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.      

基于蒙特卡洛随机采样的土石混合体数值模型构建方法

土石混合体是一种在自然界中广泛存在的典型非均质岩土材料,建立与之对应的精细化模型是目前开展土石混合体数值计算的重要手段。在土石混合体模型随机生成的过程中,块石间的位置关系判定是极其重要的一个步骤,2个块石在二维平面内的位置关系有相离、接触、相交、内含4种情况,需要分别考虑。首先基于蒙特卡洛随机采样生成了一批任意形状的块石,然后基于AABB包围盒提出了块石位置关系判别算法,并基于此进行土石混合体模型的构建。土石混合体模型和均质土体模型的直剪试验结果表明:均质土体的剪切带较为规则平直,土石混合体的剪切带则较为宽厚和曲折;土石混合体的抗剪强度较均质土体有较大提升。     

含石量对土石回填体渗流特性影响的试验研究

西南山区城市浅表多为土石回填体地层,而土石回填体渗流特征的土石级配敏感性规律难以把握。降雨入渗条件下,浅埋隧道及深大基坑开挖多诱发地表沉降及边坡滑塌等灾害。基于现场土石回填体的颗粒级配,通过室内常水头试验对回填体渗透系数的含石量敏感性与细颗粒流失现象进行了研究。发现,土石回填体渗透系数随含石量的增加呈指数形式增长,并于含石量为60%时开始骤增。不良级配下,土石回填体中粗、细颗粒间黏聚性与附着性差是细颗粒流失的主要原因,而细颗粒的流失量随渗流时间的延长呈现由小变大再到平稳的变化过程。实际中可根据地层透水要求合理调整现场土石回填体的块石含量,同时应重点关注高含石量土石回填体的细颗粒土流失问题,以保证施工地层的稳定性。     

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.     

土石复合材料压实与波动特性的试验研究

笔者通过室内击实试验和波动测试试验研究了土石复合材料的压实特性与波动传播特性,表明土石复合材料是一种良好的筑路材料,认为影响土石复合材料的压实特性与波动传播特性的因素有含石量、含水量等;而含石量在40%～60%,含水量在最佳含水量附近时,土石复合材料有具有良好的压实和波动传播特性.本试验的研究成果为进一步研究土石复合路堤的快速波动检测技术提供依据.     

土石混合料的结构分类

根据不同含石量下土石混合料在同一工艺下的压实特性,以含石量为指标,以干密度为判据．对其进行结构分类,给出以含石量为指标的分类界限,对于实际工程碎石土压实工艺的合理选择具有重要意义,同时可为进一步研究土石混合料的压实特性打下基础。     

土石复合材料压实与波动特性的试验研究

笔者通过室内击实试验和波动测试试验研究了土石复合材料的压实特性与波动传播特性，表明土石复合材料是一种良好的筑路材料，认为影响土石复合材料的压实特性与波动传播特性的因素有含石量、含水量等；而含石量在40％-60％，含水量在最佳含水量附近时，土石复合材料有具有良好的压实和波动传播特性．本试验的研究成果为进一步研究土石复合路堤的快速波动检测技术提供依据．     

土石混合料路用性能研究

通过大量室内试验,研究了不同料源的土石混合料不同含石量与重型击实试验的最大干密度及最佳含水量之间的关系,及不同压实度下两种土石混合料的CBR的性能。试验结果表明,骨架——密实结构的碎石土表现出良好的路用性能,即当5~38 mm含量达到70%时,土石混合料的最大干密度、CBR值均达到最大值,此配比的土石混合料是修筑路基的优选材料。     

极限分析法求解含软弱夹层边坡稳定性

软弱夹层对边坡的稳定性影响显著,目前设计中通常采用极限平衡法计算边坡的稳定性,其在求解中需要建立多个平衡方程. 为了分析含软弱夹层边坡的稳定性,首先,采用极限分析法建立了计算模型;其次,通过极限平衡法验证了求解的准确性;最后,分析了荷载、夹层形状、夹层强度等对稳定性的影响. 研究结果表明:边坡安全系数随着外荷载强度的增大而减小,其中,当加速度放大系数由1.0增大为1.6时,安全系数由1.20降为0.89;当外荷载频率越大时,边坡越易提前产生破坏;软弱夹层形状对边坡安全系数影响显著,特别是当其靠近坡顶与坡面时;安全系数随着软弱夹层摩擦角与黏聚力的减小而近似线性降低,其中,当黏聚力由9 kPa降为5 kPa时,安全系数降低约30%.      

风化石击实标准及压实度检测方法

通过对风化石进行标准击实，得出不同含石量所对应的最大干密度，并建立含石量与其对应的最大干密度的关系曲线．从而在压实度检测时根据含石量来确定最大干密度，可以解决风化石压实度检测问题。     

多相土石复合介质电阻率特性的试验研究

在对大量多相土石复合介质试件的电阻率测试试验基础上,分析了土石复合介质土石比、压实特性、含水量等参数对电阻率的影响规律;基于试验数据的统计分析,给出了多相土石复合介质电阻率方程,该方程与Keller非饱和土电阻率方程具有完全相同的结构形式。研究表明:多相土石复合介质电阻率随含水量的增加呈幂函数衰减,随击实次数的增大而减小,随含石量的增大而增大;在相同条件下对电阻率的影响以含水量最为敏感、击实次数和含石量次之;在考虑含石量对土性参数、胶结系数以及饱和度指数的影响后,多相土石复合介质电阻率特性完全可以用Keller非饱和土电阻率方程来描述。     

