静力触探在海底土层工程性质评价中的应用研究

随着海底隧道建设、海岸带开发、港湾建设和其他海洋资源的开发,静力触探技术(CPT)作为原位测试技术的一种,在海洋工程地质勘查中发挥着越来越重要的作用。现场进行静力触探试验以及室内试验,分析某海上场址工程中土的物理、力学性质的特点,通过对比分析对土层的抗剪强度、灵敏度和超固结比(OCR)进行评价。CPT测试数据显示当地层发生变化时,锥尖阻力(qc)和孔隙水压力(fs)会发生较大变化。对于较硬的黏土层,静力触探结果可能出现较大误差,土性参数评价时需要予以剔除。使用CPT测试数据对该场址地基土不排水抗剪强度、灵敏度和超固结比(OCR)进行评价时,其各自参数分别为:Nkt取15,Ns取6以及k值取0.3时,CPT测得不排水抗剪强度、灵敏度和超固结比与室内试验吻合较好。     

西矿区深海稀软底质剪切强度和贯入阻力原位测试

为获得深海稀软底质的力学参数及其相关经验公式,采用原位测试的方法,基于十字板剪切和浅层静力触探试验,在东太平洋中国开辟区西矿区的深海稀软底质进行剪切强度和贯入阻力测试,获得41个测点的测量数据。测量结果表明:剪切强度和贯入阻力在峰值强度前随试验深度的增加而增大,峰值强度后小幅度降低,其峰值强度均出现在40～45 cm层,分别为11.8 kPa和100 kPa;0～8 cm层底质的抗剪性能和承压性能极差,无工程意义;14～20 cm层底质的抗剪性能和承压性能均匀,剪切强度从6 kPa缓慢降低至5.8 kPa,贯入阻力从46 kPa缓慢增加至50 kPa,可作为行走履带的剪切牵引层和持力层,履齿应全部或部分落在14～20 cm层,齿高至少应为6 cm,作用于履齿的剪切强度设计值为3～4 kPa,履带板下陷后的位置应在14 cm以下。建立的回归经验公式能客观反映底质的抗剪特性和承压特性,可为集矿机的设计尤其对行走履带和接地比压的确定提供理论依据。     

闽东地区滨海软土静力触探与十字板剪切试验成果相关性探讨

根据现场原位静力触探和十字板剪切试验成果表明,闽东地区滨海软土静力触探锥尖阻力qc值与不排水抗剪强度Cu值存在线性相关关系Cu=0.0481 qc＋0.0026,对实际施工具有重要的指导义意。     

强夯法在京福高速公路中的应用

强夯是通过夯锤下落产生的势能,使得一定深度范围的地基土挤密固结,增强地基土的整体强度。通过标准贯入试验与静力触探试验进行检测,测试结果达到设计要求。     

荆门压实弱膨胀土的排水抗剪强度

黏性土体的长期稳定性主要受排水抗剪强度控制.为深化对压实弱膨胀土峰值强度、完全软化强度、残余强度3种排水抗剪强度间量化关系的认知,以荆门弱膨胀土为研究对象,开展泥浆固结样的固结慢剪试验以获得完全软化强度,开展压实样的排水反复直接剪切试验以获得峰值强度与残余强度.在此基础上,获得了制样压实度、应力水平、剪切次数与剪切位移等因素对排水抗剪强度及剪切过程中体变行为的影响规律.结果表明:对于制样压实度95%的试样,峰值强度与完全软化强度的有效内摩擦角接近,约为20°;峰值强度有效黏聚力为18.4 k Pa,完全软化强度有效黏聚力为0;残余强度呈现出较强的非线性,可用Lade(2010)建议的幂函数形式抗剪强度公式描述.以上结果可为压实弱膨胀土长期稳定分析的抗剪强度参数选择提供参考.     

寻乌离子型稀土矿体抗剪强度特性试验研究

江西寻乌的离子型稀土矿体为属于粉土,是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡性土。研究该类矿体的抗剪强度计算方法,对于分析原地浸矿过程的边坡稳定具有重要意义。应用水土分合算理论,引入水压率的概念,从土的微观层面上分析水对矿体强度的影响,设计出一种室内测定水压率的试验装置。测定不同孔隙比下的水压率,采用GDS三轴仪测试总应力指标和有效指标,分别计算水土合算、水土分算和水土统一算法下稀土矿体的抗剪强度。试验研究结果表明:矿体孔隙比越大,水压率越大,饱和矿体的抗剪强度随着水压率的增大而减小;寻乌稀土矿体的水压率值为0.90~0.92;因而,采用水土统一算法计算得到的抗剪强度值与水土分算法的抗剪强度值更接近,与水土合算下的抗剪强度值相差较大。     

