黏性土无侧限抗压试验颗粒流软件(PFC)模拟的微观分析

无侧限抗压试验在研究黏性土的力学性质和破坏形态方面有着重要的作用,现从微观方面出发利用颗粒流中的clump单元来模拟黏性土无侧限抗压试验的基本颗粒和"柔性边界"。结果表明初始孔隙比、摩擦系数、颗粒间的刚度和黏聚力都会对黏性土的力学性质和试样内部颗粒间粘结个数及排列方向的变化还有试样剪切滑移带的形态和相关内力变化产生显著的影响。     

纳米纤维素材料加固土遗址初探

探讨纳米纤维素加固土遗址的可行性,将羧基改性的纳米晶纤维素(CNC)和纳米纤丝化纤维素(NFC)分别以滴渗或拌和的方式加固遗址土试样,通过不同龄期下的无侧限抗压强度试验、声波测速、水滴入渗试验和崩解试验,评估了加固试样的力学性质、固化龄期、斥水性和耐水性能.结果表明:2种材料均能在较小的掺量下适度的提高遗址土的力学强度, NFC在拌合加固中效果明显,CNC更适用于滴渗加固.声波测速试验反映了各加固试样的强度增长规律,与无侧限抗压强度较吻合.经CNC滴渗的试样斥水性有所提高,崩解速率较未加固试样降低近50%.扫描电子显微镜图像揭示了纳米纤维素与土颗粒间的胶结形态, NFC拌和样与CNC滴渗样孔隙间表现为明显的非晶相的凝絮状胶结,孔隙度大大减小, CNC拌和样胶结物凝聚现象不显著.     

基于颗粒流离散元的粘性土三轴剪切试验数值模拟

为了研究粘性土体的工程力学性质,本文通过对粘性试样进行室内三轴固结排水试验,得到了试样土体的应力—应变关系曲线以及强度指标,基于颗粒流离散元法的原理,利用PFC3D软件建立三轴试样模型,并设定颗粒间的接触为接触黏结模型,通过颗粒流数值试验对细观参数进行标定,从细观角度对粘性土的工程力学特性做了一定的研究。对比了不同围压下数值试验与室内试验的应力应变关系曲线,得到了较好的模拟效果。分析细观参数的变化对粘性土的应力—应变关系曲线的影响,得出边界条件、孔隙率、粘结强度、摩擦系数、接触刚度等细观参数的取值对粘性土的宏观力学性质有着显著的影响并对影响规律做了探讨,为今后的三轴试验颗粒流数值模拟提供了有价值的参考。     

固化淤泥土的力学特性试验研究

淤泥土具有高含水率,高压缩性,强度低等特点,工程建设中容易产生不均匀沉降等危险。为改善淤泥类土的力学性质,实现淤泥资源利用,选取工业矿渣为固化材料,以硅酸钠和氯化钙为激发剂,对淤泥土进行改良。通过开展无侧限抗压试验,分析矿渣、硅酸钠、氯化钙掺量和龄期变化对试样力学性能的影响。结果表明：矿渣在激发剂的作用下能显著提高淤泥土的强度,其强度随矿渣掺量近似呈线性增长的趋势。硅酸钠对矿渣的激发效果明显优于氯化钙,其临界掺量为9%;氯化钙对强度并无明显增长,甚至表现出负面效应。基于试验数据建立固化淤泥土强度预测模型,可以对固化淤泥土的无侧限抗压强度进行准确预测。研究成果为矿渣固化淤泥土的工程应用提供试验基础。     

土体污染对水泥土力学性质的影响

为了研究污染对土体性质和水泥土力学特性的影响,采用室内模拟试验,探讨了自然土在遭受不同污染源污染土体性质的变化,对比分析了由自然土和污染土配制成的水泥土在不同龄期的外观特征、无侧限抗压强度,得到土的塑性指数随污染源和含量的变化规律,及各种条件下水泥土试块表观变化现象、破裂形态和无侧限抗压强度曲线．试验结果和分析表明,污染物的种类和含量对土的塑性指数和水泥土强度有重要影响,硫酸污染土配制的水泥污染土抗压强度发生了变化,特别是在高含量条件下,强度折减显著,统计得出水泥土抗压强度与水泥污染土抗压强度间的环境影响系数,对污染土条件下进行水泥土应用提供了一定的拳孝依据．     

废弃轮胎橡胶颗粒混合土无侧限抗压强度试验研究

为了分析废弃轮胎橡胶颗粒混合土(RST混合土)的工程特性,采用无侧限抗压强度试验对RST混合土的无侧限抗压强度进行研究。首先,对组成RST混合土的原材料的物理特性进行分析,然后,进行RST混合土试样的配比方案设计和制备方法研究,进而采用无侧限抗压强度试验,研究养护龄期、胶粒土比、灰土比以及水土比对RST混合土无侧限抗压强度的影响规律。研究结果表明:在28 d的养护龄期内,RST混合土的无侧限抗压强度随养护龄期的延长而增大,且灰土比约为10%的RST混合土试样的无侧限抗压强度对养护龄期尤为敏感;RST混合土的无侧限抗压强度还随胶粒土比的增大而减小,随灰土比的增大而增大;RST混合土无侧限抗压强度对应的最优水土比约为25%。     

