粉煤灰-石灰改良黄土与压实黄土强度特性对比分析

基于TSZ-3型应变控制式三轴剪切仪,在不同固结围压条件下对不同压实度粉煤灰-石灰改良黄土和压实黄土进行了常规三轴加载试验,研究了竖向加载条件下改良黄土和压实黄土的应力-应变演化关系、强度特性及其破坏方式的差异.研究结果表明:改良黄土的应力-应变曲线以软化型为主,屈服即意味着破坏;压实黄土全部为应变硬化型,可用双曲线描述,属于渐进屈服破坏.固结围压和压实度均会对压实和改良黄土的强度产生较大影响,两者之间的耦合关系共同决定黄土的强度.改良黄土的黏聚力值均远大于压实黄土,内摩擦角略微大于压实黄土;改良黄土在剪切前期强度增长较大,压实黄土的强度随着剪切变形的发展逐步发挥.三轴竖向加载条件下,改良黄土呈脆性滑移破坏形式,压实黄土呈剪缩侧胀破坏.     

路堤软土地基沉降有限元非线性分析

用Biot固结有限元法对路堤软基沉降作非线性有限元分析 ,计算中考虑了土体侧向变形、水平向渗流对沉降的影响 ;采用非线性本构模型 ,考虑了土体应力、应变关系的非线性特性 ;考虑了施工的逐级加载 .计算结果与实测吻合较好 .     

液压强夯法补强黄土路基压实质量控制方法

为提出一种黄土路基施工时不同深度处压实质量实时监测方法,依托黄延(黄陵—延安)高速公路扩能工程,首先引入液压加力系数,建立液压强夯法的夯击模型,进行液压强夯法补强黄土路基的室内足尺模型试验研究。考虑液压夯实机的夯锤落距和夯击次数对路基压实度的影响,通过在夯锤顶面中心处布置加速度传感器并在补强结束后分层开挖路基,获取夯锤单击峰值加速度和路基的分层沉降量,分析不同工况下夯锤峰值加速度与表层土体沉降量之间的关系,以土体分层沉降量达到表层土体沉降量5%处的路基深度为研究对象,通过线性内插法和回归分析法,分析不同工况下液压强夯法补强黄土路基的有效加固深度,确定路基分层压实度与夯锤峰值加速度的关系式。研究结果表明:夯锤峰值加速度与表层土体沉降量均随夯击次数和夯锤落距的增加而增加,在夯击次数达到6击和7击以上时,其增长趋势都显著放缓,从定性上说明夯锤峰值加速度可以实时反映路基的压实质量;液压夯实机有效加固深度受夯锤落距的影响较夯击次数大,当夯击次数达到12击时,对应夯锤落距为2.2、1.6、0.7 m的有效加固深度分别为1.49、1.18、1.10 m;考虑有效加固深度范围,定量说明不同工况下夯锤峰值加速度与路基分层压实度间存在二次函数关系,将路基分层压实度按填筑深度加权平均得到了路基的平均压实度。     

压实度对加筋土竖向变形影响的试验研究

采用两种土工格栅研究了圆柱体加筋土试样在无侧向约束条件下的压缩性能,通过单级加载/卸载的方式测试了压实度为85%,90%和100%的加筋试样的竖向变形规律.试验得到如下结论:1)提高压实度,可以有效增强加筋土抵抗变形的能力,使土体变形更快地进入稳定状态,且土体后期变形速度曲线也更加平缓;2)压实度对加筋土力学性能的影响与加筋材料的拉伸模量、筋土间的有效接触面积有密切的关系,拉伸模量较高的加筋材料对土体的约束更加有效.     

