掺入秸秆纤维对固化高含水率淤泥黏滞特性影响研究

黏滞性是影响高含水率疏浚淤泥固化施工的重要工程特性。向高含水率疏浚淤泥流动固化土中添加秸秆纤维,开展黏滞度试验,探讨不同纤维掺量下淤泥流动固化土的黏滞特性。试验结果表明:相同剪切速率下,纤维掺量小于3%时,淤泥流动固化土剪切应力基本不受掺量增加的影响;纤维掺量≥3%时,剪切应力随掺量增加而降低。淤泥流动固化土动切力随秸秆纤维掺量增加而缓慢降低;黏滞系数随秸秆纤维掺量增加呈现先缓慢降低之后快速上升的变化规律。不同剪切速率下,淤泥流动固化土黏度随秸秆纤维掺量增加而缓慢降低。     

高含水率疏浚淤泥固化土的压缩模型

基于扰动状态概念和重塑土固有压缩特性,建立了高含水率疏浚淤泥固化土的压缩模型,并通过一维压缩试验对模型进行了验证.模型预测结果与试验数据吻合较好,表明所提出的压缩模型能够较好地描述淤泥固化土在一维压缩条件下的力学响应.基于试验和拟合分析,得出了淤泥固化土结构破损参数的取值范围为0.2～2.0,结果表明,随着固化材料掺量的增加和淤泥初始含水率的降低,固化土结构破损参数渐趋减小.探讨了结构破损参数与破损速率的变化规律,结构破损参数越大,结构破损速率越快.建立的压缩模型可以描述疏浚淤泥固化土屈服前后的压缩变形特征,特别是可以刻画固化土在结构屈服后渐进破坏的过程,为疏浚淤泥固化土的压缩分析和沉降计算提供了一种有效方法.     

早强型固化淤泥的强度发生规律

淤泥固化并作为各种回填土使用的工程中,固化土的早期强度对工程的效率和造价有非常大的影响.针对如何才能获得优良的早期强度的问题,探讨了不同固化材料早期强度的发生规律.使用早强型固化材料-硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,对固化淤泥开展三轴强度试验,并从水分转化的角度,分析了结合水、矿物水的转化量对于三轴强度的影响.结果表明,早强型固化淤泥剪切过程表现出明显的剪胀性.黏聚力和内摩擦角均随着龄期有明显的上升,SAC固化淤泥的黏聚力和内摩擦角均高于普通硅酸盐水泥固化淤泥.随着固化材料的添加,黏聚力和结合水增量呈明显的线性增长关系,矿物水的增加量为结合水增量的1/10.     

淤泥质泥土的快速固化试验研究

为了解决南京地区路基加固和工程抢险中淤泥质泥土带来的难题,采用正交试验原理,通过三因素三水平的无侧限抗压试验和三轴抗压试验,得到一种针对南京地区淤泥质泥土的水泥、固化剂、石灰、三乙醇胺的综合快速固化剂,及其固化土的强度发展模型和无侧限抗压应力应变经验关系.试验结果表明,采用此种快速固化剂可以有效提高淤泥质泥土早期抗压强度、抗剪切破坏能力.     

考虑固结路径影响的天然沉积土不排水剪切试验研究

针对传统等向固结剪切试验不能反映实际工程中的非等向变形和强度特性的局限,采用GDS应力路径三轴试验仪,对天然沉积结构性软黏土进行了不同固结条件下的不排水剪切试验,探讨不同应力路径对天然沉积土不排水剪切特性的影响.结果表明:相同的平均有效固结应力下土体偏压固结后剪切阶段应力-应变关系曲线的峰值强度大于等向固结的峰值强度;固结过程偏应力的存在提高了土体的总应力强度指标,当控制固结压力终值的剪应力相同时,偏压固结的强度包线相对于等向固结将平行上移;等向固结下当固结压力大于结构屈服压力时,有效应力路径与屈服面具有相似性,剪切屈服破坏后有效应力路径沿着临界状态线下滑;偏应力固结后剪切过程中有效应力路径的走向相对于等向固结发生了向右偏转.     

