变质岩路堤湿化变形试验研究

为研究变质软岩填料路堤湿化变形规律,通过室内大比例尺路堤湿化变形模型试验,分析了秦岭山区糜棱岩化条带状粉砂质千枚岩湿化与时间的变形规律及湿化前后的变形量,并预测现场9．6m高的变质软岩填料路堤最大湿化沉降量;基于湿化变形的基本原理,编写了采用单线法进行路堤湿化变形有限元分析程序,并对变质软岩填料路堤进行湿化变形有限元分析,进一步与室内模型试验作对比分析。研究结果表明：预估现场高为9．6m变质软岩填料路堤最大湿化沉降量为6．3cm,符合公路路基设计规范关于路基工后沉降量小于10cm的要求。有限元计算结果与试验实测值较吻合,对秦岭山区软岩路基的设计、施工与质量控制起到一定借鉴作用。     

行车荷载作用下粉土路基的永久变形

为探讨行车条件下沥青路面粉土路基的永久变形规律,首先依据弹性层状体系理论计算不同路面结构类型、不同车辆轴质量下,沥青路面路基的竖向附加应力分布特征;然后通过动三轴试验,分析了粉土路基土在重复荷载作用下的累积塑性应变与动应力大小、土体物理状态的关系,并建立粉土路基土的循环累积塑性应变预测模型;基于上述理论分析和试验结果,探讨行车荷载作用下粉土路基的永久变形.研究表明:路基永久变形随轴载作用次数增加而逐渐增大,但当作用次数超过1×106次,增大速率逐渐减缓;压实度对粉土路基的永久变形影响较大,当路基压实度较低时,提高压实度、增加基层厚度或增大基层模量均能显著减小路基的永久变形,但当压实度高于93%,不同行车荷载、不同路面结构的路基永久变形差别减小.     

路用红砂岩碎石土湿化变形特性试验

针对湿热地区红砂岩碎石土用作路基填料易发生湿化崩解,导致路基刚度软化及其耐久性能降低的问题,采用自行研制的大型干湿循环压缩剪切仪,开展不浸水条件与反复浸水下红砂岩碎石土的一维大型压缩试验,揭示红砂岩填料在干湿循环条件下的湿化压缩变形规律。研究结果表明:湿化变形量随浸水次数增加而增加,压缩模量在前2次干湿循环过程中衰减幅度较大,第3次后逐渐趋于稳定;地基土附加湿化变形量随浸水时间增加而增大,变形模量随含水率增加而减小。试验结果可为红砂岩填筑路基的安全施工及其长期沉降预测提供依据。     

公路路基粉土工程特性试验研究

为研究公路路基粉土的工程力学特性,评价粉土路基的稳定性,通过室内击实试验、渗透试验、三轴试验和微观结构分析,分析粉土作为公路路基填料的工程力学性质,对比分析不同击实功作用下粉土的干密度特性,探讨压实度和孔隙比之间的变化规律以及不间级配粉土的压实性能,研究不同压实度粉土的渗透特性及其力学效应,阐述不同击实度的粉_十微观结构排列形式.研究结果表明:在公路路基填土压实过程中,对于粉土,可采用现行重型击实标准,但压实标准偏低;路基填土的渗透系数随着压实度的增大而呈非线性减小;随着压实度增加,粉土填充孔隙的效果较差.     

软岩填料湿化变形规律

分别对风干和饱和状态软岩填料进行了中型三轴压缩试验,得到了不同围压条件材料的变形规律。采用双线法,以同一轴向偏应力下风干及饱和状态材料的应变差值作为其湿化变形,主要分析了围压对其变化规律的影响,得到了以下规律:①相对于风干状态,围压对饱和状态填料变形规律影响更大;②湿化变形发展分为两个阶段,以湿化变形发展到临界值为分界,后一阶段湿化变形显著增大;③在湿化变形发展到临界值之前的初始阶段中,围压不是其主要影响因素,第二阶段中围压对其影响明显;④给出了湿化变形分析回归公式并进行了验证。     

粗粒土路堤填料路用性能及其循环动应力试验

为了研究粗粒土路堤在动力荷载及雨水湿化作用下的路用性能,以粗粒土为研究对象,开展室内常规物理力学试验,分析压实度、干密度以及含水率对粗粒土填料回弹模量的影响;利用大型动三轴试验仪研究不同压实度和围压条件下轴载作用次数与动态回弹模量之间的关系,以压实度和含水率为条件变量对粗粒土试件进行永久变形试验,探讨循环动应力作用下粗粒土试件轴向累计轴向应变的发展规律。试验结果表明:压实度和含水率对粗粒土的物理力学特性影响较大,但对干密度影响较小;试件累计轴向应变随着压实度增大而减小,当压实度为90%时,试验前期累计轴向应变增加幅度较小,当累计轴载次数达到1 000时,累计轴向应变急剧增加;累计轴向应变随着含水率的增加而增大,并随着压实度的增大而减小;粗粒土随着轴载次数的增加经历了稳定、临界和破坏3种状态,其中压实度为90%的试件表现较为明显;粗粒土路堤填料的动弹性模量随着轴载次数的增加而减小,衰减速率逐渐减小,最终趋于平稳。     

