两种K0固结土样的强度比及其各向异性

K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.     

原状与重塑红黏土强度变化机理

为了研究红黏土强度特性及其影响机理,对不同法向应力作用下的原状土样和重塑土样进行了直剪试验。采用扫描电子显微镜测试,对比分析原状土和重塑土颗粒单元间接触、连结状态、孔隙形态及分布等微观结构差异,揭示了土体微观结构对宏观力学性质的影响机理。研究结果表明:当法向应力σ小于临界应力时,原状土的剪应力τ高于重塑土;反之,原状土的τ低于重塑土。临界应力的大小取决于土体孔隙比,孔隙比越大,临界应力越大。原状土黏聚力高于重塑土,内摩擦角低于重塑土。重塑土与原状土力学性质存在明显差异,且差异性的大小取决于原状土微观结构性能的好坏。提出了红黏土闭孔孔隙和开孔孔隙的概念,并将其用于红黏土抗剪强度的机理分析,具有一定的工程指导意义。     

两种状态的粘土热-化学-力学效应试验研究

原状土与重塑土具有不同的结构特征,于是表现出不同的力学性状．本文将这两种状态粘土浸泡不同溶液后进行试验研究,探讨不同温度环境下原状土和重塑土的力学效应．结果表明,浸泡不同溶液后原状土的抗剪强度发生了变化,当温度由40℃升到60℃,浸泡FeCl3土样粘聚力c由最大值降低,浸泡（FeCl3＋Na2S2O4）溶液的土样增幅较小;从内摩擦角φ来看,大于40℃后,浸泡FeCl3、FeCl3＋Na2S2O4溶液土样的内摩擦角妒增大．当温度为40℃时,土样的内摩擦角φ相差悬殊,其中未浸泡土样的内摩擦角φ最大,浸泡FeCl3土样的内摩擦角妒最小,而温度为60℃时,其大小相近．而重塑土浸泡不同溶液后其抗剪强度有以下特点：随外界温度变化,浸泡FeCl3溶液重塑土样的粘聚力c变化较大,40℃时粘聚力c最小,然后随温度升高,又不断增大;浸泡去离子水和CaCl2溶液后土样的粘聚力c变化趋势相似．浸泡FeCl3和CaCl2溶液后土样的内摩擦角φ随温度的变化趋势不同,FeCl3在40℃时最大,而CaCl2却最小,浸泡去离子水土样的内摩擦角φ变化不大．     

哈密弱-中膨胀性土微观结构研究

本文用孔结构仪对哈密弱-中性膨胀土原状试样、重塑试样和风干重塑试样,进行了微观结构对比试验,获得大量珍贵的膨胀土微观结构照片。对哈密膨胀土微观结构对比试验数据和照片分析研究可得:膨胀土的特殊微观结构可能是膨胀土膨胀特性的又一重要影响因素;不同干密度、含水率的重塑土样微观结构具有一定的规律,含水率越大、干密度越小,土样表面孔隙面积越大,孔隙越多,孔隙直径越大,孔隙直径分布越分散;原状样孔隙主要为0~0.1 mm的孔隙,重塑土大多为0~0.2 mm的以0.1 mm为峰值的孔隙。     

昔格达土的压缩特性和微观结构

为研究攀枝花昔格达土的压缩特性和微观结构特征,采用取得的1#、2#昔格达土样本分别制备原状样以及含水率为5％、10％、15％、20％的重塑样,共制备48个土样.通过X线衍射测定矿物成分,通过一维压缩试验研究昔格达半成岩在水和固结压力影响下的强度变化规律,通过扫描电子显微镜(SEM)探讨原状和重塑状颗粒的微观结构.结果 ...     

杭州湾浅层储气砂土的持水特性试验研究

杭州湾嘉甬跨海高铁大桥遇到的储气砂土是一类特殊的非饱和土,以往砂土类主要以重塑样进行持水特性试验,而实际工程中,原状样的结构性对持水特性具有显著影响。以杭州湾储气砂土为研究对象,基于压力板仪试验研究了不同初始孔隙比砂土原状样与重塑样的持水特性,对比分析Brooks-Corey模型、Van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型对砂土土-水特征曲线(soil water characteristics curve, SWCC)的适用性;利用等粒球状颗粒的不同排列方式分析了产生基质吸力差异的机理。结果表明:Van Genuchten模型更适用于描述和预测杭州湾储气砂土SWCC;对于相同孔隙比下的砂土原状样与重塑样,重塑样比原状样的失水斜率更小,但重塑样与原状样的进气值基本一致。原状砂土与重塑砂土不同的颗粒排列结构是造成其SWCC差异性的主要原因之一,重塑砂土比原状土具有更加均匀的孔隙分布,原状砂土结构性对SWCC的影响不可忽略,采用原状储气砂样的Van Genuchten模型可为实际工程提供更精准的预测和参考。     