两类剪切屈服面的非饱和土BBM模型对比研究

针对使用椭圆形剪切屈服面的非饱和土BBM弹塑性模型计算抗剪强度偏低的问题,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,对原模型进行了改进,将水滴形屈服面扩展到非饱和土中,提出了非饱和土水滴形剪切屈服面函数,采用相关联的流动法则改进了BBM模型。通过对同一组试验的数值模拟,对比研究了改进模型的合理性以及与原模型的差别,结果表明,在控制吸力条件的三轴压缩状态下采用水滴形屈服面的改进BBM模型对非饱和土强度及变形的计算更为合理。     

不同水泥掺量下非饱和固化淤泥力学特性试验研究

为明晰非饱和固化淤泥的强度特性,通过不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水试验、无侧限抗压强度试验,探讨了水泥掺量、基质吸力和净围压对非饱和固化淤泥强度特性的影响.试验结果表明:固化淤泥的土-水特征曲线在基质吸力小于进气值时饱和度变化并不明显,而基质吸力大于进气值时,随着基质吸力的增大,固化淤泥的饱和度降低,低水泥掺量固化淤泥的土-水特征曲线位于高水泥掺量固化淤泥土-水特征曲线的下方;水泥掺量100 kg/m~3固化淤泥的应力-应变曲线表现为应变硬化,剪切时表现为体缩,而水泥掺量200、300 kg/m~3固化淤泥的应力-应变曲线均表现为应变软化,水泥掺量越高、净围压越小,应变软化趋势越明显.非饱和固化淤泥的无侧限抗压强度和抗剪强度与水泥掺量和基质吸力有关,水泥掺量越高、基质吸力越大,无侧限抗压强度和抗剪强度越大.不同水泥掺量和基质吸力条件下抗剪强度和无侧限抗压强度之间存在良好的线性关系.     

基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究

在分析疏浚淤泥固化土试样累计进汞曲线及SEM照片的基础上,基于分形理论,求得疏浚淤泥固化土孔隙结构的分形维数,确定了分形维数与微观结构参数、宏观力学性质以及固化材料比例之间的关系.研究结果表明:疏浚淤泥固化土微观孔隙结构具有明显的分形特征,其分形维数在2.8~3.2.并且,疏浚淤泥固化土的分形维数与平均孔径、孔表面积、承载比、黏聚力、内摩擦角以及矿粉掺量之间均具有很好的相关性:分形维数越大,疏浚淤泥固化土的平均孔径越小,比表面积越大,压缩指数越小,承载比、黏聚力和内摩擦角越大;分形维数随着配比中矿粉掺量的增加逐渐增大.采用分形维数可很好地定量描述疏浚淤泥固化土孔隙结构特征及力学特性,也可为疏浚淤泥固化土宏微观特性分析及模型的建立提供数据支持.     

碱激发粉煤灰和矿粉改性疏浚淤泥力学特性及显微结构研究

采用水玻璃作为碱激发剂激发粉煤灰和矿粉的活性来固化疏浚淤泥,对固化淤泥进行无侧限抗压强度试验、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)测试,研究了固化材料配比、龄期、水玻璃掺量及水玻璃模数对固化疏浚淤泥强度的影响,确定了各组分之间的最佳配比,观测了固化淤泥的物相组成及显微结构特征.力学试验结果表明:水玻璃掺量7%、模数1.0~1.5时对粉煤灰和矿粉的激发效果最优,相比于粉煤灰,水玻璃对矿粉的激发效果更佳;水玻璃模数相同的情况下,矿粉掺量越大强度越高;各组分最优配比(疏浚淤泥、矿粉、水玻璃质量比为60∶40∶7)时,28d无侧限抗压强度可达到12 140kPa.SEM和XRD试验结果显示:在水玻璃的激发下,固化淤泥水化生成长石类和沸石类等晶相,这些晶相连接紧密,形成致密的微观结构,这是固化后疏浚淤泥强度的最重要来源.     