贯入阻力与无侧限抗压强度的关系研究

通过某工程贯入阻力实验和室内抗压强度实验的分析对比,发现两者存在相关关系,本文分析现有数据,得到7d龄期静力触探贯入阻力预算桩身28d龄期的无侧限抗压强度的公式。对水泥搅拌桩质量的检验方法提供了可靠的基础。     

基于孔压静力触探试验估算桩周土孔隙水压力

根据桩、锥在软黏土中贯入的特点,用小孔扩张理论模拟其贯入过程,推导出桩、锥贯入时产生的超静孔隙水压力解析式.基于该解析解,研究了贯入过程中桩和孔压静力触探探头在对应位置产生的孔隙水压力之间的理论关系.孔压静力触探试验成果、理论计算值与现场桩周孔隙水压力监测数据对比分析结果表明,利用孔压静力触探试验预估沉桩瞬时产生的孔压...     

岳阳地区典型黏性土地基抗剪强度指标经验公式研究

针对岳阳地区典型的黏性土地基,进行了不同排水条件下的直剪试验,获得了大量直剪强度指标试验数据．基于试验数据的整理,提出了抗剪强度指标归一化参数的概念及定义式;对不同条件下的归一化参数分析表明,影响该参数的主要因素是液性指数,并给出了4个归一化参数随液性指数的变化曲线和相应的经验公式．基于归一化参数及快剪强度指标,可计算出更耗时的固结快剪、固结慢剪抗剪强度指标．本文研究思路和经验公式可为岳阳地区典型黏性土地基抗剪强度指标的确定提供新的途径,该方法可推广至其它地区或其它类型地基土的抗剪强度指标的确定．     

静力触探与土工试验资料相关分析

本文就南京地区的工程地质勘察资料,根据基土塑性指数的大小.分两个区段进行相关分析,给出了南京地区的静力触探贯入阻力与地基土的压缩模量、容许承载力、液性指数之间的六个相关关系的经验公式、这对加快本地区的工程地质勘察及减少勘察费用等方面均有实用价值.     

一种测试海底泥流强度的新型全流动贯入仪

针对当前缺乏低强度、高含水率的海底泥流强度的有效测试技术这一现状,基于全流动的测量机制,开发了一种新型全流动贯入仪;通过对仪器构造和测力元件的全面改进,实现不排水剪切强度、不同扰动程度下残余强度等参数的有效测量.通过在100g离心模型实验和1g常规重力实验条件下的不排水剪切强度测试,验证了新型全流动贯入仪的可靠性和稳定性;将开发的新型全流动贯入仪应用于模拟细粒土海底滑坡形成的海底泥流的循环强度测试中,取得了较好的效果.     

剪切速率对黄土力学性质及邓肯 张参数的影响

为探究加载速率对原状黄土强度和变形特性及其邓肯-张模型参数的影响,采用SLB-1型三轴剪切渗透试验仪,开展原状黄土在不同围压和剪切速率下的不固结不排水三轴剪切试验,并通过微观试验验证其宏观力学性质。结果表明：在试验参数设定范围内,剪切速率对原状黄土的力学性能有显著影响,不同剪切速率下原状黄土的偏应力－应变关系基本符合双曲线关系;初始变形模量随围压的增大而增大,随剪切速率的增大呈现先增大后减小的规律,原状黄土的黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度与剪切速率之间存在明显的临界剪切速率转折点1.7 mm?min-1,此时各参数均达到最大值,无因次指数n无明显规律可循;当剪切速率小于此临界值时,黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度随着剪切速率的增大而增大,当超过剪切速率临界值时又有一定程度的降低,总体上呈现先增大后减小的规律,而内摩擦角随着剪切速率的增大而逐渐增大且增大幅度甚微;试样的偏应力－应变曲线无明显的峰值点,呈应变硬化型;通过拟合曲线,得到了原状黄土试样的抗剪强度指标和破坏强度与不同剪切速率之间的拟合公式,以期更好地研究剪切速率的变化对西宁原状黄土力学性能的影响。     

钙质结核土及其大型直剪试验研究

淮北平原钙质结核土是一种区域性特殊土,其工程地质性质领域的研究基本处于空白状态。其力学特性研究的开展,受到钙质结核的限制,传统小型试样的室内试验制样困难,甚至根本无法开展试验。文章采取和制作了多组钙质结核土原状和重塑土样,进行了大型直接剪切试验;分析了原状钙质结核土的级配特征,获得了原状土样的强度指标,并根据重塑土样的试验研究了土体c、φ值之间的变化关系。     

浇注式沥青混合料抗剪强度及标准研究

采用单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验分析了加载速率、油石比、温度、级配类型及沥青种类对浇注式沥青混合料的抗剪强度的影响.通过有限元数值计算获得钢桥面铺装结构中浇注式沥青混合料的抗剪强度参数,绘制出不同荷载作用下的混合料抗剪强度标准曲线,并结合试验对混合料抗剪强度指标进行了验证.研究表明,由于自身材料组成特点,浇注式沥青混合料抗剪强度参数在不同因素影响下呈现一定的特殊变化规律,虽然浇注式沥青混合料满足荷载条件下的抗剪强度要求,但黏聚力不足会引起混合料剪切流动变形.在浇注式沥青铺装设计中,分析因为考虑抗剪强度不足引起混合料剪切流动变形时需同时考虑混合料黏聚力和摩擦角.     

