Sandwich形加筋土筋土界面的循环剪切特性

针对循环剪切作用对Sandwich形加筋土界面剪切特性影响研究不足的状况,采用室内大型直剪仪对Sandwich形加筋土进行了一系列循环直剪试验。试验所用的筋材为土工格栅,砂为福建标准砂,黏土为含水率为28%的重塑黏土,分别在竖向应力为30,60,90kPa,剪切位移幅值为3,6,9mm,剪切速率为1,2,5,10mm·min~(-1),薄砂层厚度分别为4,6,8,10,12,14mm时,研究了剪切速率、薄砂层厚度、循环剪切幅值和竖向应力等因素对Sandwich形加筋土筋土界面循环剪切特性的影响。试验结果表明:在薄砂层厚度由2mm增加到14mm的过程中,界面的峰值剪应力呈现出先增大后减小的现象,峰值剪应力先由54.3kPa增加到67.9kPa,然后又减小到59.4kPa,薄砂层厚度为8mm时筋土界面峰值剪应力达到最大值67.9kPa;当剪切速率为1 mm·min~(-1)时,筋土界面主要表现出剪切硬化现象,且在前几个循环周次,峰值剪应力增幅较大,随着循环周次的增加,增幅逐渐减小;当剪切速率大于1 mm·min~(-1)时,筋土界面表现出剪切软化现象,且剪切速率越大,软化现象越明显;在剪切幅值从3mm增加到9mm的过程中,循环剪切时筋土界面的剪胀、剪缩交替现象越来越明显,并且剪切幅值越大,界面最终剪缩量也越大;竖向应力为30,60,90,120kPa时,筋土界面对应的峰值剪应力分别为32.6,43.2,60.4,82.9kPa,表明随着竖向应力的增加,筋土界面的峰值剪应力也随之增加。     

路面纤维沥青应力吸收中间层试验研究

为了确定新型路面应力吸收层-纤维沥青应力吸收中间层(FR-SAMI)各材料的最佳用量,采用正交试验法进行试验设计,通过室内剪切试验得到的剪切强度和拉拔试验得到的粘结强度两个性能指标,来评价新旧路面界面间的粘结强度性能,并确定了FR-SAMI各材料最佳用量:纤维为120g/m2,纤维长度为6～8cm,乳化沥青为1.2kg/m2。     

聚合物增强纤维与沥青及沥青胶浆界面粘结性能研究

为深入研究聚合物增强在纤维沥青混合料路面中的增强作用,通过纤维拉拔试验研究了纤维、沥青及沥青胶浆基体界面粘结强度及纤维长度对纤维增强效果的影响.结果表明:聚合物纤维的增强效果与基体材料强度性能有关;现有使用的长为6 mm的聚合物纤维并不能充分发挥纤维优越的抗拉性能,应适当增加纤维长度.     

加筋土工程中筋材的拉拔试验研究

对双面加筋挡土墙结构中预埋的不同层位、不同长度的拉筋进行现场拉拔试验,分析表明筋土之间的拉拔摩阻力随上覆压力的增加而逐渐增大,拉筋越长,抗拔力越大。拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力高于常规设计值,拉拔试验真实地反映了筋土界面的工作状态。     

加筋土拉拔试验的拉拔过程数值模拟

在土工布加筋黄土的拉拔试验基础上,建立FLAC3D数值分析模型,研究了拉拔试验中筋材拉应力、填土应力和位移的发展变化过程。研究表明:在拉拔过程中,筋材的拉应力随着拉拔位移增加而增大,当位移达到一定值后筋材拉应力保持不变;筋材拉应力沿筋长线性减小;筋土界面的交互作用会使得填土位移和应力重分布,拉拔端填料的水平土压力增大,而筋材末端填料的水平压力减小。填料的位移随拉拔位移增加而增大,且受影响的填料范围不断扩大,受影响区域填料的形状由椭圆形逐渐发展成水平放置的钟形。     

