钙质砂与石英砂渗透性差异对比试验

针对相同粒径和级配的钙质砂与石英砂,通过单粒径三轴渗透试验和混合粒径三轴剪切渗透试验,对比分析单粒径砂渗透性受围压的影响规律,以及三轴剪切过程中混合粒径砂渗透性演化行为的差异.三轴渗透试验结果表明:钙质砂渗透性随围压的升高而降低,随粒径的增加而增加,与石英砂规律相似,钙质砂渗透系数与围压表现出较好的指数关系;在同级配条件下,钙质砂的渗透性小于普通石英砂;在给定围压和渗透压的条件下,钙质砂渗流量和时间呈现线性关系,依然服从达西定律.三轴剪切渗透试验结果表明:在较低围压下,钙质砂变形由剪缩到剪胀,渗透系数随应变的增加先下降,后升高,石英砂变形规律及渗透规律与钙质砂相似;在较高围压下,二者差异明显,钙质砂变形表现为剪缩特性,且伴有一定量的颗粒破碎,渗透系数降幅由快变慢直至稳定,而石英砂无论是变形规律还是渗透规律,均与较低围压下一致.     

高聚物固化钙质砂的动力特性试验研究

钙质砂颗粒形态不规则,孔隙率较高且容易破碎,其特性与陆源砂不同,用作岩土工程材料前须固化。本研究使用高聚物来固化处理钙质砂,并通过动三轴试验,研究钙质砂固化前后的动力液化特征,对两种试样的孔隙水压增长规律、动应变发展特性以及滞回曲线的演化趋势进行分析。试验结果表明:经高聚物固化的钙质砂抗液化能力显著增强,两者的孔隙水压力增长趋势相似;浆体材料通过体积膨胀所构成的泡沫状态的固体,通过填补孔隙、胶黏颗粒,提高了砂粒之间的连接强度和延性,有效改善了其动应变特性;固化钙质砂的滞回曲线主要表现为一系列近似平行的曲线,与原状钙质砂略有不同,但两者滞回环形状的变化规律相同。     

CaCl_2和CaSO_4·2H_2O激发粉煤灰-水泥体系胶砂强度研究

采用掺入30%,50%粉煤灰的水泥胶砂强度试验,研究了CaCl2和CaSO4.2H2O两种激发剂在单掺、复掺时对粉煤灰活性的激发效果。在试验范围内,CaCl2单掺对30%,50%粉煤灰水泥胶砂体系的粉煤灰激发效果显著;CaSO4·2H2O的单掺对30%粉煤灰激发效果随掺量呈非线性关系,早期强度的激发效果相对明显,掺入量为1.5%时,效果最佳。复掺时粉煤灰活性的激发均高于单掺激发,30%掺量粉煤灰复掺编号F2的粉煤灰水泥体系胶砂早期强度提高最为显著,50%掺量粉煤灰复掺编号F4的整体激发效果最佳。     

掺入轮胎橡胶颗粒对砂土剪切性状的影响

为有效提高砂土填料的抗剪强度并降低其重度,利用废弃轮胎橡胶颗粒的良好表面摩擦性与低重度特性,将其掺入到砂土填料,形成加筋机制,通过直剪和三轴压缩试验,研究多种掺入比与不同围压条件下砂土剪切性状,对应力-应变特征进行模拟,并提出模型参数.根据实验结果,峰值剪切强度随橡胶颗粒掺入量增加而减小,峰值偏应力或峰值应力比在300～400 kPa围压下随橡胶掺入量增加而减小,在100～200 kPa围压下,基本不变,砂土泊松比受橡胶颗粒掺入量影响,并随主应力发生"弯转".围压小于200 kPa,掺入10%～20%的轮胎橡胶颗粒可提高砂土的抗剪强度,并降低材料重度,砂胶混合材料应力-应变关系可用Duncan-Chang模型模拟.     

减水剂对掺电石渣水泥砂浆强度影响的研究及配方确定

采用正交试验法探讨掺入减水剂后各因素对掺电石渣的水泥砂浆强度的影响,确定水泥砂浆强度性能较佳的配方并分析其微观结构.结果表明:掺入减水剂后,对掺电石渣的水泥胶砂试样早期抗压强度的影响从大到小的次序分别为胶砂比、水灰比、电石渣掺量、减水剂掺量、减水剂品种、搅拌时间、减水剂的掺入方式.正交试验法确定的水泥胶砂试样较佳的配方为,电石渣掺量为5%;减水剂为J2,采用后掺方式,其掺量为0.5%;水灰比为0.377;胶砂比为1∶1.5;搅拌时间为9 min.     