固结方式对黏性土不排水强度性状的影响

针对天然沉积黏性土原状土样开展三轴等向固结和K_0(静止土压力系数)固结不排水剪切对比试验,探讨固结方式对不排水强度性状的影响规律。结果表明:原状样在不同固结方式下,偏应力-应变曲线在低固结压力下均呈应变硬化性状,高固结压力下呈应变软化现象;K_0固结与等向固结不排水强度均随固结压力增大而增大,且K_0固结不排水强度大于等向固结不排水强度;2种固结方式的不排水强度包线均显示为以固结屈服压力为分界的双直线,屈服前不排水强度增长较慢,屈服后为一条通过原点的直线;相同固结压力下,等向固结不排水剪切应力路径位于K_0固结的路径下方;无论何种固结方式,屈服前的偏应力峰值均高于临界状态线,屈服后偏应力峰值均落在临界状态线上;固结方式对有效应力强度指标参数的影响较小,对总应力强度指标的影响主要反映为内摩擦角的不同。     

非饱和土力学行为的三维离散元分析

基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用Hill接触模型来考虑非饱和土中吸力的作用,建立了非饱和土的颗粒流模型。根据室内试验结果对模型细观参数进行标定,开展了固结排水三轴剪切试验离散元数值模拟,揭示了在不同围压和吸力下,模型试样的应力-应变关系与强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同吸力下的莫尔-库伦破坏包线,建立了吸力与抗剪强度参数之间的关系。此外,通过标定室内试验结果中不同含水率下的应力-应变曲线,建立了Hill模型中吸力与含水率的关系。研究结果表明：Hill接触模型可以较好的模拟非饱和土的力学行为,可为非饱和土的离散元模拟提供参考。     

宁明非饱和膨胀土的抗剪强度

用GDS非饱和三轴试验系统对宁明膨胀土进行了饱和状态下的固结排水试验以及控制基质吸力的非饱和三轴排水试验,分析得到了不同基质吸力下非饱和土的总粘聚力及吸附强度与吸力之间的关系.并对试验结果进行了数值拟和,由此获得了宁明膨胀土非饱和抗剪强度表达式.将参考文献中同类试验结果代入,同样满足此关系.     

川西松潘地区裂隙性黄土强度特性试验

节理裂隙破坏了黄土的结构完整性,影响其力学特性,一定程度上控制着黄土地区滑坡和崩塌等地质灾害的演化进程和破坏规模。为研究裂隙对黄土强度特性的影响,选取川西松潘地区黄土为研究对象,开展了不同切面倾角、含水率和含砂量等条件下的三轴试验,研究结果表明：（1）切面倾角对黄土抗剪强度影响明显,在倾角为0°时最大,在接近理论破裂角时最小;（2）只有切面倾角与理论破裂角相近时,剪切破裂面才会迁就已有切面发展,其他切面倾角时试样并不会沿着预设切面破坏,切面的存在改变了土体内局部应力从而影响其剪切强度;（3）含切面试样的粘聚力对含水率和含砂量的变化较敏感,当含水率和含砂量变化时,剪切强度的倾角效应依然存在,但不同切面倾角试样的剪切特性会有所变化。基于裂隙性黄土力学特性的研究,认为开展滑坡不同部位的滑带土切面三轴试验可以为深入分析古滑坡复活机制提供借鉴。     

聚苯乙烯轻质混合土三轴压缩试验研究

对不同水泥掺入比、不同密度和不同龄期的聚苯乙烯轻质混合土,进行不固结不排水和固结不排水常规三轴压缩试验,以研究聚苯乙烯轻质混合土应力应变特性的变化规律和抗剪强度指标的确定方法．试验结果表明,水泥掺入比、密度和龄期,对不固结不排水和固结不排水三轴压缩试验的应力应变特性和抗剪强度指标c,φ的大小有不同程度的影响。     

