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。     

干湿循环下重塑砂质粉黏土强度及变形特性研究

砂质粉黏土是一种广泛存在于富水区域的土，容易受到地下水位的升降和季节变换的影响。为得到满足工程需要的设计参数，了解合肥南淝河附近轨道交通东门换乘站工程的砂质粉黏土在干湿循环下的强度变形特征，基于室内直剪试验，获得了砂质粉黏土经历干湿循环后的抗剪强度指标及其变形情况。试验结果表明:重塑砂质粉黏土在经历干湿循环后，抗剪强度先增大后减小，发生了衰减，最终趋于稳定，且稳定值小于初始值；剪切破坏滑动面由较为完整变为有明显的裂缝而丧失完整性。从机制上分析了剪切强度变化的原因，认为重塑土的损伤变量在干湿循环时开始了演化，导致土体发生强度衰减。     

透水型级配碎石基层填料强度演化特征的离散元模拟

骨架空隙型级配碎石填料因其较好的渗透性能而广泛应用于透水型基床结构层，但其在不同级配下的抗剪强度特征及演化规律仍不明确。首先针对6种不同级配类型的碎石填料试样开展了不同围压下的室内单调加载三轴压缩试验，进而采用考虑颗粒真实不规则形状的三维离散单元方法对室内试验结果进行了数值模拟研究，从颗粒间接触、微观组构和颗粒运动等角度揭示了透水型级配碎石基层(UPAB)填料抗剪强度机理及其随级配变化的演化特征，验证了室内试验得出的级配影响规律及级配优化设计方法。研究结果表明：细颗粒通过改变颗粒体系的内部排列结构(即各向异性程度)而直接影响级配碎石填料宏观抗剪强度，细颗粒含量对试样的剪切破坏形态有直接影响，随着细颗粒含量的减少，试样整体发生较大变形时表现为内部颗粒发生转动的比例下降但发生颗粒间滑动的比例增加；试样失稳的主要原因是由于颗粒拓扑结构的改变，最终发展成不可逆的塑性变形；级配控制参数G/S=1.8时试样表现出最低的各向异性特征，相同应变条件下的颗粒旋转角均值最小，表明此时试样内部的颗粒堆积排列最优且抗剪强度最高，G/S=1.8可取作“填充密实”型与“残余空隙”型结构的分界；不同级配的试样内部颗...     

破碎轮胎橡胶-砂土混合物试验及本构模型研究

通过对不同配合比的破碎轮胎橡胶-砂土混合物进行三轴压缩试验,研究了不同橡胶含量的破碎轮胎橡胶-砂土混合物的力学性质.试验发现:随着混合物中砂比例的增加,混合物的密度、容重和抗剪强度均有所增加,其压缩性降低.基于Li X S等提出的本构模型,对不同配合比下的破碎轮胎橡胶-砂混合物的强度和变形特性进行了分析,试验结果与模型...     

红层软岩三轴应力-应变全过程试验研究

由于红层软岩特殊的地质特征,目前对其受力、变形及水理性变化规律的认识还不够。文章通过三轴应力—应变全过程试验,研究了不同围压下红层的破坏规律、极限抗压强度和残余强度的变化规律,取得了几种典型红层软岩的抗剪强度、残余抗剪强度以及水对这两种强度的影响,最后分析了岩体中结构面同三轴极限抗压强度的关系。     

冻融作用下粉砂土微观结构变化对宏观力学参数的影响研究

土的宏观力学行为究其原因是微观结构的外在反映。为了研究粉砂土微观结构在冻融循环作用下的变化对宏观力学特性的影响规律,通过对不同含水量下粉砂土的平均粒径、粒度分维、颗粒定向概率熵、颗粒起伏分维、平均孔径、平均丰度、孔径分维、平均圆形度等8个微观参数的观测,基于灰色关联理论,分析了微观结构特性与粉砂土的内摩擦角、黏聚力以及粉砂土路基抗剪强度等宏观力学行为的关联性。研究结果表明:平均丰度、平均孔径与内摩擦角的关联性较大,关联度大于0.64;平均粒径、粒度分维、颗粒定向概率熵与黏聚力的关联性较大,其关联度大于0.64;平均粒径、定向概率熵、粒度分维、颗粒起伏分维与粉砂土路基抗剪强度关联性较大,关联度大于0.64,其中平均粒径、定向概率熵与粉砂土路基抗剪强度的关联度大于0.8,说明二者与粉砂土路基抗剪强度密切相关。     

考虑节理粗糙度的锚固节理岩体剪切试验

为研究粗糙度对锚固节理岩体剪切特性及锚杆抗剪作用的影响，提出了基于Synfrac软件与3D雕刻技术的岩石节理面三维重构方法，开展了不同节理粗糙度系数（JRC值）和不同法向应力下的锚固节理岩体剪切试验，研究了节理面剪胀效应对锚杆轴力、变形与破坏模式的影响，并在静力分析的基础上提出了考虑节理剪胀的锚杆抗力公式。试验结果表明：随着JRC值的增加，节理的剪胀效应使锚杆的轴向变形增大，从而使锚杆发挥出更大的轴力，提高了锚杆对节理面的剪切强度贡献（锚杆抗力）；锚杆轴力增大的同时使锚杆从拉剪破坏模式转变为拉弯破坏模式。根据试验结果，在静力分析的基础上，引入了巴顿公式中的剪胀角，提出了考虑JRC值和法向应力的锚杆抗力公式，公式预测结果与试验结果吻合良好，平均相对误差为7.6%。     

