扰动程度对湛江组结构性黏土触变性的影响

扰动对湛江组结构性黏土触变性具有重要影响,扰动程度不同,湛江组结构性黏土触变强度恢复程度也不同.为探究扰动程度对湛江组结构性黏土触变性的影响规律,对该土展开室内模型试验研究.基于现场原位十字板剪切试验,设计模型装置,采用室内振动试验模拟土样受扰过程,在不同扰动程度(0、33％、66％、100％)、不同静置时间(0、7、28、56、91 d)下对3种土样进行微型十字板剪切试验,在相同扰动程度(66％)、不同静置时间(0、7、28、56、91 d)下对3种土样进行无侧限抗压强度试验,分别测试各静置时间下的微型十字板不排水抗剪强度和无侧限抗压强度,分析扰动程度对土体触变恢复强度的影响规律.结果 表明:土体扰动时间与扰动程度正相关.在相同扰动程度下,强度恢复程度、触变恢复强度比均随静置时间的增加而增大,触变灵敏度随静置时间的增加而降低;土体结构性越强,强度恢复程度、触变恢复强度比随静置时间增加而增大的幅度和速率越大,触变灵敏度随静置时间增加而降低的幅度和速率越大.在不同扰动程度下,强度恢复程度与扰动程度呈线性关系,触变恢复强度比与扰动程度呈反比例关系.     

碱渣土的触变性与扰动后强度演化规律研究

碱渣是氨碱法制碱过程中产生的工业废渣，作为地基回填土应用于工程建设可以有效解决占地和环境污染问题．关于碱渣土的基本物理、力学性质和静力学特性已开展了一些研究工作，但与天然沉积土相比，碱渣土通常具有更高的含水率与更大的孔隙比，在外部荷载扰动下的触变性是其应用于工程实践中需要解决的关键问题．以天津港原状碱渣土为研究对象，开展振动-静置试验和无侧限抗压强度试验，研究了不同振动时间、振动频率及静置时间下碱渣土的触变性，结果表明：振动时间、振动频率对于碱渣土强度影响显著，静置过程中土体强度随时间增长恢复速度逐渐减缓，且无法恢复至扰动前的强度．引入触变强度比率A量化振动-静置过程对土体强度的影响，提出考虑振动时间、振动频率及静置时间的碱渣土触变强度模型．在此基础上，进一步开展振动-静置循环试验，研究了不同振动-静置循环次数与静置时间下碱渣土触变强度的演化规律，发现随着振动-静置循环次数的增加，土体累积的结构性损伤逐渐增多，强度恢复程度将持续减小．通过对试验数据的统计分析，建立了振动-静置循环条件下的碱渣土触变强度演化模型，并用试验实测值验证了演化模型的正确性．     

循环荷载下结构性黏土的动力特性试验研究

天然沉积黏土大多具有结构性,我国沿海地区广泛分布着深厚的软黏土层,沿海地区的机场、高速公路、地铁等大型交通工程都建在软黏土地基上。天然软黏土由于结构性表现出与重塑土不同的工程性状,通过开展湛江原状黏土和重塑黏土的循环三轴试验,对循环荷载作用下湛江黏土的动变形、动强度和动孔压特性进行系统性的试验研究。结果表明,结构性黏土在循环荷载作用具有脆性破坏特征,固结压力增长造成的土体结构破坏对天然黏土动力特性的影响较大,随着固结压力增大,原状黏土的动力变形特性逐渐趋于重塑土,原状土和重塑土在不同围压下的动强度曲线差异性十分明显,且结构性某种程度上抑制了原状土的动孔压发展。     

