高含盐饱和细砂土的蠕变特性

为了探讨含盐量及荷载对高含盐饱和细砂土的流变特性的影响,通过对不同含盐率的饱和细砂土在各种荷载等级下进行单轴蠕变试验,开展了对高含盐饱和细砂土的流变特性的试验研究,得到了荷载等级及含盐率对砂土试样流变的影响规律曲线,发现对于相同含盐率的土样,荷载越大,最终变形量越大,变形达到稳定所需时间越长;在固定荷载下含盐率的增加也会使试样的最终变形量增大,且达到变形稳定所需的时间也显著增长。以试验结果为基础并基于黏弹性理论,选择了三单元的H-K模型,其拟合曲线与试验数据基本吻合。最后对该模型进行了参数分析,结果表明:随着荷载的增大,相同含盐率试样的3个流变参数均呈线性增加;当荷载不变时,黏性系数随含盐量的增大而增大,但弹性模量和黏弹性模量却均随之减小。     

黄土固结排水三轴试验研究

对原状黄土和压实黄土进行了固结排水三轴试验,求取Duncan-chang模型参数,以便用有限元法来计算分析黄土路堤变形特性,试验可能带来的误差包括橡皮膜顺变性、量测系统顺变性、试样饱和程度引起的误差及试样与端帽间的摩擦力。研究发现:在同一围压下,饱和原状土与非饱和原状土的曲线图相差不多,饱和原状土与非饱和原状土在较高围压时的(σ_1-σ_3)_f值也相差不多。在围压相同情况下,当剪压力相同时,饱和土的轴向应变较非饱和土的大。     

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。     

川西非饱和混合土土水特征曲线研究

川西地区地质构造和气候条件复杂,交通荷载和降水入渗经常会引发处于非饱和状态的混合土公路路基变形过大或滑坡破坏,非饱和土的工程性质主要与其吸力值紧密相关。为掌握川西非饱和混合土矿物成分与初始干密度对其土水特征曲线的影响规律,针对川西山区3种崩坡积混合土,采用滤纸法和压力板仪法相结合的试验方案,缩短试验时间,测得各自在不同初始干密度下的土水特征曲线,并通过微观特征来分析宏观现象,探究混合土特征因素的影响机理。试验结果表明:矿物成分对土水特征曲线有显著影响,亲水矿物含量越高,基质吸力越大且曲线走势越平缓;反之,含有较多石英矿物和较少黏粒时,基质吸力通常较低;在相同基质吸力条件下,干密度越大,土体含水量也越大;同时,干密度对土水特征曲线的影响程度随着含水量的减小而增大。最后,采用Van Genuchten(VG)模型拟合川西混合土土水特征曲线,其拟合参数与颗粒级配、非饱和程度相关,拟合曲线与试验曲线吻合较好。     

公路黄土湿化模型研究

土的湿化变形是一种塑性变形,用塑性理论能合理的描述它。土由天然同干状态遇水饱和时会发生显著的变形,这称为土的湿化变形或湿陷变形。各围压力下偏差应力和轴向应变的关系近似于双曲线,故采用Duncan-Chang模型求其参数。等向压缩条件下非饱和原状黄土与饱和原状黄土的体积应变相差不多,说明此原状土的湿化不明显。各种围压下湿化轴向应变总是随着湿化应力差的增加而增加。     

红层软岩土石混合填料的抗剪强度特性研究

红层软岩用作西部山区的路堤填料,但长期以来对其抗剪强度特性及试验方法缺乏深入研究。本文对含不同比例红层软质岩石的土石混合填料,以一个试样四级围压和一个试样一级围压2种试验方法进行不同密度、不同含石量状态下的大型三轴剪切试验研究,讨论了一个试样多级围压三轴试验方法的可行性,得出了红层软岩填料的抗剪强度随母岩软硬程度、含石量、密实度及含水量的不同而变化的规律,简述了其应力应变特性。     