考虑砂土应变软化的实用分析模型

在摩尔-库仑模型的基础上,介绍了一种考虑砂土应变软化的实用分析模型,将土体内摩擦角及剪胀角定义为塑性剪应变的函数,较为合理地反映砂土材料全过程强度发挥特性。通过三轴试验及条形锚板上拔模型试验对该分析模型的合理性进行了验证,能较好地反映砂土材料的应变软化特性,准确地揭示出锚板上拉过程中地基土渐进式破坏过程,可适用于大变形情况下砂土与结构物之间的相互作用分析。     

塑料类材料与砂土接触界面直剪试验研究

在桩身中性点以上增加一个预制塑料套筒是一种减小桩身负摩阻力的方法。为了研究该方法优化负摩阻力的效果,考虑塑料种类和砂土颗粒粒径变化两个因素,通过直剪仪进行了砂土与四种塑料类材料(PVC,ABS,PC,PP)及混凝土的剪切试验。试验结果显示:塑料类材料与砂土接触界面特性与塑料类材料种类及砂土粒径密切相关。塑料类材料与砂土接触界面剪应力随着相对剪切位移的增大而增大,最大剪应力随着法向应力的增大而增大。砂土粒径越大,接触界面抗剪强度越高。塑料类材料与砂土接触界面的抗剪强度都明显低于混凝土与砂土接触界面的抗剪强度。四种塑料材料与砂土接触界面的抗剪强度,PCPVCABSPP,选用PP塑料套筒减少桩身的负摩阻力效果最佳。     

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。     

西南山区红粘土工程特性试验研究

西南山区的红粘土问题突出，相应的工程技术问题复杂，难度大。为了合理选用地基处理方法及土石方填筑技术，要求先研究其力学性质。试验表明:①原状红粘土孔隙比大，压缩性不高；压力增加时，不同深度处的红粘土固结系数增大；天然快剪强度较高，体现了原状红粘土含水率高、孔隙比大、塑性强，但具有较高力学强度的特殊性质。② 扰动红粘土呈中压缩性；固结系数在400～800 kPa之间出现最大值；随着压实度增大，其渗透系数减小；饱和固结快剪试验中，内摩擦角随着压实度的提高而增大，三轴试验中，其剪切破坏一般发生在软弱面上，非饱和三     

软胶结模型参数对黄土应力-应变特性的影响

采用颗粒流方法开展三轴压缩的离散元分析,研究软胶结接触模型在模拟黄土时其细观参数对力学特性的影响;依次改变需考察的参数取值,分组进行三轴压缩.结果表明:在模拟低含水率、结构性强的软化型黄土时有较好契合度;摩擦系数、胶结强度对应力-应变曲线软化类型及偏应力峰值影响较大,法向与切向刚度比,胶结抗拉强度等不改变软化类型,只影...     

某滑坡滑体土蠕变特性及长期强度研究

通过对西南地区雅砻江库区某滑坡的滑体土开展大型三轴蠕变试验，研究了其在不同围压和应力水平下的蠕变规律，并采用等时曲线法确定了长期强度。结果表明:滑体土的变形主要由三部分构成:瞬时变形、衰减变形和等速变形，前两者分别占总应变的55.0 %和30.0 %以上。滑体土的长期蠕变造成了其抗剪强度持续降低，与常规强度相比，长期黏聚力下降约19.4 %，长期内摩擦角下降约23.7 %。滑体土的蠕变特性对水库滑坡的变形具有重要影响。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

兰渝铁路盖家阴山滑坡稳定系数水敏性分析

以兰渝铁路盖家阴山滑坡为例,进行了滑带土大型直剪试验,讨论了滑带土的c,φ值随含水率变化规律.通过传递系数法进行了滑坡稳定系数对强度参数c,φ值和地下水位变幅的敏感性分析,结果表明:随着含水率的增加,内摩擦角φ基本呈线性减小,黏聚力c呈现先增加而后又逐渐变小的特征;滑带土黏聚力c每降低1 kPa,稳定性系数将减小0.01~0.02;内摩擦角φ每降低1°,稳定性系数将减小0.07~0.09;在降水和地震条件下,当水位变幅系数δ大于0.53时,滑坡体将会发生蠕滑变形,甚至是失稳滑动.     

珠三角地区典型软土卸荷力学特性研究

通过珠三角地区3种典型土层,即：淤泥质土、粉细砂以及红粘土进行室内常规三轴试验与真三轴卸荷力学试验,分析探讨了不同应力路径条件下土体的力学特性,得出了侧向卸荷条件下土体的抗剪强度指标大幅度降低,且有效应力指标降低幅度大于总应力指标,粉细砂抗剪强度指标降低幅度明显大于淤泥质土与红粘土的研究结论,并以此提出珠三角地区超大软土深基坑工程设计与施工应充分考虑土体卸荷力学效应的建议。