冻融作用下聚丙烯纤维土力学性能试验研究

为研究冻融作用对聚丙烯纤维土力学性能的影响规律,通过正交试验以及极差方差显著性分析,得到了纤维掺量、纤维长度、冻融循环次数3个因素对于聚丙烯纤维土抗剪强度和无侧限抗压强度的影响规律,确定冻融作用下聚丙烯纤维土最佳组合方案为:纤维长度为9 mm、纤维掺量为3‰。最佳组合方案下的纤维土粘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为显著;内摩擦角随冻融次数的增加出现了先增大后减小的现象,在冻融3次以后,掺入最优组合方案的纤维土内摩擦角较素土要小;无侧限抗压强度的提升最为显著,增强效果随着冻融次数的增加变弱。     

层状地基中锚杆拉拔荷载传递非线性分析

为了研究层状地基中锚杆拉拔受力的非线性特征，引入锚固界面剪切滑移的双指数曲线模型，基于荷载传递法基本原理，建立层状地基中锚杆荷载传递的非线性微分方程，推导锚杆轴向位移、轴力和界面剪应力的解析解，并给出层状地基中锚杆拉拔受力特性的计算方法与求解步骤。在此基础上，分析拉拔荷载作用下层状地基中锚杆的荷载-位移曲线特征、轴力与界面剪应力分布特征以及锚固体埋入位置对锚杆受力特征的影响，并以工程实例检验该方法的可行性。研究结果表明：作用荷载较小时，层状地基中锚杆的轴力和界面剪应力分布特征与均质地基中锚杆的轴力和界面剪应力分布特征基本一致；作用荷载较大时，地基土层状分布特征对锚杆拉拔受力特性具有显著的影响，锚杆轴力和界面剪应力在土层分界面处具有明显的界面效应，即二者在土层分界面处分别存在明显的转折点和跳跃点；锚固体埋入密实地基层中的范围越大，锚杆的极限抗拔荷载也越大，延性也越好，实际工程中应将锚固体尽可能地埋置于硬土层之中；在锚固界面弹性黏结、塑性变形（局部软化）以及滑移破坏的整个全历程阶段，所提方法的计算结果与工程实测的锚杆荷载-位移曲线均吻合较好，反映了锚固界面剪切滑移与锚杆受力变形的非线性特征。     

基于断裂能纤维增强乳化沥青碎石封层抗裂性能研究

通过测定乳化沥青与4种不同纤维(A-玄武岩纤维,B-无碱玻纤,C-高强玻纤,D-表面处理玻纤),在破乳前后以及不同温度下的接触角,由Young方程得出该乳化沥青与4种不同纤维的黏附功;试验发现,随着温度升高,沥青与纤维黏附功逐渐降低,黏附功大小依次是D>B>A>C,在封层中选择D更合适。分析正交试验3因数4水平下,各试验方案的最大弯曲力、最大挠度、断裂能。试验结果表明:沥青含量是影响最大弯曲力和断裂能最主要因素,其次是纤维用量,最后是纤维长度;从能量角度来看,纤维增强乳化沥青碎石封层的最佳组合方案为沥青用量1.2kg/m2、纤维用量160g/m2、纤维长度12cm。对比分析表明,加入玻璃纤维后乳化沥青碎石封层的最大弯曲力增加53%、最大挠度增加了98.7%、断裂能增加159.1%,裂缝发展到1cm,3cm,5cm时,断裂时间分别延长了37.5s,37.4s,269s。     

聚丙烯纤维水泥土抗压强度及干湿循环耐久性能试验研究

为增强水泥土受力性能,充分利用纤维的加筋作用,基于试验探究了水泥土掺量、聚丙烯纤维掺量及长度对水泥土无侧限抗压强度的影响规律,聚丙烯纤维掺量对水泥土干湿循环耐久性能的影响。结果表明:试验中聚丙烯纤维掺量0～0.3%、纤维长度3～12mm范围内,随着聚丙烯纤维掺量及长度的增加,水泥土掺量的提高,水泥土无侧限抗压强度增大;随着聚丙烯纤维掺量的增加,干湿循环作用后水泥土质量损失、强度损失均下降,水泥土抵抗干湿循环性能增强。     