复杂工况下高速公路路堑边坡稳定性分析

以某高速公路路堑边坡为研究对象,采用大型有限元软件进行了建模分析,分析了坡顶荷载、降雨和坡顶渗漏工况下的边坡安全系数变化规律,并重点研究分析最不利条件下路堑边坡的安全系数和位移变化规律,得到以下结论:边坡安全系数随坡顶荷载、降雨历时和坡顶渗漏历时的增大而减小,相比于坡顶无荷载时,荷载取200kPa、400kPa和600kPa时边坡稳定系数分别减小了43. 4%、65. 2%和71. 8%,在坡顶荷载取最大值600kPa时,边坡安全系数为1. 41,仍处于稳定状态;相比于降雨历时为0时,降雨历时取3h、6h、12h和24h时边坡稳定系数分别减小了54. 4%、55. 4%、56. 2%和57. 2%;相比于坡顶渗漏历时为0时,坡顶渗漏历时取1d、3d、7d和24d时边坡稳定系数分别减小了0、24. 8%、31. 2%和44. 2%;复杂工况下,坡肩处、平台和二级边坡坡脚处水平位移较大,一级边坡水平位移接近于0,当历时12h时,边坡处于欠稳定状态,当历时达到24h时,边坡稳定系数小于1,此时边坡极可能会发生滑塌,应提前给予加固处置。     

土石路堤模型试验及压实度的波动测试

通过测试土石复合路堤的模型,研究土石复合介质压实特性和波动传播特性,着重探讨了石料粒径、含石量、压实机械等因素对该土石复合介质的压实特性和波动传播特性影响,提出土石复合路堤压实度波速公式,测试结果与挖坑取样等传统方法相比基本一致,表明该方法具有精度高、快速、检测质量可靠等优点.     

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。     

土石路堤模型试验及压实度的波动测试

通过测试土石复合路堤的模型，研究土石复合介质压实特性和波动传播特性，着重探讨了石料粒径、含石量、压实机械等因素对该土石复合介质的压实特性和波动传播特性影响，提出土石复合路堤压实度波速公式，测试结果与挖坑取样等传统方法相比基本一致，表明该方法具有精度高、快速、检测质量可靠等优点。     

边坡稳定性的传递系数法分析

在边坡的稳定性分析中,不同的滑动面情况、荷栽传递、滑坡的岩土体性质以及滑坡的外形特征都会影响荷载的传递方式和边坡的稳定性。针对规范推荐的传递系数法,在考虑荷载推移方式的条件下,时显式和隐式做出了对比分析,并结合具体边坡,使荷载的传递更加符合实际,使下滑力的计算更准确,通过工程实例验证了传递系数法中剩余下滑力计算在考虑传力方式时更加可靠。     

边坡荷载作用下的边坡稳定性

分析路基边坡稳定性时考虑的主要因素有边坡的土质、土体的含水率、边坡的几何形状、水的冲刷及地震等,但没有考虑边坡台阶上面的荷载。为了研究边坡台阶上面的荷载对边坡稳定性的影响及影响的程度,采用传统的条分法,通过算例对边坡荷载作用下边坡的稳定性进行了分析,并对比了在无边坡荷载作用下时边坡的稳定性。计算表明:边坡荷载对上边坡的稳定性影响很小,但是使下边坡的稳定性大大低降,从而使边坡的整体功能不能有效的发挥。     

边坡荷载作用下的边坡稳定性

分析路基边坡稳定性时考虑的主要因素有边坡的土质、土体的含水率、边坡的几何形状、水的冲刷及地震等,但没有考虑边坡台阶上面的荷载。为了研究边坡台阶上面的荷载对边坡稳定性的影响及影响的程度,采用传统的条分法,通过算例对边坡荷载作用下边坡的稳定性进行了分析,并对比了在无边坡荷载作用下时边坡的稳定性。计算表明:边坡荷载对上边坡的稳定性影响很小,但是使下边坡的稳定性大大低降,从而使边坡的整体功能不能有效的发挥。     

良渚古城城墙墙底垫石的作用机理和效果

考古发现良渚古城城墙底部铺有一层块石,为了搞清良渚人铺设这层垫石的目的和作用功效,利用Geostudio软件开展有限元计算,定量分析铺设垫石对增强城墙稳定性、加快排水固结、减小沉降及水平变形量三方面的作用。计算结果表明,铺设垫石后,地基表面形成了一层强度较高,模量较大的垫层,增强了城墙的抗滑移能力,使其边坡稳定系数提高10.1%～19.0%;铺设垫石层后,100 d时间内,地基的平均固结度可提高10.8%～14.9%,允许填筑速度可从8 d提高到6 d;铺设垫石还可以起到应力扩散作用,使地基最大沉降减小47.1%,最大水平位移减小39.2%,这有利于减少填筑土方量。     

在役高速公路土石边坡支护处治方法比选研究

山西省内山岭重丘区在役高速公路路堤边坡主要以土石边坡为主,经过长期服役后,土石边坡均出现不同程度的病害;为提升在役土石边坡支护处治的精准性,最大程度节约养护成本,以山西省内在役高速公路土石边坡为研究对象,在深入分析边坡病害类型及常用支护处治方法优缺点的基础上,构建了具体的评价指标体系;同时基于均方差决策理论,对不同支护处治方法分类进行了量化比选,并给出了各类处治方法中的最佳方案。