孟加拉地区典型砂土抗液化特性动三轴试验研究

依托孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线项目，对孟加拉地区典型砂土开展一系列动三轴试验，侧重研究砂土相对密度、围压和循环动应力比CSR对孟加拉砂液化特性的影响。结果表明：孟加拉砂的孔压发展曲线符合A型曲线，且参数β随围压增大而减小；双幅应变曲线符合Monismith幂函数模型，且围压越大，参数A越小；孟加拉砂的动强度与相对密实度和围压呈正相关，强度小于厦门标准砂；相同条件下，孟加拉砂比厦门标准砂更易液化。     

基于吸力控制三轴试验的路基粉土抗剪强度及毛细黏聚力研究

针对湖南省某高速公路的路基粉土填料,开展了控制基质吸力的三轴试验,获取了基质吸力在0.05～300 MPa范围内粉土的抗剪强度,探讨了基质吸力与抗剪强度参数、应变软化幅度、脆性指数以及破坏模式的关系,并采用了两种预测模型对毛细黏聚力测试值进行拟合分析。结果表明,随着基质吸力上升,内摩擦角?′保持恒定,基本不受基质吸力和围压的影响,(σ-u_a)-τ平面上的破坏包络线逐渐向上偏移,导致了毛细黏聚力增大;当粉土含水率由最优含水率(13.1%)向饱和含水率(16.3%)变化时,基质吸力将快速减小,从而引起粉土抗剪强度的大幅衰减。同时,基质吸力越大,应变软化幅度和脆性指数越高,随着脆性指数由0向1变化,试样的破坏模式由鼓胀、多组剪切面向单一贯穿破坏面发展;对于本研究中的粉土,采用Vilar改进模型可以对毛细黏聚力进行较好的预测(R~2=0.94)。     

福建非饱和花岗岩残积土强度特性的试验研究

为了解非饱和花岗岩残积土强度特性,以福建地区典型花岗岩残积土为例,采用应变控制式三轴仪对3种土样分别进行不同含水量和围压条件下的固结不排水和不固结不排水试验,并探讨了吸力对抗剪强度的贡献。试验结果表明:花岗岩残积土的应力-应变关系为强化型;剪切破坏以轴向应变过大引起的中部鼓出为主,出现剪切破坏的较少;UU试验指标与CU指标大小之间不存在单一的关系;黏粒含量对黏聚力的影响极为显著;吸力强度与非饱和度的倒数之间呈良好的线性关系。     

含石量对千枚岩土石混合体剪切特性影响的颗粒流数值模拟

以湖北宜巴高速咸池沟大桥下游处渣场中的千枚岩弃渣为研究对象，结合室内大型三轴试验，基于离散元软件PFC 3D,建立了大型三轴剪切试验数值模型，从宏观和细观角度分析了含石量对土石混合体剪切特性的影响以及试样变形破坏的机理。试验结果表明：试样的内摩擦角随含石量的增加而增加，黏聚力则随着含石量的增加呈现出先增加后减小的趋势，在50%含石量处取得最大黏聚力；剪切过程中试样的体应变表现为先剪缩后剪胀，含石量越高，剪胀性越强；从细观尺度上揭示了土石混合体在剪切中变形破坏的机理，初期的剪缩是由于加载板向下移动，试样被压密、高度减小所致，剪切中后期试样中部的颗粒朝向与竖直方向呈约45°的方向向两侧运动，形成两个共轭剪切带，试样在宏观上表现剪胀，随着含石量的增加，试样中部颗粒运动的速度更快，宏观表现出的剪胀性越显著。     

考虑干密度与含水率的压实粉土持水性能研究

为研究豫东黄河冲积粉土的持水特性,采用压力板仪研究了脱湿过程中粉土土水特征曲线的干密度与压实含水率效应,着重分析了粉土特殊孔隙结构对其持水性能的影响。结果表明:干密度对粉土土水特征曲线形态影响较小,均表现为典型的双折线形。在小基质吸力时,压实干密度越大,相同基质吸力时粉土体积含水率越小,但随着基质吸力增大并超过某一临界值后,压实干密度越大,体积含水率越大。这与粉土样中黏粒含量偏少,从而导致其类"骨架"结构有关。制样含水率对粉土土水特征曲线也存在一定的影响,表现为初始含水率越大,体积含水率越大,但进气值基本     