玄武岩残积土的崩解性试验

论述了残积土的崩解性,并对两种不同风化程度下的玄武岩残积土进行了室内崩解试验,试验在原状土、烘干、风干三种条件下进行。试验结果表明,原状土样崩解速度较慢,风干土样崩解速度最快,烘干1h土样次之。同时,土样本身的矿物成分、颗粒大小、含水率等是影响土样崩解的重要因素,棕红色土样由于含有游离态氧化铁等因素,崩解速率大于黄褐色土样。     

超固结比对合肥硬黏土剪胀特性的影响研究

为了定量探讨超固结比(overconsolidation ratio, OCR)对合肥硬黏土剪胀性的影响，文章对合肥地区原状硬黏土进行三轴剪胀试验，并与重塑土试验结果进行对照；制备超固结比分别为1、2、4、8的重塑土进行三轴对比试验。结果表明：OCR为2.70～4.68的原状土，其最大体积剪胀率为1.1%～3.0%,在一定范围内，OCR与最大体积剪胀率呈抛物线关系；重塑土与同深度原状土相比，最大体积剪胀率降低33.3%～36.4%,且部分土样出现先剪缩后剪胀的现象；与原状土相比，OCR越大，重塑土的剪胀性降低程度越大，重塑土样的最大体积剪胀率降低5%～51%,在一定范围内，重塑土OCR与最大体积剪胀率之间存在较强线性关系。     

冻融循环对结构性黄土构度指标影响研究

为研究冻融循环对结构性黄土构度指标的影响,以山西阳曲一号隧道黄土为研究对象,基于综合结构势和构度概念为理论基础,对不同含水率黄土进行了不同冻融循环次数的无侧限抗压试验。试验表明:原状土样和重塑土样在含水率变大的过程中,单轴抗压强度均减小,且呈现出相同的变化趋势,而原状土样的无侧限单轴抗压强度均高于同含水率重塑土的无侧限单轴抗压强度,有着明显的结构强度。黄土的无侧限抗压强度和构度随着含水率和冻融循环次数的增加而减小的主要原因是由于黄土的结构性被土中水和冻融循环综合作用破坏的结果,该研究可为季节性黄土地区隧道建设提供科学依据。     

南阳膨胀土土水特征曲线试验研究

为研究南阳膨胀土土水特征曲线,采用美国Soil moisture公司生产的陶土板进气值为15 bar的压力板仪对原状样和重塑样进行了研究;其中原状样进行了不同高度或面积系列下的研究,重塑样进行了不同干密度或含水率系列下的研究;并采用控制变量法来得出结论。研究结果表明:1面积增加对原状试样的持水特性没有影响,但是高度对土水特征曲线的影响很大,高度增加使得在相同吸力下土样含水率增加,脱水难度增大;2对于重塑样,在相同干密度条件下,低吸力条件土样含水率随初始含水率的增加而增加,随着吸力的增加,从某一吸力值开始,含水率随吸力的增加而降低,初始含水率越高,这个值越低;3在相同的初始含水率条件下,低吸力条件干密度越低含水率越高,随着吸力增加,干密度越低,土样的含水率下降的越快,各试样的含水率开始接近,最后低干密度试样的含水率趋于一致;4考虑体积变化的影响对土水特征曲线进行修正并进行模型拟合,最后表明VG模型能够较好地模拟原状膨胀土的土水特征曲线。     

土的结构研究现状与展望

文章回顾了近年米各类土的结构的研究现状和成果.细粒土,特别是粘性土的微观结构最早得到重视和研究,并且实现了从定性研究到定量研究的飞跃.自然界广泛分布的碎石土,其物质组成和结构非常复杂,从"土石混合体"概念提出后,其结构性及工程特性的研究近几年开始成为一个新的热点.钙质结核土具有独特的物质组成和结构特性,应属于区域性特殊土,其工程地质学基础研究基本上还是一片空白.根据目前各类土的结构研究现状及学科发展趋势,文章提出了3个需要重点研究的内容:土的结构数字图像的获取、结构综合性定量化指标的建立及结构性本构模型的建立.     

基于扰动状态概念模型的饱和软粘土力学特性

基于扰动状态概念(DSC)理论，定义饱和软粘土的相对完整状态、完全调整状态及扰动函数，建立了饱和软粘土应力一应变关系的DSC模型．通过三轴固结不排水剪切试验，对上海地区典型软粘土的力学特性进行了分析，得到了软粘土在不同围压下的轴向应力、应变和孔压等参数之间的关系，并应用试验结果验证了饱和软粘土的DSC本构模型．结果表明，理论与试验结果较为吻合．     

广梧高速公路块状煤系土的物理力学特性

采用室内试验方法,对广东省云浮地区块状煤系土的物理力学性质进行研究,重点论述了块状煤系土抗剪强度的变化规律,建立了具有实用价值的经验性公式.研究结果表明含水率与强度关系密切,粘聚力受含水率影响较大,内摩擦角受含水率影响较小.通过室内试验和理论分析,为工程中合理利用煤系土提供借鉴依据.     

花岗岩风化残积粘性土动力特性的试验研究

模拟地震作用,对福建省泉州地区的原状花岗岩风化残积粘性土的动应力应变关系、动剪切模量和阻尼比进行了试验研究.研究结果表明:这种残积粘性土在地震荷载作用下的动应力应变关系也可以很好地用双曲线函数关系来表示.动剪切模量随周围有效压力的增加而增加,随孔隙比的增加而减小,可以用一个经验公式来表示.这种残积土的阻尼比较一般沉积粘性土为高,主要影响因素是土的颗粒形状、组成和动应变幅值.     