基于蠕变试验的黄土高填方工后沉降规律数值研究

为了研究黄土高填方工后沉降规律,开展一系列压实黄土一维固结蠕变试验,分析含水率及压实度对黄土蠕变特性的影响,验证了Burger蠕变模型在描述压实黄土应变与时间关系上的适用性,在该模型基础上,运用FLAC3D计算了黄土高填方工后沉降规律。结果表明:轴向加载瞬时,试样变形速率较大,随着时间的推移,变形速率减小并趋于稳定,压实黄土蠕变随含水率的提高而增加,随压实度的提高而减小。工后沉降对填料压实标准更敏感,在一定压实度和含水率范围内,工后沉降与含水率和压实度呈线性关系。可以通过高填方工后沉降速率和时间关系曲线上的拐点位置判断工后沉降稳定时间,填料压实度越低、含水率越大,拐点越靠后,沉降稳定的时间越长。     

基于静力贯入的路基压实度确定方法

为了建立公路路基压实度检测的新方法,在研究静力贯入路基变形力学机理基础上,深入考虑路基土体变形的非线性特征,引进分级加载和地基沉降分析的分层总和分析的思想,结合增量广义虎克定律和Duncan-Chang模型,建立了以路基土体初始孔隙率、泊松比、粘聚力和内摩擦角等为参数的路基贯入荷载位移分析模型.基于上述静力贯入位移分析模型,根据实测路基静力贯入荷载位移曲线,引进自适应遗传模拟退火优化反演分析方法,建立了基于静力贯入试验的路基压实度检测方法,该方法不仅可以检测路基压实度,还可以测定路基土体其他物理力学参数,而且,该方法还具有检测速度快和效率高的特点.通过工程实例计算和与现有方法的对比分析,表明了本文方法的合理性与可行性.     

强夯处理黄土路堤的模型试验

针对黄土路堤强夯压实处理问题开展了模型试验研究。基于几何相似、运动相似及动力学相似原理设计模型路基及夯击功能,在路基中布设了加速度计及分层沉降标。按路基土不同的初始干密度及路顶单点夯和多点夯情况进行了强夯压实试验,研究了模型路基在强夯前后的分层压实度变化规律、路顶分层土的夯沉量和侧向挤出变形量以及强夯振动力沿路基深度水平向的传递规律,为强夯压实黄土路堤技术的工程应用提供参考依据。     

重塑黄土动态回弹模量依赖性分析及预估模型

为明确重塑黄土动态回弹模量的应力依赖性,借助室内重复加载三轴试验,研究了在16种应力路径、3个压实度和4个含水量状态下黄土动回弹特性.试验结果表明:含水量越高时偏应力和围压影响较体应力显著,含水量越低时偏应力和体应力影响较围压显著.低偏应力条件下,含水量对低压实度黄土的回弹模量影响显著,反之高偏应力条件下含水量则对高压实度黄土回弹模量影响显著;回弹模量在含水量大于等于最佳含水量时,受偏应力和体应力影响显著,而在含水量小于最佳含水量时受偏应力和围压影响显著.鉴于此,提出以Ni模型为基础,在不同湿度阶段采用不同的应力控制参数的两阶段动态回弹模量预估模型,从而精准表达黄土路基性能参数.     

基于黄土蠕变试验的高填方地基沉降的数值模拟研究

为了全面研究高填方地基的工后沉降规律,本文通过一维固结蠕变试验,研究了黄土的蠕变效应,分析了含水量及压实度对黄土蠕变的影响,选取不同的模型来拟合黄土的应变与时间关系,并且运用FLAC 3D计算了黄土高填方的沉降变形。结果表明：初始荷载越大,黄土蠕变稳定的时间越长;Burgers模型能很好地反映试验曲线各级荷载的变形和时间的关系,适合作为压实黄土土体蠕变变形的模型;高填方的沉降稳定期约为3~4年,工后沉降主要集中在填筑完成后的1年,而且填筑体高度越大,工后沉降稳定期越长。     

路堤荷载下考虑侧向变形的地基沉降分析

在考虑了侧向变形的前提下本文采用分层总和法和有限元法对路堤荷载下地基的沉降规律进行了分析,研究结果表明:土体的侧向变形对沉降的影响不容忽视,在计算沉降量之前应对土体的泊松比予以确定,从而为确定合理的沉降修正系数提供参考依据。     