三维编织复合材料抗侵彻性能--准静态侵彻实验与弹道侵彻有限元计算的对比

用钢制圆柱锥体对四步法三维编织芳纶／环氧复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试，得到准静态侵彻载荷一位移曲线，并由此计算得到侵彻功一位移曲线。在对复合材料侵彻破坏的细观观测中发现，复合材料主要以拉伸断裂方式为主并在受侵彻面伴有压缩和剪切破坏。由于弹道侵彻破坏很难测量侵彻过程中的侵彻功随侵彻位移的变化，这里用有限元程序LS—DYNA960并结合由准静态得到的破坏判据、复合材料力学性质常数模拟动态侵彻，对比准静态侵彻功一位移曲线和弹道侵彻模拟曲线，两者有较好的一致性，表明用该类复合材料的准静态侵彻性能模拟弹道侵彻性能有一定的可行性。     

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。     

饱和黏土剪切变形与强度特性试验研究

针对由真空抽吸制样技术制备的饱和重塑黏土,在0.000 2～0.1 mm/s剪切速率范围内.进行了多组应变控制的UU和CU三轴剪切试验,通过对比试验系统地探讨了围压和剪切速率对饱和黏土的应力-应变关系及其强度特性的影响.试验结果表明,饱和黏土的应力-应变关系在低剪切速率下发生应变强化.而在高剪切速率下出现峰值强度和应变软化,不排水强度随剪切速率的增加而增大,增长幅度可达70%.但当应变超过10%以后的最终残余强度趋于相等.同时试验还发现.在UU试验条件下黏土应力-应变关系与强度特性不受围压的影响,而受剪切速率的影响较为显著.通过归一化.建议了不排水强度与剪切速率之间的线性拟合公式.在确定拟合参数以后.在一定的剪切速率范围内可以同时估计UU和CU试验条件下各剪切速率下的强度.     

不排气条件下低渗透岩石力学特性试验

以低渗透致密红砂岩为研究对象,开展了不同围压和孔隙气压下的常规三轴不排气试验,分析了不同应力路径下,围压与孔隙气压对岩石力学特性的影响。试验结果表明：围压对砂岩具有强化作用;随着围压增大,抗压强度与延性明显增大,多呈现剪切破坏形式;孔隙气压使砂岩的抗压强度降低,脆性提高,砂岩内部张力增大,对砂岩内部连续结构产生破坏,易产生劈裂破坏面。     

细颗粒含量对海洋性土的力学性能影响规律研究

通过制备重塑土样,进行一系列的三轴固结不排水剪试验、一维固结压缩试验和渗透试验,揭示了小于0.075 mm粒径的砂含量以及伊利石土含量对于海洋土的力学性能的影响规律。实验结果表明:砂土样的应力应变曲线都呈应变软化型,土样不排水剪切强度、残余强度与细颗粒含量有较强的相关性;对于加伊利土土样,伊利土含量为10%是土样的强度性质临界值,当其小于10%时,土样性质主要由砂土决定,呈现应变软化特性;当伊利土含量大于临界值(10%)时,土样性质由伊利土含量主导,呈现应变塑性硬化特性;土样压缩性质和渗透性质与细颗粒含量均有较强的相关性:随着细颗粒含量的增加,土样压缩模量E_s和渗透系数K均减小。研究结论为海洋桩基等工程的设计提供了参考。     

不同应力历史条件下软黏土强度时效特性

采用恒定剪切速率的室内试验,对经历不同应力历史的天然软黏土的不排水强度时效特性进行了研究,探讨了软黏土不排水强度的时效特性、有效应力路径、不同应力历史的影响和软黏土应变速率变化对不排水强度的影响规律和影响程度.为了消除土体各向异性对试验结果的影响,对同一土样采用了变剪切速率的试验方法.土样在剪切前,采用了不同应力路径进行固结.试验结果表明,在三轴压缩条件下,剪切速率每提高10倍,不排水抗剪强度平均提高9.7%;三轴拉伸条件下,剪切速率每提高10倍,不排水抗剪强度平均提高7.2%.