基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响,制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样,先对其施加一定荷载频率f的动应力,再进行静三轴压缩试验,分析不同试样静偏应力σ₀-应变ε₁曲线变化规律,之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_d、w及f与参数n、K的联系,建立初始变形模量E_i、极限偏应力(σ₀)_ult与各控制变量的拟合公式,提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型,最后开展验证试验,对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明：三轴试验中粗粒土试样在ε₁>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段,不同控制因素下的σ₀-ε₁曲线在0.5%<ε₁<2.0%范围内出现明显差异,切线变形模量E_t在该范围内迅速降低,降低幅度达到58%～76%;当ε₁>2%时E_t变化逐渐减缓并...     

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线.试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15％时,偏应力仍在继续增长.不同围压条件下的试样剪切初期均...     

基于PFC方法的粗粒土三轴试验尺寸效应研究

粗粒土是工程建设过程中经常遇到的一类土,由于室内仪器限制,通常将其按一定条件缩尺后进行室内大三轴试验,进而推算原级配土的强度特性。缩尺后替代级配与原级配存在着缩尺条件、尺寸效应等问题。在某高速公路大三轴试验数据基础上,运用 PFC2D 软件,将600＆#215;300 mm 样本经等质量替代法缩尺,比较了缩尺后不同尺寸样本的应力-应变曲线。结果表明：PFC2D可以很好的模拟三轴试验;缩尺后的样本应变模量降低,且随着样本尺寸的增大而增大,样本的抗剪强度也存在差异;等质量替代法对缩尺后样本的尺寸大小有限制;当样本颗粒级配相同时,不同尺寸样本在峰前阶段的尺寸效应不明显。     

复合材料改性城市路基土短龄期三轴力学特性

为了探究纳米MgO对水泥路基土短龄期下的改性效果,分别对水泥改性路基土(简称“水泥土”)和1.5%掺量纳米MgO改性水泥路基土(简称“纳米水泥土”)试样进行不固结不排水(UU)三轴试验。结果表明：(1)水泥土和纳米水泥土试样的偏应力—轴向应变曲线均为软化型曲线,试样表现为脆性破坏。(2)水泥土和纳米水泥土试样力学特性的提升均对围压的升高具有较好的敏感性。(3)纳米MgO的掺入对水泥土试样的峰值应力、残余应力、黏聚力和内摩擦角均具有较好的提升效果。上述结果表明,掺入纳米MgO对水泥土试样进行力学特性改善是可行的,并且纳米MgO主要在于试样结构的改善。     

粗粒土振动压实特性试验

以8种不同级配的粗粒土为研究对象,采用室内表面振动压实试验方法,研究粗粒土的级配特性与压实设备的振动频率、激振力对粗粒土压实特性的影响,并利用多元线性回归方法,分析土样级配特性对粗粒土压实效果的影响,最后建立粗粒土最大干密度与其级配特征粒径之间的关系式,并提出用5个特征粒径表示的级配特征函数。结果表明:级配不同的粗粒土在不同激振力、振动频率作用下,干密度-振动频率、干密度-激振力曲线形状几乎呈正态分布,存在最大干密度和对应的最佳振动频率、最佳激振力。     

新型固化剂加固土动态力学特性试验研究

为解决水泥、石灰等传统固化材料在应用中存在的早期强度较低、水稳性差、容易开裂等问题,引入某新型固化剂对土壤进行加固以提高土体工程特性.对新型固化剂固化土开展了不同围压、不同固化剂掺量的动三轴试验,分别研究了固化剂掺量、动应力幅值和围压与疲劳破坏周次的关系.结果 表明:相同固化剂掺量的固化土在相同动应力幅值作用下,固化土...     

高填方路基填料的大型三轴试验研究

高填方路基的稳定是多年来路基工程研究和关注的重点,高填方路基的稳定性与其计算参数取值密切相关。本项目采用大型三轴试验对贵州水都路的碎石土路基填料进行了试验研究,结果表明碎石土的抗剪强度与其应力水平密切相关。对于高填方路基的稳定计算参数取值应考虑路基的高度。     

高填方路基填料的大型三轴试验研究

高填方路基的稳定是多年来各国学者和道路工作者们研究和关注的重点,高填方路基的稳定性与其计算参数取值密切相关。本项目采用大型三轴试验对贵州水都路的碎石土路基填料进行了试验研究,结果表明碎石土的抗剪强度与其应力水平密切相关。对于高填方路基的稳定计算参数取值应考虑路基的高度。     

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。     

石屑改良膨胀土的物理力学特性研究

基于膨胀土的物理改良方法,研究了石屑作为膨胀土物理改良材料的可行性。对石屑不同掺加量的膨胀土混合料进行颗粒筛分试验、标准击实试验、液塑限试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验以及回弹模量试验,研究石屑对膨胀土的活动度、无侧限抗压强度值、CBR值以及回弹模量值等物理力学指标的影响。研究结果表明:掺入石屑后,能有效降低膨胀土的活动度,显著提高无侧限抗压强度、CBR和回弹模量等力学指标;当石屑掺量大于15%时,膨胀土活动度的降低幅度,以及无侧限抗压强度、CBR和回弹模量提高的幅度变小。     

高模量与高黏沥青老化前后动态力学性能研究

为研究高模量、高黏沥青老化前后动态力学流变特性,优化性能评价指标,利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对原样、RTFOT和PAV沥青进行了黏弹性能、抗车辙性能、抗疲劳性能及抗裂性能测试.结果表明:储能模量G'、损耗因子tanδ以及延迟弹性恢复指标εp/εL能够准确评价不同类型沥青老化前后力学性能,其中高模量沥青抗车辙能力和延迟恢复抗变形能力最佳,而高黏沥青抗疲劳和低温抗裂能力最优;但沥青抗老化能力基于不同力学流变指标的分析结果而异,对低温指标,高黏沥青优于高模量沥青,中、高温指标则相反.总之,对高模量、高黏等特征性显著的沥青建议选择合理试验参数,增加PAV或延长老化等作用条件,结合主导因素指标进行综合评价.     