夯实高饱和度地基土的强度特性

运用改进的非饱和土三轴仪,对某地税大楼强夯后高饱和度地基土进行了控制吸力条件下的固结排水剪切实验.实验结果表明,基质吸力对非饱和土的强度特性有重要影响,抗剪强度参数有效内聚力和有效内摩擦角都与吸力呈良好的线性关系.随吸力增加,有效内聚力呈线性增加,而有效内摩擦角则相应地减小.在实验吸力的范围内,有效内聚力受吸力的影响比有效内摩擦角更明显.而实验土的破坏包线并不是平面,它随净平均应力和吸力的增高而呈收敛状,说明对这种高饱和度击实粉土,当围压加至300kPa以上时,吸力对强度的增长不再明显,此时围压将起主导作用.     

含水率对滑带土力学特性的影响研究

通过4组不同含水率千枚岩碎屑土滑带样的三轴排水剪切试验,研究了含水率对滑带土力学特性的影响。研究表明:千枚岩碎屑土滑带样三轴剪切破坏后没有明显的剪切面;应力应变曲线总体上表现为硬化型,且呈现出明显的非线性;随千枚岩碎屑土滑带样的含水率增大,其粘聚力和内摩擦角都是减小的,但敏感性有所不同。     

粉煤灰掺量对含黏粒粉砂土力学性能影响

为提高粉砂土地基抵抗循环荷载的能力,采用工业废料粉煤灰对粉砂土进行改良实验。选用五种不同配合比的粉煤灰改良饱和粉砂土,对其进行直剪试验、动三轴试验和扫描电子显微镜（SEM ）试验,分析了粉煤灰掺入量对饱和改良粉砂土抗剪强度的影响,并将不同粉煤灰掺入量的饱和改良粉砂土的应力应变曲线用Hardin-DrnevichD-H 双曲线模型进行拟合,讨论粉煤灰掺入量对拟合参数的影响,随后提出了仅考虑粉煤灰掺入量影响的动弹性模量经验公式和阻尼比经验公式,最后通过SEM试验照片对素土和15%粉煤灰掺入量的改良土的微观结构进行对比。结果表明：在一定限度内,增加粉煤灰的掺入量可以有效提高土体抗剪强度、初始弹性模量,降低阻尼比的增长速度。     

对多级加荷三轴固结不排水剪切试验应用的探讨

通过单样CU三轴试验和多样CU三轴试验、分析，探讨了控制屈服应变和固结排水时间对土抗剪强度的影响．试验结果表明，对于多级加荷试验，第一级控制应变应相对较大，第二级控制应变应稍大，第三级应变应稍小；同时初步得出多级加荷试验下第一级固结度对抗剪强度影响较大的结论．     

轻量砂抗剪强度特性三轴试验研究

为了开发利用轻量砂,在对国内外具有明确物理含义的土的破坏取值标准进行系统研究的基础上,通过三轴试验对轻量砂的抗剪强度特性进行研究.研究结果表明:土的破坏取值标准有变形标准和强度标准,二者统一于有效应力原理,都与孔压发展路径有密切关系.应力-应变曲线的软化、硬化是轻量砂剪胀和剪缩的外在表现,软化型宜采用最大有效主应力比或最大主应力差标准,二者不会导致轻量砂抗剪强度指标的显著差别,硬化型宜采用轴向应变15％标准.轻量砂的Mohr破坏包线形态是由其原生结构强度与围压共同决定的,当围压大于试样的结构屈服应力,破坏包线可以用直线表示.黏聚力和有效黏聚力随着EPS球粒掺入比的增大而减小,随着水泥掺入比和龄期增大而增大;内摩擦角和有效内摩擦角随着EPS球粒掺入比的增大而减小,随着水泥掺入比和龄期增大而增大.EPS球粒的空间置换效应与水泥的结点固化效应共同决定轻量砂的抗剪强度特性.