气泡混合轻质土变形特性三轴试验研究

为了研究气泡混合轻质土在复杂应力状态下的变形规律,在实验室开展了三轴试验研究。结果表明:(1)气泡混合轻质土的变形包括压密阶段、线弹性变形阶段、应变硬化和应变软化4个阶段;(2)围压对气泡混合轻质土的变形特性有显著影响;(3)根据应力水平可采用线弹性模型和理想弹塑性模型模拟气泡混合轻质土的变形特性。研究为气泡混合轻质土的工程应用奠定了基础。     

土工合成材料与土界面剪切特性数值模拟

应用有限单元法,建立了土工合成材料拉拔试验计算模型,分析筋土界面力学行为,研究拉拔端不同位移时筋土界面摩阻力与筋材拉伸变形的分布特点,以及筋材刚度与试验超载对筋土界面摩阻力、筋材拉伸变形的影响。结果表明:筋土界面摩阻力并非均匀分布,位于拉拔端附近界面摩阻力有一峰值;对于高强度筋材,随着拉拔端拉伸位移的增大,峰值摩阻力逐渐后移,直至整个界面发生剪切滑动;筋材拉伸刚度与超载需匹配,超载越大,筋材刚度越高,筋材承载能力越强。     

非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究。研究表明：在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势。土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大。随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其粘聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小。     

非饱和膨胀土抗剪强度的三轴试验研究

基于非饱和三轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究.研究表明:在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型;在低含水量的情况下高围压时的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势.土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大.随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小;其枯聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量时粘聚力达到最大值,而后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小.     

短龄期玻璃纤维水泥土的三轴力学特性研究

为了评价纤维对水泥土脆性破坏的改善作用,对养护龄期为7 d、玻璃纤维(GF)质量分数分别为0、2‰、4‰、6‰和8‰的玻璃纤维水泥土(GCS)进行三轴不固结不排水(UU)试验。结果表明:(1) GCS保留了水泥土原有的应变软化特性;(2)对于相同质量分数的GF,GCS试样的峰值应力、峰值应变和残余强度随着围压的增加而逐渐增加,但脆性指数IB逐渐减小;(3)当围压一定时,GCS试样的峰值应力、峰值应变、残余强度以及脆性指数在GF质量分数为4‰时达到最佳;(4)最佳纤维掺量的改性水泥土较素水泥土的内摩擦角和黏聚力分别提高了8%和50%,说明玻璃纤维对水泥土的改性主要通过提高黏聚力来实现。研究结果表明:采用适量的玻璃纤维改性滨海水泥土以改善其脆性破坏是可行的。     

高速公路软土地基室内试验分析

针对现场超载预压处理软基施工中存在的分级加载、卸载及再加载复杂应力作用过程,对嘉绍高速公路海宁和王店两处地基土取样,试验中进行了单调加载、单调卸载及再加载3个过程,得到各级荷载下土体模量及固结系数。研究结果表明:加载阶段及再加载阶段Es~p关系近似为线性变化,卸载阶段的回弹模量随压力呈二次曲线变化规律,卸载的回弹模量随压力的变化速率较加载及再加载时模量随压力的变化率大。同时,在加载阶段,各试样在100kPa、200kPa下固结系数有随压力变化不一,当超过一定的前期屈服压力后,固结系数随应力水平增加而减小。在卸载和再卸载阶段,土的固结系数随应力水平的增加而增加,在一定程度后趋于平稳。     

冻融作用下纤维加筋土的抗剪强度试验研究

为研究冻融作用对纤维加筋土抗剪能力的影响,以粉质黏土为研究对象,进行了直剪试验和正交试验设计。试验结果表明:冻融次数的增加会减小纤维土的抗剪能力,纤维长度和纤维掺量对纤维土的抗剪能力提高存在一个最佳值,为纤维长度9mm、纤维掺量0.2%,纤维能够在一定程度上提高冻融条件下土的抗剪能力。     