沉桩方式及桩型对湛江组结构性黏土中单桩承载力时效性的影响

北部湾沿岸地区湛江组结构性黏土具有触变性,导致该土层中桩基时效性明显,不同沉桩方式及桩型的模型单桩对湛江组结构性黏土中桩基承载力时效性影响显著。以湛江组结构性黏土为地基,设计不同沉桩方式、桩型的模型单桩进行桩基静载实验,并对1倍桩径范围内桩周土的孔隙水压力进行监测。得到不同沉桩方式、不同桩型的模型单桩承载力及桩周土的孔隙水压力随休止时间的变化规律。结果显示：1)湛江组结构性黏土中单桩竖向极限承载力均随休止时间的增加而逐渐增大,且单桩竖向极限承载力增大的速率表现为前期增长快,后期增长慢;2)孔隙水压力消散规律与单桩竖向极限承载力增长规律基本吻合;3)湛江组结构性黏土中单桩承载力时效性可以用经验公式表述,在同一均质土层中不同沉桩方式、不同桩型的承载力时效性采用不同的时效性相关系数计算;4)不同沉桩方式对单桩承载力时效性影响差别较大,当桩型相同时,静压桩的竖向极限承载力增大的速率和幅度比振动桩大。5)单桩竖向极限承载力时效性与桩型有关,当沉入方式相同时,圆桩的竖向极限承载力增大的速率和幅度最大,管桩次之,方桩最小;     

含水率对扰动粉土强度恢复规律影响研究

试验以太原粉土为研究对象,通过人工改变其含水率,然后室内振动模拟土体施工中受扰动过程;再对其做无侧限抗压试验测应力应变值,分析含水率在相同扰动下,如何影响土体触变强度恢复规律。结果显示:在外界扰动时间相同时,土体含水率越高其受扰动程度越大;在静置时间相同的条件下,强度恢复程度与其含水率呈负相关。探究了土体含水率对其扰动程度和强度恢复之间的相关关系,为进一步研究含水率不同时土体力学性质影响规律提供一定的参考。     

水泥土拉压强度变化规律

以扬州地区典型的砂土、粉土和黏土为对象,利用自制的试验装置进行水泥土抗拉强度试验,研究不同土质水泥土拉压强度变化规律,分析了影响因素,提出典型水泥土拉压强度的经验换算公式.试验结果表明:随着水泥掺入比的增加,水泥土的抗拉强度显著提高;水泥土抗拉强度随龄期变化规律与抗压强度基本一致,即随龄期增长而增大,早期砂土水泥土强度增长速率最快,其次是粉土和黏土水泥土,且砂土水泥土抗拉强度在不同阶段均显著高于粉土水泥土和黏土水泥土;砂土和粉土水泥土的最小拉压强度比值约为0.12,黏土水泥土最小拉压强度比值达0.16,远大于建筑基坑支护技术规程中的0.06,表明扬州地区水泥土拉压强度换算比值相对于规范限值可适当提高.     

颗粒排列角度对砂土剪切特性的影响试验

为了探讨不同砂土颗粒排列角度可能引起砂土剪切特性变化这一工程问题,选取日本标准砂（丰浦砂）土样开展相关研究。通过可以改变砂土颗粒排列角度的特殊矩形容器来实现不同砂土颗粒排列角度的设置,并采用真空预压方式制备试验土样;利用全自动单剪直剪仪进行直剪试验,并采用不同的竖向压力模拟不同深度土层所受上覆土层的压力,探究不同砂土颗粒排列角度和不同上覆土层深度砂土剪切特性的变化规律。试验结果表明：对于排水条件下的饱和砂土,随着砂土颗粒排列角度与竖向压力的增大,砂土的抗剪强度逐渐增大,当砂土颗粒角度从0°增大至90°时,其抗剪强度增大了14%左右,当竖向压力由100kPa增大到300kPa时,其抗剪强度增大了11%;砂土颗粒排列角度的变化对砂土剪切模量的影响较小,但竖向压力越大砂土剪切模量越大;砂土抗剪强度达到峰值强度后会有一定的强度衰减,随着砂土颗粒排列角度的增大,砂土抗剪强度衰减率略有增大,而不同竖向压力时砂土抗剪强度衰减率基本保持不变。     

