折线应力路径条件下粉质黏土力学特性试验研究

为了探究先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的变形规律、孔压变化以及强度指标，以济南市某隧道附近的粉质黏土原状土样为研究对象，采用K₀固结先侧向卸荷后轴向加荷不排水剪切试验，并在卸荷阶段选取3个不同的卸荷比，模拟先基坑开挖后坑边大吨位吊装特殊工况下的应力路径，然后进行等压固结不排水常规三轴剪切试验和K₀固结侧向卸荷不排水剪切试验，并对比3种试验结果。结果表明：先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下的偏应力-轴向应变试验曲线为非线性曲线，粉质黏土的破坏强度与卸荷量有关，卸荷量越大，则破坏强度越小；减围压阶段产生负孔压，轴向加压阶段孔压随着轴向应变的增加呈先增大后减小的趋势，在同一初始固结围压下，粉质黏土的卸荷比越小，则剪切时产生的最大孔压越大；先基坑开挖后坑边大吨位吊装的特殊应力路径条件下粉质黏土的卸荷比越大，则有效黏聚力越大，有效内摩擦角越小，与等压固结不排水常规三轴剪切试验相比，有效内摩擦角偏小，有效黏聚力随卸荷比的不同而偏大或偏小。     

泾阳南塬阶地砂质粉土剪切特性试验研究

研究泾阳南塬阶地砂质粉土的剪切特性利用SLB-1A型应力应变控制式三轴蠕变剪切仪和SRS-150型环剪试验仪对饱和重塑砂质粉土分别进行不同围压下的三轴固结不排水剪切试验和控制法向应力、剪切速率的环剪试验。三轴固结不排水剪切试验研究表明:饱和砂质粉土在不同围压下均表现出严重的液化现象且随围压的增加液化势降低,并且得到了土体的孔隙水压力特征,稳定状态和强度参数特征。环剪试验研究表明:在控制剪切速率条件时,土体的峰值强度和残余强度随法向应力的增加而增加;在控制法向应力的条件下,在不同剪切速率条件下土体均表现出应变硬化的特征。砂质粉土饱和后力学强度急剧降低是该地区滑坡沿下垫层滑动的主要原因。     

动荷载作用下海底粉土的孔压响应及其动强度

本文选用近海分布较广的粉土为研究对象，利用室内动三轴试验结果，找出动荷载作用下粉土的动应力应变关系。分析模拟波浪荷载作用下粉土中的孔压响应，临界循环次数，确定波浪作用下粉土的应力状态，破坏临界循环次数，判断不同深度处的粉土发生液化的可能性及发生液化所需要的时间；研究粉土在动荷载作用下的强度降低，为海上工程设计和施工提供科学依据。     

含水量对加筋膨胀土强度与变形特性的影响

 对双向格栅加筋膨胀土进行不同含水量下的无侧限压缩和固结不排水剪试验,研究了含水量对加筋膨胀土强度与变形特性的影响。无侧限试验表明,含水量显著影响加筋膨胀土的破坏模式,随含水量增大,加筋对应力应变曲线的影响减小,加筋后峰值强度和残余强度的变化减小,其分别对应应变的变化量减小。固结不排水剪试验表明,含水量对未加筋与加筋膨胀土的破坏模式并无影响,其应力应变曲线均呈应变硬化型,随含水量增大,加筋土的峰值强度急剧减小,加筋后峰值强度提高的数值减小,而含水量对初始屈服应力的影响与加筋层数有关。     

上海临港砂质粉土硬化土小应变模型参数研究

硬化土小应变模型(HSS模型)考虑了土体在小应变区域内刚度随应变的非线性变化,是土工数值分析中应用较为广泛的软土本构模型之一。上海地区软土的特性研究已取得了较为丰富的成果,但关于浅层砂质粉土的研究还不够全面。通过三轴固结排水剪切试验,三轴固结加卸载试验,固结试验以及共振柱试验,获得上海临港地区浅层砂质粉土的硬化土小应变本构模型的试验参数,包括土体的初始剪切模量、土体强度参数和加卸载模量等。将试验结果与已有文献的相关数据进行对比分析,试验结果可为上海地区浅层砂质粉土的深基坑工程数值分析提供参考数据,具有工程参考价值。     

波浪作用下非均质各向异性海床响应的数值模拟

波浪作用下真实海床动力响应的研究具有重要的工程意义，为此，基于Biot固结理论建立了波浪作用下海床动力响应的二维有限元数值模型，并通过试验和解析解验证了模型的合理性．针对非均质各向异性海床，通过具体的数值计算分析了土的渗透系数与剪切模量连续变化时对海床孔隙水压力与有效应力的影响．结果表明，在土体其他条件保持不变时，波浪引起的海床响应对透水性各向异性不是很敏感；而海床的非均匀性对砂质底床的孔隙水压力和有效应力的影响显著．     

