

引入变异因子,推导土体黏聚力沿深度线性变化时的边坡极限分析上限法相关公式,研究成层土不同分布情况下的稳定性,并对极限分析法与极限平衡法中的评价指标进行对比。结果表明:对于刚体转动破坏,当坡脚土层黏聚力不变时,随着变异因子的增大,滑面对应的张角增大,但滑面位置变动微小,稳定系数近似线性增加。稳定系数和安全系数随变异因子的改变呈现相同的变化规律,但安全系数的大小与边坡坡高、土体重度和黏聚力有直接关系;考虑土体变形时,变形区内由黏聚力变化引起的损耗率是对数旋转面上的一半;坡脚土层黏聚力保持不变时,极限承载力随着变异因子的增加近似线性增加;当坡脚土层黏聚力大于坡肩时,边坡的稳定系数、安全系数和极限承载力均比土层相反分布时的要大。表明边坡坡脚土层黏聚力过小更容易造成失稳,建议采取"固脚强腰"的防护措施以确保边坡稳定。     

延迟效应下干湿循环对水泥改良粉土动力特性影响的研究

通过振动三轴试验,研究延迟效应下干湿循环过程对水泥改良低液限粉土强度的影响.结果表明,在动应力作用下,改良低液限粉土的破坏大体呈现脆性破坏.在同一延迟时间下,随着干湿循环次数的增加,改良低液限粉土的强度随之降低;在经历相同的干湿次数下,随着延迟时间的增加,改良低液限粉土强度也随之降低.延迟时间与干湿次数对水泥改良低液限粉土的强度影响较大.     

干湿循环对水泥改良土疲劳强度影响的试验研究

通过振动三轴试验,研究干湿循环过程对水泥改良粉质粘土和水泥改良粉土疲劳强度的影响。结果表明:在动应力作用下,两种改良土的破坏均为脆性破坏;干湿循环次数对水泥改良土疲劳强度的影响与土类有关,而改良粉质粘土疲劳强度经1次干湿循环后,趋于稳定,而改良粉土疲劳强度经2次干湿循环后才趋于稳定;稳定后的疲劳强度大约下降为静强度的38%左右。水泥改良土的破坏塑性应变随干湿循环次数增加有所增加,但是不超过2%。     

黄原胶和瓜尔胶改良膨胀土力学特性试验研究

膨胀土地区铁路路基优质填料匮乏，可采用环保的生物聚合物对膨胀土进行改良。通过开展室内力学性能及微观分析试验，研究黄原胶和瓜尔胶2种生物聚合物对膨胀土力学性能的影响规律及微观机理。结果表明：黄原胶和瓜尔胶与土中矿物反应生成的胶结物能有效改善土颗粒之间的黏结强度、提高土体黏聚力，进而降低膨胀土胀缩性，提高抗剪强度和无侧限抗压强度；瓜尔胶改良土强度提升效果优于黄原胶改良土，综合考虑路基填料强度和变形，胶土比为1.0%时瓜尔胶的改良效果最优；掺入黄原胶和瓜尔胶可有效限制裂隙发展，干湿循环次数相同时，黄原胶和瓜尔胶改良土的裂隙数量和宽度显著低于膨胀土，且破坏类型从脆性破坏转化为塑性破坏；随着干湿循环次数的增加，改良土和膨胀土强度均呈衰减趋势，但相比于膨胀土，瓜尔胶改良土抗剪强度有较大提升，而黄原胶改良土稳定性更好。     

循环荷载作用下水泥改良黄土路基的变形特性

对水泥改良黄土及重塑黄土在循环荷载作用下进行动三轴试验,研究围压、频率、振动次数、动荷载大小等因素对土样变形特性的影响。试验结果表明:与重塑黄土相比,水泥改良黄土的弹性变形和累积塑性变形较小,并随振动次数的增加而趋于平稳;在相同深度处,随着水泥掺量的增加,改良黄土的弹性变形及累积塑性变形逐渐减小;当埋深较浅时,水泥掺量是路基变形的主要影响因素,而当埋深较深时,埋深深度是路基变形的主要影响因素;得到不同水泥掺量的改良黄土路基累积塑性变形计算公式,为铁路路基的设计和动力稳定性评价提供依据。     

重塑黄土强度及变形特性的试验研究

为了研究重塑黄土的抗剪强度及变形特性,进行了针对不同含水量和不同干密度条件下的重塑黄土的直剪试验,试验结果揭示了该区域重塑黄土的剪胀特性,以及重塑黄土干密度ρd和含水量w对黏聚力c影响的关系曲线可以用指数函数拟合的结论。