南海钙质砂的液化特性动三轴试验研究

随着南海岛礁建设的快速发展,确定钙质砂工程场地的液化特性是预防和减轻地基液化灾害的重要课题。为研究钙质砂在动力荷载作用下的液化特性,开展了钙质砂室内动三轴试验,考虑有效围压和动应力比两方面因素,对钙质砂动孔压的发展过程、动应变的累积特征以及滞回曲线的演变规律进行了分析。试验表明,随着围压的增大,钙质砂的抗液化能力增强,试样出现失稳时的累积塑性应变也随之增加;有效围压越大,钙质砂的孔压曲线波动幅度越大,循环活动强度增强。钙质砂累积塑性应变的变化趋势相似,开始稳定发展,累积到试样失稳位置后应变急剧增加,使试样变形破坏。钙质砂在液化破坏后,颗粒骨架结构仍然存在一定的残余强度。滞回曲线的面积呈现先增大后缩小的演变规律;滞回圈的形状在液化过程前期基本不变,中期会发生剧烈变化,后期又逐渐趋于稳定。     

考虑颗粒级配影响的高聚物改良钙质砂抗剪强度特性试验研究

基于南海某岛礁典型回填工程面临的钙质砂问题,提出采用环保固化剂高聚物对钙质砂地基进行加固。制作不同级配、不同高聚物含量的固化钙质砂试样,开展一系列直剪试验和SEM微观结构试验,研究高聚物固化钙质砂的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角等参数随着高聚物掺量和颗粒级配变化的演变规律,以及高聚物改良钙质砂力学性能的微观机理。试验结果表明,随着高聚物掺量的增加,高聚物改良钙质砂的抗剪强度明显增大,试样的剪应力-位移曲线由硬化特征逐渐呈现为软化特征;高聚物主要通过影响钙质砂的粘聚力来改变其抗剪强度,对内摩擦角的影响十分有限;钙质砂中粗颗粒含量越多,其孔隙越大,高聚物改良钙质砂的反应越明显,对其强度的提升作用也越明显; 高聚物主要包裹在钙质砂颗粒表面或填充于颗粒之间,从而改变钙质砂材料原本的力学性质,使得土体的抗剪强度明显增长。     

尾矿砂对水泥胶砂性能影响的试验

将尾矿砂以不同比例代替天然砂,研究其对水泥胶砂性能的影响。试验结果表明,尾矿砂的掺入能够满足水泥胶砂流动度和强度的要求,与天然砂相比,掺加尾矿砂可以提高水泥胶砂的流动度,并使水泥胶砂3d抗折强度和抗压强度略有降低,但可以提高水泥胶砂28d抗折强度和抗压强度。     

玄武岩纤维水泥土三轴试验研究

为了提高水泥土的受力性能,利用玄武岩纤维的加筋增强效果,探讨在水泥土中掺入玄武岩纤维以改善其力学性能的方法.采用不固结不排水三轴试验,对玄武岩纤维水泥土的抗剪强度进行研究,了解其强度及变形特性.结果表明:玄武岩纤维的掺入使水泥土的黏聚力有较大幅度的提高,且二者大致呈正比关系;应力应变曲线大致可以分为3个阶段:线弹性阶段、塑性屈服阶段、峰值软化阶段;玄武岩纤维的掺入具有类围压作用,对水泥土强度具有明显的提高作用,且增大了其塑性变形.     

空心扭剪试验技术在南海钙质砂动强度测试中的应用

通过对中砂空心圆柱试样制备和饱和方法进行改进,结合动循环应力加载方式的实现,完善了复杂应力路径加载下砂土动力特性室内试验测试技术,并应用于南海钙质砂动力特性研究项目中,重点研究了偏应力比、平均主应力对饱和钙质砂动强度特性和孔压增长模式的影响。结果表明:土体动强度随平均主应力的增加而提高,随初始偏应力的增加而降低;不同初始偏应力比下归一化孔压发展规律较为接近,且表现出良好的对数函数关系。     

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.     

饱和砂土稳态性状的三轴试验研究

完全饱和松砂在不排水试验中达到液化后发生稳态变形,大多数松砂在三轴不排水试验中表现出准稳态性状,而不是达到唯一最终稳态.当前研究结果认为砂在稳态变形中的应力状态仅仅取决于孔隙比.本文通过一系列三轴不排水试验来测定饱和松砂、中密砂和密砂的稳态,一种先进的计算机控制三轴测试系统(MTS)应用于本项研究中.试验结果表明:准稳态不仅取决于孔隙比,还与围压有关.文中详细讨论了孔隙比和围压对准稳态的影响关系以及土样出现稳态和准稳态时的应变大小.另外,文中提出一个可供讨论的问题:一些密砂试验中常不出现临时稳态,其原因是试验中剪切应力带发生并扩展导致了土样局部颗粒破碎从而影响了试验结果.     