循环温度荷载引起的饱和粉质黏土的超固结效应

对正常固结的饱和粉质黏土试样进行升温-降温过程的室内热固结试验,温度变化过程为25℃→75℃→25℃→75℃….温度循环变化过程中不允许试样排水,而当温度稳定后进行排水固结,进而得到整个温度循环过程中的孔隙水压力消散以及固结体应变变化过程.在初始温度下(25℃),对另外一些试样施加较大的固结压力完成初始固结,然后再卸荷至较小的固结压力,形成不同超固结比土样(OCR=1,2,3,4),并进行升温-降温(25℃→75℃→25℃)的热固结试验.基于以上试验,建议了一个循环温度荷载作用下正常固结土和超固结土样的似超固结比的估算方法.研究表明,无论是正常固结土样还是超固结土样,在经过多次温度循环荷载作用后,会呈现为明显的超固结效应.而在相同的循环次数下,温度荷载作用引起的超固结效应随围压的减小而更为明显.     

天然沉积结构性土的EOP压缩特性

通过对天然沉积原状土和重塑土进行不同排水距离的固结试验,研究了重塑土和原状土的EOP压缩性状,明确了两者性状不同的原因.对于天然沉积结构性土,当固结压力小于结构屈服压力时,土结构性抵抗了土体的变形趋势,蠕动变形甚微,排水路径对其主固结应变量影响不大;当土体处于临界屈服状态时,土结构性丧失,大孔隙坍塌,蠕动变形速率骤增,外加应力引起固结作用而产生的EOP变形量将由于土体较大的蠕交作用而对排水路径产生较大的依赖性,随着固结压力的增大,依赖性逐渐减弱.对于重塑土,排水路径和应力水平对EOP性状的影响规律与原状土屈服后的性状一致,但是由于其EOP压缩曲线位于原状土的下方,相同有效应力下具有较小的孔隙骨架,排水路径和应力水平对EOP性状的影响程度较原状土小.     

尾矿粉土液化后的大变形特性试验研究

利用GDS动三轴试验系统研究尾矿粉土液化后的变形特性.首先对饱和尾矿粉土进行振动使其液化,再施加静力荷载;分析了固结围压、相对密度、加载速率等因素对变形与孔隙水压力的影响,研究了饱和尾矿粉土液化后的流动变形与孔隙水消散的变化规律.结果表明:不排水试验条件下,固结围压、相对密度对尾矿粉土液化后的流动变形特性影响明显,而加载速率的影响较小;加载试验的最终孔压比一般介于0.7~0.9之间,相对密度对孔压消散过程的影响大于围压的影响.根据试验结果提出了描述尾矿粉土液化后变形特性的三参数模型,并进行了模型参数的拟合计算及模型验证和对比,结果表明该模型具有良好的适用性.     

一种新型超固结土三维本构模型

本文在Nakai等基于应力张量tij和修正剑桥模型的基础上建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ提出了适用于描述超固结土强度和变形规律的新型超固结土三维本构模型。通过对粉质黏土和砂土的三轴排水压缩及三轴排水拉伸试验的结果与应用提出的新型超固结土三维本构模型进行模拟计算结果进行对比,验证了提出的超固结土三维本构模型的可行性。     

控制吸力条件下非饱和击实粉土特性的试验研究

为在控制吸力条件下实现非饱和土特性的三轴试验,描述了一种改进的非饱和土三轴仪,此三轴仪可以进行非饱和土的CD,CU,常含水量试验以及各向等压压缩试验,讨论了在该仪器上室内击实粉土的试验方法,过程和第一次试验,结果在吸力分别为50kPa,100kPa,200kPa的条件下完成了7个样品的排水剪试验,研究了试验土样的应力－应变关系、体变,强度,含水量变化特征,该项试验的项目是研究这种粉土的强度和变形特性,并为建立本构模型和数值计算提供必要的参数。     

天津市上部地基土三轴剪切试验强度的研究

本文通过对土的不固结不排水三轴剪切试验的影响因素的分析及对比试验，总结了土的不固结不排水三轴剪切试验强度的变化规律，阐明了在工程勘察设计中土的不固结不排水三轴剪切试验强度指标的应用．     

低围压下埕北海域重塑粉土动强度特性

为了探讨低围压下粉土的动强度特性,利用低围压条件下固结不排水振动三轴试验,对埕北海域3种不同黏粒质量分数的重塑粉土进行研究。结果表明:低围压条件下埕北海域重塑粉土的破坏准则采用以往的破坏准则不合适,将应变达到2%～3%作为低围压条件下粉土的破坏准则;低围压条件下粉土动应力曲线具有幂函数曲线特征;粉土动强度受固结比的影响,动强度的最大值出现在固结比约为1.5;低围压条件下埕北海域重塑粉土内摩擦角介于8.6°～15.26°,内聚力介于1.20～4.86 kPa,临界循环应力比为1.45。     