孔隙比变量一维固结方程解析理论

经典Terzaghi固结理论假定固结沉降与超孔压消散间满足线性耦合关系,通过计算土体应力固结度与土体最终沉降量预测沉降发展过程。由于土体固结沉降与超孔压消散间存在不同步耦合效应,沉降发展快于超孔压消散,应用应力固结度预测土体沉降发展误差较大。以孔隙比变量作为固结方程控制变量,根据孔隙比边界条件求解土体固结沉降过程可以有效避开超孔压消散与土体沉降间的滞后耦合效应。以土体连续方程、达西定律、有效应力原理为基础推导孔隙比变量固结方程及边界条件,研究边界条件、土体自重、初始孔隙比分布、非瞬时加载等对土体固结过程与最终效果的影响,比较应力与应变固结度间差异。研究表明初始条件、土体自重等对孔隙比变量解答有较大影响,引起5%左右误差。     

红粘土侧向卸荷真三轴试验及其力学特性分析

采用刚柔复合型真三轴仪,模拟基坑实际开挖过程,进行了三向主应力不同的单面侧向卸荷真三轴试验,分析了侧向卸载和竖向加载条件下红粘土的应力应变关系、变形破损过程及其强度参数随基坑开挖的变化特点。根据红粘土强度参数在基坑开挖过程中的变化特点和工程实践确定强度折减系数,采用双强度折减法对土体强度参数进行分步折减,并选用FLAC 3D程序和摩尔库伦模型对红粘土深基坑工程开挖的力学过程进行数值模拟。结果表明,加卸载条件下红粘土变形破损的力学机制完全不同,土体强度参数随基坑开挖深度的增大而减小,变化的范围、幅度和速度以递增方式变化。在相同竖向荷载条件下,开挖过程的土体较受压过程的土体更易变形破损而失稳。     

沿江高速公路路基稳定性分析

对于高速公路路基稳定性而言,要保证其竖向变形以及侧向变形都在合理的范围之内,可以通过沉降板对路基的竖向变形进行观测,路基沉降超过极限值可能会对公路的行车安全造成影响,甚至对道路的结构造成破坏。除了对路基沉降的观测,本文还介绍了一些关于路基侧线变形的防治措施,主要是通过边桩对公路侧向位移进行观测,为了防止由于侧向位移引起的竖向沉降,需要开展对高速公路路基稳定性的研究。     

基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法

为克服以往路基压实度快速检测法中需要繁琐的标定试验及忽视初始地应力对变形参数影响的缺陷,建立了路基压实度快速检测新方法.首先,基于孔隙介质理论,研究了孔隙率、变形模量及密度随路基材料变形而变化的规律;其次,引入分层总和法和分级加载思想,考虑初始地应力和路基变形均影响路基力学参数变化的特征,建立静力贯入条件下贯入荷载-沉降解析关系;然后,在路基静力贯入试验测得荷载-沉降试验曲线的基础上,利用自适应遗传退火算法反演得路基贯入荷载-沉降解析关系中的各参数,从而建立基于孔隙介质理论的路基压实度确定方法;最后,通过工程实例对比可知,本文方法精确度满足工程要求,检测过程中无需繁琐的灌水法标定试验,能快速准确地检测路基压实度,表明了本文方法的合理性和可行性.     

塑料排水板地基处理固结沉降特性

为了研究塑料排水板在深厚填土地基中对固结度和沉降的影响,结合福建某堆载-塑料排水板联合地基处理工程,分析计算了仅堆载和加设塑料排水板两种情况下的固结度计算。指出了软土地基处理在填土加载的同时,必须结合竖向排水体才能符合工程需要,且计算固结度时必须考虑井阻和涂抹作用。选取了淤泥土的沉降计算经验系数及杂填土的计算参数,分别计算淤泥层和杂填土的沉降,沉降计算及固结度预测与实际观测数据相符。工程监测数据表明:分层沉降观测数据与地面沉降测点沉降曲线基本一致,孔压的消散曲线与该测点附近的地面沉降测点的沉降时间关系曲线基本一致,能正确反应地基土的孔压消散情况,且在地基处理施工过程中加载没有造成较大的侧向位移,表明项目设计合理,达到预期要求,可为类似地基处理工程提供理论借鉴。     