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟,并探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性.研究结果表明:对于Hertz-Mindlin接触模型,细观剪切模量影响数值试样的宏观变形模量,颗粒摩擦系数影响试样的峰值强度,细观泊松比变化对试样宏观响应影响不大.当考虑一个确定围压水平下的三轴试验模拟时,两种接触刚度模型均能得到较理想的结果;而当考虑不同围压条件时,由Hertz-Mindlin接触模型得到的结果要比线性接触模型更加符合实际砂土的性质.     

不同加载应力路径下饱和砂土力学特性试验研究

通过全球数字系统(global digital system, GDS)动三轴测试系统,对砂土进行了常规三轴压缩试验和偏压固结下的等p(平均应力)、等σ_3(围压)、等σ_1(围压)等不同应力路径的试验。通过对所有的实验结果进行了对比分析,研究了砂土材料在不同应力路径下的应力-应变、变形特性、强度特性。试验研究结果表明,等压应力路径试验中试样都是先体积收缩随后出现体积膨胀现象,这与高围压下砂土的剪胀性变化情况不一样;偏压固结试验中,整个加载阶段前期表现为应变硬化,但是后期的软化现象不是很明显,这与等压固结试验应变硬化-软化现象略有不同。虽然常规三轴和偏压固结下的σ_3等试验采用的是两种不同的固结方式,但是达到的峰值强度基本上是一样的,说明固结方式对于试样的强度没有太大的影响。偏压固结试验中,不同的应力路径达到峰值强度时所对应的轴向应变是不同的,而且峰值强度也不一样,说明不同的应力路径会对砂土的强度造成影响,同时也说明了砂土力学特性对于应力路径的依赖性。     

非饱和土真三轴双剪新强度准则及验证*

依据非饱和土的双应力状态变量理论,在俞茂宏双剪新强度准则的基础上,建立了适用于非饱和土的真三轴双剪新强度准则,并用文献非饱和粉砂刚性与柔性真三轴试验结果进行了验证.研究结果表明:该分段线性的真三轴双剪新强度准则能反映非饱和土强度的中间主应力效应及其区间性与单轴拉压不等特性,且可线性逼近拓展的非线性Spatially Mobilized Plane准则;Mohr-Coulomb强度准则的预测值偏小、外接圆Drucker-Prager准则的预测值明显偏大,这两个准则对非饱和土的真三向应力状态及试验数据均不具有很好的适用性.     

原状黄土的剪应变速率效应及数值模拟

为探究不同剪应变速率下非饱和原状黄土的变形性状与强度特性,利用南京土壤仪器SLB-1型三轴剪切渗透试验仪器,通过不同围压、不同剪应变速率条件下的室内三轴UU试验,对非饱和原状黄土在不同初始应力状态的剪应变速率效应进行分析,并结合PLAXIS 3D数值模拟研究,以期为数值模拟室内试验提供参考从而节约时间和成本。研究结果表明:非饱和原状黄土偏应力随应变的增加前期迅速增加,随后增加缓慢,呈现出应变硬化型,硬化程度随着围压的增大而增大,模拟结果的硬化程度小于试验结果的硬化程度。在试验范围内,原状黄土偏应力-应变曲线随着剪应变速率的增加不断上移,破坏强度随剪应变速率的增加而增大,模拟结果中剪应变速率对破坏强度的影响范围小于试验结果。     

饱和砂土蠕变特性实验

为证实和进一步了解砂土蠕变规律,利用室内改装的应力控制式三轴仪研究饱和砂土排水蠕变特性.实验结果表明:砂土蠕变受围压和密实度的影响较大,低围压下,砂样更易发生剪胀;密实砂蠕变变形量明显比中密砂小,密实砂比中密砂更易剪胀;侧向减载条件比轴向加载更易剪胀;在应力水平不超过0.8的情况下,Mesri蠕变模型对砂土蠕变规律拟合效果较好.     

土体小应变下的非线性特征试验研究

研究土体在小应变条件下的应力一应变关系特征．以标准砂和粉砂为试样，利用GDS数字应力控制三轴仪进行特殊应力路径下的固结排水试验，在试验的基础上，将Puzrin＆Burland的对数曲线型非线性模型、Goto等的正弦函数型非线性模型和传统的双曲线模型的土体应力一应变关系及弹性模量的模拟结果与试验结果进行对比．结果表明，小应变模型能够更好地反映土体在小应变下的变形特征．     

中主应力对土体本构关系的影响

本文根据常规三轴试验和平面应变试验结果,对以常规三轴试验为基础的土体本构模型在平面变形问题中的适用性进行了研究.文中用双曲线模型和双屈服面弹塑性模型对两种试样的变形进行了计算比较.结果表明,两种模型用于平面问题都有误差,主要是由于两模型中所含破坏准则没有很好反映中主应力影响所致;中主应力主要通过对破坏准则的影响来影响本构关系.改进破坏准则,变形计算可得到很大改善.