两种固结方式下软黏土三轴不排水剪切的模量

原位软土处于K₀固结状态因此变形具有显著的非线性和各向异性，然而室内三轴剪切试验通常采用等向固结方式，目前对K0固结和等向固结两种方式下不排水剪切的模量Eu的差别还未系统的对比总结过。采用上海软黏土的原状土样和重塑土样，进行了三轴等向固结压缩(ICUC)、K₀固结压缩(ACUC)和K₀固结拉伸(ACUE)三种不排水剪切试验，对比分析了应力-应变曲线、不排水模量Eu的非线性特性以及双曲线模型的参数值。研究结果表明，同等应变下ICUC试验的Eu与ACUE试验相近，但要大于ACUC试验值；ACUC试验与ACUE试验具有相近的初始模量和破坏比。结合试验结果和双曲线模型，推导给出了适用于这三种试验的归一化模量的统一表达式，并给出了上海软黏土的参数值。     

钢渣粉水泥改良膨胀土干湿循环下力学性能及机理分析

膨胀土是一种具有多裂隙性、超固结性和反复胀缩性的非饱和土。在干湿气候交替变化的环境中会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生,通过化学改良法改善水土间相互作用,可达到改良膨胀土工程特性的目的。利用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下力学特性变化规律及其改良机理。将纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)4种土体进行不同次数干湿循环作用后,进行体积变化率试验、不固结不排水三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验。试验结果表明,改良土体的体积变化率较未改良土试样有了相当大的减小;改良膨胀土强度有大幅度提升,并且其强度关系总有Es-SSP-C-NEs-CEs-SSP-CEs;在干湿循环作用下改良土仍能保持较高的强度水平,且随循环次数增加强度有所提升。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)技术对4种土体在干湿循环次数变化时的微观形貌和物相成分进行分析,发现水泥和钢渣粉水化致使土体颗粒变得密实,水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)等水化产物逐渐增多,弱化了干湿循环中水的侵蚀作用,确保其强度在干湿循环过程中保持稳定。     

饱和粉土变形特性三轴试验

对取自南京市某拟建高速公路路基的粉土,在室内按不同的干密度和含水率进行了试样重塑。按不同干密度和不同初始制样含水率进行饱和三轴固结排水剪切试验,测得不同围压条件下的固结排水剪应力-应变曲线以及有效应力比曲线形态等工程特性。分析了粉土干密度、初始制样含水率和围压对饱和粉土强度的影响。试验结果表明:粉土的强度随干密度的增加而变大,随围压增大而增加;初始制样含水率对粉土的强度有不同程度的影响;粉土的应力应变表现为弱应变软化型。     

非饱和膨胀土膨胀变形规律初探

利用轻便固结仪与压缩仪试验研究了不同状态(即不同的含水量、干密度、竖向压力)下膨胀土的膨胀量、膨胀力特性。在试验的基础上，对膨胀土的膨胀变形规律进行了初步探讨，并由此建立膨胀量与含水量、膨胀力与含水量及干密度之间的相关关系式。     

单双面排水下饱和黏性土压缩特性的试验研究

以河南某地饱和重塑黏性土为研究对象,利用改装的固结仪,分别进行了单面排水和双面排水条件下的一维固结试验,对比了两种排水条件下饱和黏性土的压缩特性.试验表明,单面排水条件下,试样底部不排水面处存在明显的孔压滞后现象,且按孔压消散确定的主固结完成时间要大于按Casagrande作图法确定的结果.在固结压力较小时,双面排水条件下的固结系数要比单面排水条件下的固结系数大,而在固结压力较大时,则正好相反.同时,单面排水时的次固结系数总是大于双面排水时的次固结系数.     

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。     

波浪荷载引起不同埋深管线周围海床响应和液化分析

为了研究波浪荷载引起海底管线周围海床的液化问题,以Biot方程的部分动力响应模型,即u-p模型为基础建立二维埋管海床数值模型,研究海底管线及其周围海床在波浪荷载作用下的动态响应问题,波浪荷载通过孔压边界施加到海床表面.在验证模型的基础上,研究埋管海床在波浪荷载作用下的响应与液化,分析不同管线埋深下海床土的孔压、竖向有效应力和液化范围的区别,并探讨波高、海床土渗透系数和饱和度等参数的影响.结果表明:管线埋深对周围海床土在波浪荷载作用下的响应和液化影响明显;管线的存在使得管线周围海床土的竖向有效应力出现应力集中现象;波高、海床土的渗透系数和饱和度对波浪引起管线周围海床土的响应影响明显.研究结果对海底管线在海洋环境中的安全稳定提供理论依据.