单轴压力下RST轻质土变形特性及其细观机理分析

通过无侧限抗压强度试验和细观试验,研究了废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土(RST轻质土)在单轴压力作用下的变形特性及其细观成因,得到了应力-应变曲线与材料配合比的关系以及有代表性的细观图片.无侧限抗压强度试验结果表明:RST轻质土的应力-应变曲线为软化型,可以被概括为压密、弹性变形、塑性变形、软化4个特征阶段.细观试验结果表明:在处于加载初期的压密阶段,最先发生变化的是试样内部的孔洞,这些孔洞在外荷的作用下有闭合的趋势,但不会完全消失;由外荷造成的裂缝的出现标志着塑性变形阶段的开始,外荷引发的裂缝最初会从试样内部原有的孔洞以及橡胶颗粒和水泥土的结合面上开展.试验结果还表明,土体的宏观现象是其细观结构变化的体现,废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的细观孔隙裂缝发展情况可以解释其宏观应力-应变曲线的形态特征.     

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土无侧限抗压强度试验

为了研究以废弃轮胎橡胶颗粒作为轻质材料的拌合轻质混合土的配比和强度的关系,通过室内土工试验,分析了橡胶颗粒含量、水泥含量、含水量和养护龄期对该混合土的无侧限抗压强度的影响以及橡胶颗粒含量、水泥含量对其应力—应变曲线形态的影响。得到了试样强度和变形随混合土配合比变化的规律。试验表明,在一定范围内改变这种混合土的配合比,可以调节混合土的强度和和易性,使其满足工程应用的需要,为下一步研究这种新型材料的本构关系和轻量性奠定基础。     

土的室内平面应变试验的颗粒流模拟

作为颗粒理论实际应用的前期可行性研究，针对具有凝聚力和无凝聚力的两类典型的内摩擦地质材料粘性土与砂土进行了材料试样室内平面应变试验结果的颗粒流PFC^2D仿真。对比研究表明利用颗粒流理论所建立起来的PFC^2D数值仿真试验模型是能通过改变计算模型中颗粒单元的性质，以及颗粒集合体的级配特征等给出与真实材料土工试验类似的本构行为的。这种可行性最根本的意义在于基于颗粒流理论的数值仿真试验能够突破常规土工试验在仪器设备能力及试验条件上的局限性，对实验土样的本构行为作出理论方面的某种预测。此外针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究，并揭示了一些规律。这些工作对颗粒流理论在岩土工程实际应用方面的研究和开发有一定的参考价值。     

水泥-碱渣改良膨胀土干湿循环耐久性及其劣化机制试验研究

通过系统的室内试验对水泥-碱渣改良膨胀土的工程性质及其干湿循环耐久性进行评价,并通过微观测试技术分析了改良机理以及干湿循环劣化机制。结果表明,经水泥-碱渣改良后,膨胀土的液限、塑性指数和自由膨胀率明显减小,无侧限抗压强度显著增大;降低水泥-碱渣质量比引起的工程性质劣化可归因于复合型化合物CaO·SiO₂·CaCO₃·nH₂O的胶凝性能比典型水化胶凝产物弱。干湿循环初期,试样宏观形貌及无侧限抗压强度无明显变化;随着干湿循环次数的增加,试样强度明显减小,其宏观破坏特征表现为剥落。干湿循环作用下,改良土的微观劣化作用机制在于水化胶凝产物对土颗粒或团聚体的胶结作用遭到破坏,以及微裂缝的发育及扩张。     

稻壳灰改良盐渍土力学特性及抗冻性的研究

在西北季节冻土区广泛分布着盐渍土,其在空间分布上连续性差,工程性质极其不稳定;且浅层盐渍土受冻融作用的反复影响,其力学性质长期处于动态的变化之中,给工程设计与建设带来了极大的挑战.鉴于此,通过压缩试验及无侧限抗压强度试验,研究稻壳灰对盐渍土的改良效果.结果表明,稻壳灰可以显著地改善盐渍土的压缩特性,并提高其无侧限抗压强度,且改良土的压缩系数与抗压强度之间呈现出负相关的线性关系.随着掺灰量和养护龄期的增加,改良土的压缩系数不断减小,无侧限抗压强度呈现出不断增加的趋势,最大可增加4倍左右.以抗压强度损失率为指标对改良土的抗冻性进行了评价,发现改良土的抗冻性随着掺灰量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,且在15%的掺灰量时,其抗冻性效果最显著;相对而言,养护龄期对于改良土的抗冻性影响较小.     