膨胀性泥岩抗剪强度与含水率相关性机理

为探讨膨胀性红层泥岩在不同含水率状态下抗剪强度的变化规律,分别对不同含水率的重塑样、黏土单矿物样、配土样进行直剪试验.依据抗剪强度参数值的变化规律及微结构特征对其相关性进行分析,得出以下结论:①重塑泥岩黏聚力随含水率的增加,呈先增大后减小的趋势;内摩擦角随含水率的增加呈非线性递减的趋势.②蒙脱石随含水率增加,抗剪强度呈先增大后减小的趋势,含水率在22％附近出现抗剪强度峰值;伊利石和绿泥石在含水率分别为18％和19％时,黏聚力出现峰值,而两类黏土矿物的内摩擦角受水的影响相对较小.③蒙脱石含量在30.42％时,基本体现该类矿物的抗剪特征;绿泥石含量达到18.3％时,对试样内摩擦角的主控作用相对较强.④孔隙数量越多,膨胀性相对减弱;结构越密实,胶结度越好,其黏聚力值相对增大.     

花岗岩残积土动剪切模量室内和原位试验研究

本文用室内共振柱试验和现场表面波频谱分析法,研究花岗岩残积土动剪切模量的性质,比较分析了花岗岩残积土原状土与重塑土、原状土与原位测试动剪切模量之间的差异。提出了原状土、重塑土和原位测试动剪切模量之间的相关关系。     

固结作用粘土与重塑土剪切破坏特性实验研究

实验材料和配比对模型实验规律影响很大,配制合理的强度参数和选取准确的材料配比是至关重要的。利用直剪实验装置,研究固结条件下黏土与重塑土剪切破坏特性,得到不同材料和配比试样剪切破坏特征及对剪切强度参数的影响规律,确定合理的抗剪强度参数材料配比,为进一步研究模型实验规律提供科学依据。     

各类土的动剪切模量和阻尼比的研究

土的动剪切模量和阻尼比是土动力学特性的重要参数,也是土层和地基地震反应分析中必备的动力参数。根据国内外土的动剪切模量和阻尼比的发展和研究现状,对比分析了确定土的动剪切模量和阻尼比的现场测试和实验室测试2种测试方法的优缺点,并分别对无黏性土、黏性土、其他类土以及重塑土的动剪切模量和阻尼比的国内外研究成果进行了总结和评述,指出了现有研究工作中有待解决和完善的问题,提出了今后的发展方向和研究设想。     

堆积体直剪试验颗粒流细观数值模拟研究

作为一种非均匀、非均质、多相体系的松散岩土介质,堆积体力学性质的研究颇受国内外众多学者关注和重视。以室内重塑样直剪试验结果为依据,可确定基于现场试验颗粒粒度累积曲线和三维颗粒离散元方法建立的堆积体直剪试验模型土石颗粒细观力学参数。在此基础上进行不同岩性、不同含石量的堆积体直剪试验模拟研究,结果表明:堆积体直剪试验剪切屈服面并非一个平面,而是存在一个带内变形以设计剪切平面为基准呈S形变化的剪切带,块石最大粒径越大剪切面影响范围越广,块石刚度越大剪切面则越粗糙;介质抗剪切强度特性在很大程度上受控于岩块的含量和岩性,块石和块石间的咬合力是造成介质内摩擦角较高的根源;在高围压下介质特性表现为应变硬化、低剪胀率,但不排除表现为剪缩的可能,而在低围压下则容易发生剪胀、软化现象,这与重塑样试验结果基本一致;颗粒摩擦系数与含石量呈二次抛物线递增关系,但剪切过程中应变能随摩擦能增加先升后降;黏聚力随基质颗粒刚度增加而提高,而随充填介质颗粒刚度增加而降低;数值试验与室内试验吻合程度较好表明,该方法可作为工程堆积体确定力学参数的有益补充。     

龙川县花岗岩浅表层抗剪强度试验对比研究

以广东龙川县花岗岩残积土层与全风化层为研究对象,采用现场便携式剪切和钻孔剪切原位试验,以及室内重塑样快剪试验,研究不同含水率条件下的抗剪强度。结果表明：花岗岩残积土层与全风化层的抗剪强度均随着含水率的增加而减小。残积土层现场原状样试验所得抗剪强度均高于室内重塑样,二者差异的主要因素为重塑样颗粒间不再具有较强的结构联接;全风化层原位试验所得内聚力大于室内试验,但两种试验内摩擦角近乎一致,造成原位与室内试验结果的差异不仅与重塑样较弱的结构联接有关,还由于剪切边界条件与应力状态不尽相同。花岗岩浅表层无论是残积土层还是全风化层,均具有较强的结构性,室内重塑样试验结果往往不能真实反映土体的抗剪强度,室内重塑土试验所得到的抗剪强度值偏低。