变孔压边界地基土一维非线性固结解答

针对土体的非线性固结特性和实际工程中存在的变孔压排水边界,在土体一维非线性固结理论的基础上,提出严格满足初始条件的变孔压排水边界条件,建立了考虑变孔压排水边界条件的一维非线性固结模型,并给出了相应的解析解。在验证解析解正确性的基础上,探讨了按变形定义固结度Us和按孔隙水压力定义固结度Up之间的差异,总结了土的非线性特性和边界条件等因素对土体固结过程的影响规律。     

基于黄土蠕变试验的高填方地基沉降的数值模拟

为了全面研究高填方地基的工后沉降规律,通过一维固结蠕变试验,研究了黄土的蠕变效应,分析了含水量及压实度对黄土蠕变的影响。选取不同的模型来拟合黄土的应变与时间关系;并且运用FLAC 3D计算了黄土高填方的沉降变形。结果表明:初始荷载越大,黄土蠕变稳定的时间越长; Burgers模型能很好地反映试验曲线各级荷载的变形和时间的关系,适合作为压实黄土土体蠕变变形的模型;高填方的沉降稳定期约为3～4年,工后沉降主要集中在填筑完成后的1年;而且填筑体高度越大,工后沉降稳定期越长。     

路基荷载下地基侧向变形的计算方法

地基在路基荷载下不仅产生竖向沉降,也发生侧向变形,并且侧向变形是路基沉降产生的重要原因之一。为了分析路堤荷载下地基的侧向变形,通过对布辛奈斯克集中力下弹性半无限体的侧向变形解进行积分,分别推导出泊松比等于0.5和小于0.5时,无限长线性荷载、带状均布荷载、带状三角形荷载下侧向变形理论解;在考虑边坡坡度和路基高宽比对地基反力影响的条件下,建立了统一坐标导出与路堤等效带状梯形荷载下侧向变形解。     

黄土山区贴坡填方地基的变形特性

为了研究贴坡填方地基的变形特性,依托兰州市某黄土“削峁填沟”工程,开展贴坡填方地基沉降及水平位移监测,借助有限差分数值分析,研究了回填土压实度、坡面坡度、回填高度的影响.结果表明,贴坡填方地基沉降及水平位移均随着时间呈两段式增长,水平位移进入缓慢发展期的时间晚于沉降,原状土地基沉降在总沉降中占比大.竖向平面内沿水平方向,距离坡顶越近沉降越小、水平位移越大;沿深度方向,深度越深,沉降及水平位移均越小,土体深度方向水平运动不协同.压实度、坡度、高度对土体运动矢量长度、方向的影响效果不同,对变形控制的重要性依次为压实度>高度>坡度.实际工程应控制压实度>0.93,尽量减小坡度和一次性填筑高度.     

延安地区压实Q2、Q3黄土变形特性分析

本项研究针对延安地区压实Q₂、Q₃黄土做了大量的室内侧限压缩固结试验.针对压实黄土变形特性的影响因素,建立适用于表征侧限条件下压实黄土应力-应变关系的最佳拟合模型.在此基础上分析了最优含水率条件下割线模量与垂直压应力及割线模量与压实度的关系,提出了普遍适用的压实黄土加载本构模型.研究结果表明:压实Q₂黄土固结完成之后土体密实度高,含气量少,渗透性小,外加荷载作用下附加变形量小,是良好的地基填筑材料.Gunary模型适用于表征侧限条件下压实Q₂、Q₃黄土的应力-应变关系,拟合精度高,稳定性好.由Gunary模型转化后得到的割线模量与垂直压应力的关系式涵盖了低压实度情况下的线性关系和高压实度情况下的非线性关系两种情况,具有更好的适用性.