碳纤维包裹下混凝土的动态力学性能研究

为研究在强动载冲击下、径向碳纤维布约束条件下的混凝土动态力学性能,采用SHPB(分离式霍普金森杆)技术对C40混凝土试件及碳纤维布包裹的C40混凝土试件进行累计冲击压缩试验,测试出试件在不同冲击加载条件下的平均应变率、破坏应力、破坏应变等。同时采用表面直透法对试件进行损伤检测,并用多次冲击有效试验来讨论累计损伤特性。通过对两者特性对比分析,得出混凝土在碳纤维包裹下延性和强度均得到提高,且延性增加的更为明显,同时得出D值与破坏形态的对应关系。对比素混凝土,证明碳纤维布能提高混凝土抗冲击能力。     

地震荷载作用下粗颗粒含量对川西混合土动剪切模量和阻尼比的影响

为分析川西地区混合土地震荷载作用下的动力特性,针对该地区保留全部粒径的天然混合土,对3组土分别采用筛分法剔除60,20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,利用DJSZ-150粗粒土动、静两用三轴试验机进行大型动三轴试验,采用Hardin-Drnevich双曲线模型（H-D模型）拟合动应力-应变关系曲线,获得G_d/G_max-γ和λ-γ曲线变化规律,分析不同围压和粗颗粒含量对川西混合土动剪切模量G_d和阻尼比λ的影响作用。结果表明：混合土动剪切模量G_d、阻尼比λ均随围压及大于5 mm的粗颗粒含量的增大而增大,原因是随着围压增大,粗细颗粒的接触增多,土体结构更加紧实,提高了颗粒壁隙间的动摩擦力,增大了能量传递时的耗损,导致动剪切模量与阻尼比随之增大;当粗颗粒含量小于40%时,细颗粒构成土骨架,粗颗粒的接触被细颗粒阻隔,导致其对动剪切模量及阻尼作用贡献不大,此时动剪切模量和阻尼比随粗颗粒含量增加而增加的速度较慢,当粗颗粒含量为40%~60%时,混合土中粗颗粒骨架形成,且细颗粒有效填充了粗颗粒间的孔隙,粗颗粒在土中起主导作用,此时动剪切模量与阻尼比随着粗颗粒含量的增加而快速增加,当粗颗粒含量大于60%时,粗颗粒的增加无法进一步增强其骨架效应,而此时细颗粒间的胶结作用随粗颗粒的增多导致细颗粒的相应减少而减弱,动剪切模量和阻尼比随粗颗粒含量增加而增加的趋势不明显。     

3D打印模拟月壤道路材料制备与性能研究

为了制备可用于3D打印的模拟月壤道路材料,对月球原位资源利用进行初期探索,以水胶比0.28~0.32的BH-1模拟月壤地聚合物浆体为打印墨水,采用动态剪切流变试验测试了打印温度在40℃~80℃下浆体的流动曲线,通过宾汉姆模型拟合得到了屈服应力和塑性黏度2个流变参数,以上行流动曲线和下行流动曲线计算得到的触变环面积表征材料的剪切破坏特性。利用3D打印机的送料机构研究了浆体的可挤出性和施工时限,并确定了二者与流变参数的关系。提出了一种利用三维轮廓扫描仪提取3D打印试件表面三维点云,进而获取材料整体变形和表面纹理的测试方法,以对材料的可建造性进行定量评价。最后研究了不同填充率对3D打印试件力学性能和打印效率的影响。结果表明:BH-1模拟月壤地聚合物浆体呈剪切变稀特性,屈服应力和塑性黏度随水胶比增大而减小,随静置时间延长而增大,且打印温度越高,增长速度越快;能够完成挤出的材料屈服应力上限值为1 090 Pa,塑性黏度为11.5 Pa·s;水胶比越大,打印温度越低,对应的材料可挤出性越强,施工时限越长;提升打印温度有利于提升材料的可建造性,在所有试验组中,水胶比为0.32,打印温度为80℃时可以在满足可挤出性和较长施工时限的前提下,有效控制打印试件的变形;降低填充率会导致材料力学性能下降,但是能够提升3D打印速度,节约材料。     

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。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

基于固弃物的固化土路用性能及固化机理研究

为探索矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等固体废弃物应用于黄泛区道路工程建设的可行性,基于粉煤灰、矿渣、脱硫石膏、普通硅酸盐水泥和固废基硫铝酸盐水泥制备了粉土固化剂。研究了固化剂掺量（4%、6%、8%、10%）对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比（CBR）、水稳性能及抗干湿循环性能的影响。结果表明：使用固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥与其他固弃物协同制备的固化剂固化效果最优;固化剂掺量不低于8%时,固化土强度满足JTG D50-2017要求;固化土CBR值高于75%,满足JTG D30-2015中路基填料承载比要求;基于X射线衍射分析和二次电子成像技术,发现固化土中存在水化硅酸钙凝胶（CSH）和钙矾石晶体（AFt）;这些物质通过填充缝隙、挤密、黏结土颗粒,增强土体性能。