毕威高速公路玄武岩红土土水特征曲线测定与模型应用研究

采用压力板仪分别测试了1.184,1.263,1.348,1.424g/cm3四种干密度玄武岩风化红土的土水特征脱湿曲线,试验结果显示:随着体积含水量的减小,基质吸力呈变大的趋势,其中在基质吸力小于800kPa阶段,体积含水率随基质吸力变化显著;800kPa以后,体积含水率随基质吸力的变化很小,最后趋于恒定值。试验同时还表明在同一吸力下,干密度大的试样有更高的含水量。采用VanGenuchten模型、Fredlund3参数模型和Fredlund4参数模型对试验结果进行拟合,确定不同干密度情况下试样各模型的拟合参数,分析拟合结果相关系数平方值都大于0.98,说明拟合效果很好。     

黄土填方边坡降雨入渗特征及变形破坏模式的模型试验

平山造城、填沟造地等形成大范围近直立的高填方体，这些新型工程为黄土高原带来重要发展机遇的同时，在降雨条件下也将带来前所未有的重大灾变隐患，针对这一状况，开展黄土填方边坡降雨过程中坡体基质吸力、体积含水率、孔隙水压力、湿润锋以及变形等动态响应规律的分析，并对坡体裂缝发育与演化及变形破坏模式进行模型试验研究。结果表明：湿润锋下移致使坡体内部的基质吸力减小而体积含水率和孔隙水压力增加，并且其达到峰值以后稳定，虽然基质吸力降低到最低时，坡体未发生滑塌，但随着雨水的继续入渗，坡体会发生局部和大规模的破坏，表明降雨诱发的黄土滑坡具有一定的滞后性；坡体裂缝体系演化机制为临空面附近产生张拉裂缝且向后扩展-坡体侧翼产生剪张裂缝-后缘产生贯通性的张拉裂缝，形成的拉裂缝不仅提供了优势入渗通道，而且也是每次滑塌的后缘边界；短时连续降雨诱发的填方边坡变形具有浅部间歇性和突发性破坏的特点，导致填方坡体产生多级块体滑动破坏；长时连续降雨诱发的填方边坡变形则具有深部渐变连续性破坏的特点，导致填方坡体产生冲蚀及流滑破坏。     

反复湿化和动载作用下路基红黏土累积变形特性研究

针对南方湿热地区红黏土路基受干湿交替环境和行车荷载往复作用而出现过大附加沉降的问题,为揭示反复湿化和动载联合作用下路基红黏土的累积变形演变规律,采用喷雾加湿和暖风干燥的方法对压实红黏土试样进行定量增湿与脱湿,制备了4个不同湿化幅度和5种不同湿化次数的试样,并通过动三轴试验测试了湿化幅度、湿化次数和动应力幅值对累积变形的影响。研究结果表明:累积塑性应变随湿化幅度的增加呈非线性增大,存在临界湿化幅度为1.5%,超此幅值时累积应变成倍增加;试样经历初次湿化时,即从0次到1次,累积应变增幅较大,第2次和第3次时增幅放缓,而进行到第4次时,累积应变增幅又变大;动应力较小时,累积应变在较少振动次数下趋于稳定,而当动应力超过临界动应力水平,试样累积应变迅速增长直至破坏,且动应力对累积塑性应变的影响随着反复湿化幅度和次数的增加而增大;累积应变状态受湿化幅度、湿化次数和动应力幅值的耦合影响,从塑性安定型演变为增量破坏型,其典型滞回曲线形状由从疏到密变化到从密到疏,面积越来越大。最后基于试验加载结束时累积应变的幂函数变化规律,以湿化幅度、湿化次数和动应力幅值为变量,建立了动力湿化应变的预测模型,可用于实际工程常出现的稳定型累积应变状态的湿化变形预测。     