排水板施工对软黏土扰动的现场试验研究

通过软黏土地基上塑料排水板施工过程的孔隙水压力观测及现场十字板强度试验,研究了排水板施工前后地基土体孔隙水压力增长和消散的规律,并且从软黏土地基的有效应力变化和结构扰动等方面分析了土体强度损失及恢复过程.结果表明:单根排水板施工引起的孔隙水压力增长较小,仅对表层孔隙水压力影响大;板群的施工对4 m范围内土体孔隙水压力的增长有叠加效应;排水板施工一方面使软土地基内的孔隙水压力增长,有效应力减小,导致软土强度的降低,另一方面使地基软土结构发生破坏而引起软土强度降低;孔隙水压力的增长引起的地基土强度损失恢复较快,而结构扰动引起的强度损失恢复较慢.     

循环荷载下天津软黏土不排水强度弱化模型研究及应用

波浪等循环荷载作用下,饱和软黏土产生超孔隙水压力,土体强度弱化,导致地基承载力和防波堤等近海结构稳定性降低.基于土体强度弱化的原理,建立一种表示土体不排水强度在不同动应力水平下随循环荷载作用次数变化的强度弱化模型.模型通过建立软黏土不排水强度与孔隙水压力增长规律的关系,表示出软黏土不排水强度弱化的具体过程.在有限元软件ABAQUS上进行二次开发,对天津港防波堤地基软黏土的动、静三轴试验进行数值模拟运算,并与试验数据对比.结果表明,文中建立的强度弱化模型简单准确,能够较好地表示土体不排水强度弱化过程.将模型应用到波浪荷载作用下部分回填换砂处理的软土地基上沉箱结构进行沉降变形分析,并与未考虑土体强度弱化的静力、拟静力有限元分析结果进行对比,研究了强度弱化对结构沉降变形的影响.     

开采扰动土体微观结构变异规律

以开采扰动土体作为研究对象,进行室内模拟试验。采用KH-3000VD数字式三维视频显微系统,采集不同扰动状态下土体的微观图像,研究开采扰动对地基土体微观结构参数的影响规律。研究结果表明:土体在侧向卸载扰动条件下,颗粒分布分维随着侧向卸载扰动程度的不断增大而有所减小,并且颗粒分布分维数变化程度并不大;孔隙比随着侧向卸载扰动程度的增加有所增大,且孔隙比变化较小;土体在侧向加载扰动条件下,颗粒分布分维随着侧向加载扰动程度增大而减小;孔隙比随着侧向加载扰动程度的增大有所增大,且孔隙比变化程度较大。     

三峡库区典型消落带土壤粒径分布及分形特征

为揭示三峡库区典型消落带土壤的独特性,通过野外调查和实验室定量分析,研究了消落带典型区阶地土壤粒径分布和分形特征。结果表明：该典型消落带土壤分形维数在2.80左右;共有3种质地的土壤,分别是壤质黏土、粉砂质黏土、黏壤土,两种黏土的分形维数不存在显著差异,黏土和壤土的分形维数差异显著且分形维数以黏土的较大。土壤粒径随高程增加表现为由尖峰胖尾分布向尖峰分布变化,在降水和江水的双重作用下,较高高程处小颗粒土粒含量较低,而较低高程处小颗粒土粒含量较高。淹水年限为3 a和1 a的不同植被类型下消落带土壤分形维数不存在显著差异。     