土石混合料-土工织物界面剪切特性研究

土石混合料加筋结构常见于高填方边坡工程中,其稳定性受筋土界面相互作用的影响。为了研究土石混合料-土工织物界面的相互作用机理,利用了室内大型直剪仪进行一系列直剪试验,分析了5种含石量(0%、25%、50%、75%、100%)、3种压实度(88%、92%、96%)以及3种竖向应力(100、200、300 kPa)对界面剪切特性的影响,并建立了界面剪胀系数的经验公式。结果表明：界面在低含石量(0%～25%)下表现出剪切软化趋势,在高含石量(50%～100%)下表现出剪切硬化趋势,且剪切应力-剪切位移曲线出现较为明显的波动现象;界面最大竖向位移随含石量和压实度的增大呈现出增大趋势,随竖向应力的增大呈现出减小趋势。界面摩擦角在低含石量下基本保持稳定,而后随含石量的增大表现出先增大后减小的趋势;界面似黏聚力的增长速率随压实度的增大而减小;结合含石量、竖向应力等因素,建立了剪胀系数经验公式,该公式能够较为准确地描述界面的体积变化情况。     

桩—垃圾土界面力学特性的试验研究

桩基础是垃圾填埋场地再利用的主要地基处理方式，桩-垃圾土的界面力学特性是分析桩-垃圾土相互作用的关键。为了研究桩-垃圾土接触面剪切特性，利用大型直剪仪开展桩-垃圾土大型界面剪切试验，系统研究了界面粗糙度、纤维含量、含水率等因素对桩-垃圾土界面力学特性的影响。结果表明：桩-垃圾土界面剪切应力随着剪切位移增大而增大，增长速率为先增大后趋于稳定，两者关系符合双曲线模型。不同法向应力作用下，随粗糙度的增大，抗剪强度呈先增大而后基本稳定的状态，桩侧粗糙度适当增加可以提高桩侧摩阻力以增加桩基的承载力。接触面剪切破坏符合摩尔-库仑剪切破坏准则，接触面黏聚力先增大后趋于稳定，内摩擦角逐渐增大，并在土体自身剪切强度附近变化。含水率对桩-垃圾土的抗剪强度影响较小。随着垃圾土纤维含量的增加，内摩擦角减小，黏聚力增大；在一定的法向应力下，随着纤维含量的增加，剪切强度减小。     

聚丙烯纤维增强沥青胶浆的流变性能试验研究

研究了不同掺量(0~2.5%)聚丙烯纤维(PP纤维)对沥青胶浆针入度、软化点以及动态剪切模量等流变性能影响的规律,并采用扫描电镜(SEM)对其微观增强机理进行了分析。试验结果表明:随着PP纤维掺量的增加,沥青胶浆的锥入度逐渐降低,软化点逐渐提高。PP纤维的加入,改善了沥青胶浆的热敏性和高温下抗永久变形的能力。通过微观结构分析,可知由于分散在沥青胶浆中的PP纤维起到了桥连的作用,使其应力分散,从而提高了沥青胶浆的稳定性。     

多尺度纤维加筋水泥土抗压性能试验研究

为研究玄武岩纤维和粗、细聚丙烯纤维加筋水泥土抗压性能,本研究通过无侧限抗压强度试验,对浸水条件下不同土质、水泥掺量、纤维种类、纤维掺量、纤维长度以及纤维组合方式试件抗压性能进行了研究。结果表明:水泥能够一定程度提高土体无侧限抗压强度,但水泥土试样应力应变曲线峰后下降较快,呈脆性破坏特征;掺入纤维能继续提高水泥土无侧限抗压强度,有效改善水泥土脆性破坏模式并提高水泥土抗开裂性能;玄武岩纤维分散性不良,而粗、细聚丙烯纤维分散性较好,适用于纤维加筋水泥土;纤维掺量和纤维长度对纤维加筋水泥土抗压性能有较大影响,随着纤维掺量的增加,无侧限抗压强度总体呈现先增大后减小规律;对于不同土质和不同纤维种类,纤维长度对纤维加筋水泥土无侧限抗压强度的影响不一。细聚丙烯纤维理想长度和掺量为12 mm和0.8%,粗聚丙烯纤维理想长度和掺量为38 mm和0.8%。相较于单种纤维加筋,粗细聚丙烯纤维混掺加筋对水泥土抗压强度的增强与脆性破坏模式的改善效果更好,粗细混掺聚丙烯纤维加筋水泥土理想组合为38 mm长粗聚丙烯纤维(掺量为0.3%)+12 mm长细聚丙烯纤维(掺量为0.3%)。