毛细阻滞型路基湿化病害中吸力分布规律

路基中的水分运移是引起公路湿化病害（工后沉降、差异沉降以及承载特性变化）的主要原因。然而,现有路基处理加固方式均属于内在处理,不能从本质上解决水分运移引起的病害,不仅增加成本,并且其长期性能尚不清楚。针对现有非饱和路基的内部水分运移规律进行研究,根据非饱和路基水分运移规律,一种新型路基形式被提出。在路基填土边坡上添加毛细阻滞层,进而有效减小路基中的水分运移。基于CODE_BRIGHT软件,通过比较有无毛细阻滞层的孔隙水压力和体积含水率分布,验证了毛细阻滞层在非饱和路基中的可行性。结果表明,毛细阻滞层下的路基,基质吸力变化明显减少。其影响范围缩小了80％,影响深度仅涉及到路基顶部．基质吸力的变化仅占普通路基的13％。根据吸力变化趋势可以预见,毛细阻滞层可以有效地降低路基的工后沉降和不均匀沉降。     

云母片岩风化土路基填料湿化变形研究

为解决云母片岩强风化土路基填料难以压实和浸水湿化变形问题，通过现场试验，优化云母片岩强风化土路基填筑结构，采用灰色理论模型对新型路基工后沉降进行预测，并通过三轴湿化试验，分析风化土路基填料的湿化变形特性。结果表明:提出的“三夹二开山石渣”新型路基结构能够达到路基填筑要求，且路基长期变形预测满足高速公路沉降控制要求；随着初始有效围压的增大，风化路基土的强度及变形指标均呈递增趋势，而增大干密度能有效削弱外界水对风化土的劣化作用；建立的风化土路基填料湿化变形规律经验公式，与试验结果吻合较好。     

降雨入渗条件下非饱和土渗流特征试验

设计了一种可测量降雨入渗与底部排水条件下土体体积含水率与基质吸力变化规律的试验装置,开展不同降雨强度条件下砂土和粉质黏土的降雨入渗与排水过程室内模型试验,得到了不同土质在不同降雨强度下各高程处体积含水率与基质吸力的变化规律。结果表明：可将降雨入渗条件下不同土质的体积含水率变化划分为3个阶段,首先表面土体含水率上升,随着雨水的入渗,表面含水率保持不变,土体内部含水率由上至下依次上升,随后当浸润线达到装置底部后,土体的含水率开始逐渐增大,由非饱和状态过渡至饱和状态,最后当装置底部达到饱和后,土体中的水位开始逐渐上升,各个测点在降雨作用下由下至上依次达到饱和状态;不同土质土体的表面体积含水率均与降雨强度呈线性关系,在相同降雨强度下粉质黏土表面体积含水率大于砂土,不同土质浸润线的下降速度与降雨强度均呈对数函数关系,在相同降雨强度下砂土浸润线下降速度大于粉质黏土;土体基质吸力随着雨水的入渗由上至下逐渐减小,在水位上升过程中基质吸力变化幅度小于降雨入渗过程;在排水过程中,砂土与粉质黏土各高程处的含水率随排水时间的变化规律分别呈幂函数关系和指数函数关系,位置较高测点的含水率下降明显快于位置较低的测点。     

闽南砂性填料土水特征曲线的滤纸法试验研究

针对闽南地区典型砂性土填料，采用滤纸法试验测定滤纸含水率与平衡土体含水率，根据滤纸率定方程计算出土体基质吸力；进而采用三种数学模型拟合试验数据，选取最适合的V-G模型拟合得到其基质吸力的土水特征曲线。研究表明:同一干密度下，基质吸力随体积含水率下降而增大，初始增速缓慢，但随着含水率减小，基质吸力显著增大。由于闽南地区砂性土填料持水能力较弱，在设计时可考虑基质吸力引起的附加剪切强度以增大地基承载力，维持边坡稳定性。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象,采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线,用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合,将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式,预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值,并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比,验证了预测公式的准确性;试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著,对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系,将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中,不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价,还可以减少不必要的浪费。