预崩解炭质泥岩路用性能及其基于三轴CT试验的力学特性

为研究预崩解炭质泥岩的路用性能及其在三轴应力条件下的力学特征,利用室内基本物理力学实验与三轴CT同步扫描实验对其进行试验研究。研究结果表明:炭质泥岩矿物组成主要为伊利石、石英、高岭石,压实度是控制回弹模量的主要因素,具有与土相似的性质,不同工点所取试样具有不同的CBR;试件压实度越高,峰值强度越大,偏应力陡增段CT扫描层CT数增大速率比应力应变曲线平缓段的大,表明试验前期试件密度增大速率比试验后期的大;试验前,试件具有较多细小孔洞及裂纹,密度存在较大差异,随着试验的进行,密度差异性降低,炭质泥岩颗粒在围压及偏应力的作用下存在挤密、错动、融合的现象。     

长期降雨对路堤填土变形和压实度影响分析

针对潮湿多雨地区典型路基填土,在京台高速公路高液限路堤填土试验研究的基础上,选取典型断面利用Geo Studio有限元软件开展数值模拟研究,考虑非饱和路堤填土的应力和渗流耦合进行固结分析,研究在长期降雨工况下路基沉降变形规律,进而分析长期降雨对变形和压实度的影响规律以及压实度与路基沉降之间的关系。研究表明:对于不同含水率填土路堤,无论是连续施工和间歇施工,竣工期的沉降量占了总沉降量的绝大部分,竣工时和沉降稳定后路堤的最大沉降量都随含水率的增大而增大。当遇长期降雨时,竣工和沉降稳定时路堤的沉降量都比无降雨时大;长期降雨情况下路堤沉降稳定时压实度增量比无降雨时大。     

绢云母片岩粗粒料路基压实质量检测方法及其控制标准

绢云母片岩粗粒料作为路基填料,压实质量非常难以控制,压实度法、沉降差法等传统质量控制方法均不适用。借鉴铁路路基压实质量检测中的经验,引入动态变形模量Evd和地基系数K30指标对绢云母片岩粗粒料路基压实质量进行现场试验测试。结果表明,动态变形模量Evd和地基系数K30之间存在良好的相关性,可适用于绢云母片岩粗粒料填料压实质量控制。通过试验结果分析以及与相关资料类比,给出了绢云母片岩粗粒料压实质量控制标准。     

城际铁路黄土路基填料室内力学控制标准

为优选路基填料,保证施工后铁路路基力学强度满足相关规范要求,通过现场地基系数K30试验建立K30与压实度、含水率的关系,取现场土样在相同压实度与含水率条件下成型室内试件,并通过CBR试验测定相应的浸水CBR0、非浸水CBR1,从而建立现场地基系数K30与室内CBR的经验公式,并基于规范对现场填料要求提出室内力学控制标准。结果表明：随着压实度的增加,K30、CBR0与CBR1均线性增加;随着含水率的增加,K30与CBR1线性增加,而CBR0呈减小趋势;CBR0与K30相关性较差,而CBR1与K30具有良好的线性关系,K30=1.91CBR1+35,R²=0.93。对不同铁路等级、设计速度与结构层位的路基填料,可采用室内非浸水CBR作为填料预选的力学控制标准。     

承压破碎煤矸石力学性能研究

为了研究煤矸石作为路基填筑材料时的力学性能,进行了标准煤矸石的单轴压缩试验、变角剪切试验和劈裂试验,以及破碎煤矸石的压实试验。测试得到了煤矸石的抗压强度、内聚力、内摩擦角和抗拉强度等基本力学性能指标,还得到了5种Talbol幂指数下,承压破碎煤矸石的应力-应变曲线。研究表明:(1)煤矸石的拉压性能差别较大,抗拉强度是抗压强度的8倍;(2)破碎煤矸石压实过程中,应力呈先缓慢增大后快速增大的变化规律;(3)随着Talbol幂指数的减小,低应力水平时试样的变形量较大,高应力水平时试样的变形量较小。研究结果可为煤矸石作为路基填筑材料的推广应用提供试验依据和理论参考。     

三明高液限土路基压实标准分析

通过试验测定了三明高速公路典型高液限土样在不同含水率情况下的重型击实密度、泡水前后的强度和水稳性;分析了土样干密度、密实度、浸水CBR强度与含水量之间的关系.试验结果表明:在含水率为25%～32%范围内进行该高液限土路基的填筑压实,可以取得较高的路基强度和水稳定性;综合考虑路基的压实度和浸水CBR强度,三明高液限土在93区填筑的质量控制标准为含水率介于25%～30%之间,压实度≥93%.     