基于分形理论的海相固化土强度劣化分析

为了对海相固化土的劣化机理进行更深入的研究,采用Python+OpenCV图像处理软件对不同固化类型、不同侵蚀时间的海相固化土扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM) 像进行处理和数据提取,在考虑图片亮度差异影响的基础上,引入分形理论定量分析固化土微观颗粒的变化规律,同时结合无侧限抗压强度试验结果,建立了海相固化土微观颗粒结构变化与宏观力学性能之间的关系。研究结果表明:(1)不同SEM图像由于亮度的差异会对研究结果产生影响,在进行二值化处理时可通过控制其整体像素量的方法减小误差;(2)受海水侵蚀的固化土其微观颗粒变化规律具有分形特点,对于水泥固化土(CS)和掺激发剂的钢渣粉+水泥固化土(A-SSP-CS)随着侵蚀时间的延长,其微观颗粒分形维数逐渐降低,而对于钢渣粉+水泥固化土(SSP-CS)其微观颗粒分形维数则随着侵蚀时间的延长而逐渐增大;(3)对于CS和A-SSP-CS其无侧限抗压强度(unconfined compression strength,UCS)会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐降低,其微观颗粒分形维数也在逐渐降低,对于SSP-CS其UCS会随着海水侵蚀时间的延长而逐渐增强,其颗粒分形维数也逐渐增大。     

全尾砂膏体搅拌剪切过程的触变性

膏体触变性是一种复杂的流变现象,涉及到膏体的搅拌制备、管道输送、采场流动等多方面,但是对膏体的触变性机理目前还缺乏统一的认识,对全尾砂膏体处置技术中出现的各种与触变性相关现象还难以解释。针对全尾砂膏体搅拌剪切过程中的触变行为,对某尾矿全尾砂膏体在不同条件下进行流变测试,研究全尾砂粒级、膏体中固相质量分数、水泥添加量、静置时间等因素对膏体触变的影响规律,分析全尾砂膏体触变行为及其对全尾砂膏体稳定性能的影响。研究结果表明,全尾砂颗粒以三维网状结构弥散于浆体空间,其触变性与屈服应力及膏体料浆稳定性相关,受到料浆中超细成分、灰砂比、固相质量分数等影响,膏体触变特征可划分为剪切破坏及静置恢复两个过程,其流变特性具有随时间而变化的特点。     

考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

赣南花岗岩残积土的抗剪强度及其影响因素

为研究赣南花岗岩残积土抗剪强度影响因素,采用X射线粉晶衍射和扫描电镜等方法对赣南地区的黑云母二长花岗岩残积土和黑云母花岗岩残积土的矿物成分及微观结构进行了分析,并通过三轴固结不排水剪切试验对2类花岗岩残积土的原状样与重塑样的抗剪强度进行了研究。结果表明:赣南花岗岩残积土矿物成分主要为石英矿物和高岭石、伊利石等黏土矿物,原生结构强度明显,原状样的抗剪强度高于重塑样;各围压下原状样和重塑样的应力-应变关系均呈应变-硬化型,表现为塑性破坏;受孔隙度大和粗颗粒多的影响,孔压-应变关系在低围压下表现为先剪缩后剪胀,在高围压下始终表现为剪缩;其内摩擦角受粗颗粒含量影响明显,黏聚力受细颗粒含量影响明显。     

植被混凝土基材2中草本植物根-土复合体抗剪强度与根系分形特征研究

植物根系的固土效应是目前水土保持领域研究的热点问题.通过种植狗牙根和紫花苜蓿2种草本植物,现场取根样分析了根系的分形特征,并进行了直剪试验.试验结果表明：根系对植被混凝土抗剪强度有增强作用,并且根-土复合体抗剪强度的增幅与根系分形特征存在显著的关系,即根-土复合体抗剪强度增幅随根系分形维数增加呈现出先增加后减少的趋势.     

半固态AlSi6Mg2铝合金循环剪切变形下的触变行为

在Couette型同轴圆桶流变仪上,采用滞后环工艺研究了半固态AlSi6Mg2铝合金浆料的触变行为.实验结果表明:半固态AlSi6Mg2铝合金浆料在循环剪切变形下,静置时间越长、剪切速率到达最大值所用时间越短、固相分数越大、最大剪切速率越大,则合金浆料τ-γ,滞后环所包围区域面积越大,合金浆料的触变性越强.