粘性土的波动传播特性分析

为研究剪切波在细粒土中的传播特性,针对不同含水率的粘土试件进行了室内重型击实试验,并测其剪切波速值。大量试验结果表明：剪切波速与干密度和含水率有很好的相关性,同时分析了干密度和孔隙水对剪切波速的影响机理。研究结果为剪切波速测试分析技术评价压实质量提供参考。     

机场高填方压实土的强度试验

采用原位直剪试验、室内直剪试验等测试手段，运用最小二乘法、优定斜率法等数理统计方法，对机场高填方压实土的抗剪强度特性进行了分析．试验结果表明，对于大型复杂的场区，应采用多种试验方法来综合确定强度参数；水对填土的抗剪强度影响相当大，含水率越大，强度值降低越多；高填方土体应注意高应力作用下抗剪强度的变化；压实度影响填筑体的强度高低，但压实度λc与强度指标C和Ф的定量关系有待进一步研究．     

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。     

基于浸水载荷试验的粗粒填土地基工程特性研究

以贵州省凯里市某建筑场地的大区域粗粒填土地基土为例,对填土的物源组成、粒度级配、最大干密度、最优含水率、压实度、密实度等物理力学指标进行了室内实验和原位测试研究的基础上,选择3个代表性试验点开展了初始浸水压力为200 k Pa的浸水载荷试验研究。研究发现粗粒填土地基浸水载荷试验的荷载与沉降关系曲线表现出四个不同变形特征的变形阶段,即细颗粒压缩变形阶段、细颗粒软化蠕变变形阶段、粗颗粒压缩变形阶段和粗颗粒剪切滑移变形阶段。结合填土地基的粒度组成和结构特征,分析了各变形阶段对应的内在变形机理。研究认为,揭示粗粒填土地基的变形机理对建筑物地基采用变形控制设计具有重要的指导意义,有利于克服填土地基上因填土不均匀性造成建筑物不均匀沉降的传统难题。     

高液限粘土压实性能的试验

通过室内试验,分析高液限粘土的压实性能和最佳压实状态,结合路基工艺实验成果,提出直接利用高液限粘土修筑公路路基的质量控制标准.以福建厦门集美大道高液限粘土为例,经室内试验和现场工艺试验系统分析认为,浸水加利福尼亚承载比(CBR)大于3,只适用于下路堤的填筑,其压实度标准K≥94%.按6种击实功组合,对不同含水量的高液限粘土进行了系列化浸水CBR试验.结果表明,在最佳压实状态下,随着水质量分数的逐渐增大,所采用的击实功宜相应减小,通过水的质量分数和击实功的适当控制,高液限粘土可用于拟建道路的下路堤填筑.     

滨海软黏土蠕变特性的三轴试验

为探讨天津滨海典型软黏土的蠕变特性,利用英国GDS动三轴试验系统,开展了考虑围压、加荷比以及排水条件等因素下的三轴蠕变试验研究,得到了不同条件下滨海软黏土的应力．应变．时间关系曲线．试验结果表明：天津滨海软黏土具有非线性蠕变特性,其蠕变变形演化特征受结构性制约,低围压条件下,蠕变等时曲线近似为线性,无明显的屈服特性;当围压较大时,蠕变等时曲线呈现折线特性;排水条件下的蠕变等时关系曲线比不排水条件下的非线性程度明显,排水条件下其体变性状总体上表现为剪缩,蠕变变形速率和变形量均低于不排水条件;不排水条件下软黏土的初始蠕变变形速率和变形量与围压和加荷比有关,相同偏应力水平下,固结压力越大,初始蠕变速率越大,达到稳定蠕变阶段的时间越短,蠕变变形量越小;初始固结压力一致时,加荷比越大瞬时蠕变速率越大。破坏应力值越小．     

干湿循环作用下尾矿砂的强度特性试验研究

以湖南省某铅锌矿山尾矿库为研究对象,将取回尾矿重塑后进行6次干湿循环过程,并将经历干湿循环后的尾矿进行剪切实验,探讨反复干湿作用对尾矿力学特性的影响.结果表明:经过干湿循环作用后的尾矿,其应力—应变关系曲线发生了不可逆转的变化;通过对应力—应变关系曲线的分析得出,试样的偏应力峰值随着干湿循环次数的递增而变大,但经历过三次干湿循环作用后其数值趋于稳定;同时经历多次干湿循环尾矿的残余偏应力较未经历干湿循环尾矿提高近31.60%,其破坏后承载能力明显增强.