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．     

岩石边坡生态种植基强度的正交试验

采用正交实验, 在种子能够发芽的前提下, 研究水泥(A)、土壤(B)、腐殖质(C)和水(D)4个因素在不同水平下对基材无侧限抗压强度的影响. 通过正交试验确定了不同龄期时4种因素对基材的影响顺序、各因素的显著性水平及混合基材的优化配比方案. 研究结果表明: 龄期为3 d和7 d时, 4种因素对基材无侧限抗压强度影响顺序从大到小依次为: 水泥、土、腐殖质、水;14 d和28 d影响的顺序分别为: 水泥、腐殖质、土、水和水泥;腐殖质、水、土;龄期为3 d和7 d时, 应选取的基材最佳配比分别为A2B2C1D4和A2B2C2D4;龄期为14 d和28 d时, 应选取的基材最佳配比均是A2B2C2D3;对基材1周内无侧限抗压强度有显著性影响的因素是水泥, 对基材2周后有显著性影响的因素除了水泥外, 还有腐殖质.     

温度对季冻区粉质黏土强度及变形特性的影响

为研究温度变化对天然状态及饱和状态下粉质黏土强度以及变形的影响,以典型季冻区广泛分布的粉质黏土为研究对象,通过GDS非饱和土三轴测试系统对天然状态下非饱和土以及GDS温控式静/动三轴测试系统对饱和粉质黏土,在不同温度条件下进行三轴试验。对试验结果进行研究分析可得：非饱和以及饱和粉质黏土的应力-应变曲线均呈现出应变硬化的特性。非饱和粉质黏土的黏聚力随温度降低表现出不断增加的趋势,而内摩擦角随温度降低逐渐减小,但整体变化趋势较小。饱和土的黏聚力与非饱和土变化趋势相同,随温度的降低其黏聚力逐渐增加,但相同温度时其黏聚力小于非饱和土,其内摩擦角则呈先减小后增加的转变趋势。无竖向压力作用时,相同围压条件下,非饱和与饱和粉质黏土轴向变形量随温度降低而增加,相同温度条件下,两者的轴向变形量随围压的增加会有所减小。试验成果可为季冻区粉质黏土地层工程的设计施工提供理论依据。     

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。     

碎石土地基的大型原位水平推剪试验与单环注水试验研究

为研究广州地铁十八号线陇枕停车场碎石土地基的力学强度特性及渗透规律,在典型的碎石土地基上选取了7个原位试验点,分别进行了颗粒级配分析、大型水平推剪试验和单环注水试验。研究结果表明:陇枕停车场碎石土地基呈现出缺乏中间粒径的不连续级配特征;碎石土地基强度指标与含石量关系密切,当含石量小于63%时,有效黏聚力随着含石量的增加迅速下降,有效内摩擦角随着含石量的增加迅速增加;当含石量超过临界值63%时,有效黏聚力和有效内摩擦角几乎没有变化;碎石土地基的渗透系数和含石量呈正相关关系;含石量为63%是陇枕停车场碎石土地基抗剪强度参数和渗透稳定性的关键特征值。     

硫酸铵和硫酸钠溶液侵蚀下水泥土力学性质试验研究

为研究硫酸铵和硫酸钠溶液侵蚀下水泥土的力学性质,将制备的水泥土试块置于不同浓度的硫酸铵和硫酸钠溶液中进行长期(150 d)浸泡,通过无侧限抗压强度试验,得到无侧限抗压强度随侵蚀溶液浓度和侵蚀时间的变化规律,分析硫酸铵和硫酸钠溶液侵蚀对水泥土力学性质的影响。研究结果表明:硫酸铵和硫酸钠溶液对水泥土均具有侵蚀作用,浓度越大,侵蚀越显著;浸泡时间越久,侵蚀越明显;在侵蚀早期,硫酸钠浓度在一定范围内对水泥土的抗压强度增长有利,在短期内硫酸钠溶液可以提高水泥土试块无侧限抗压强度;在相同SO_4~(2-)浓度下,硫酸铵溶液侵蚀下的水泥土抗压强度要低于硫酸钠溶液侵蚀下的抗压强度,铵盐会对水泥土的力学性质产生影响;硫酸盐对水泥土的侵蚀作用要远大于铵盐对水泥土侵蚀作用。     

锦州地区粘性土各向异性对旁压试验结果的影响

文中通过压缩的旁压对比试验用相关分析方法,探讨了锦州地区一般粘性土的各向导性性质对旁压试验结果的影响,指出如何合理使用旁压试验资料问题。     

含水率对滑带土力学特性的影响研究

通过4组不同含水率千枚岩碎屑土滑带样的三轴排水剪切试验,研究了含水率对滑带土力学特性的影响。研究表明:千枚岩碎屑土滑带样三轴剪切破坏后没有明显的剪切面;应力应变曲线总体上表现为硬化型,且呈现出明显的非线性;随千枚岩碎屑土滑带样的含水率增大,其粘聚力和内摩擦角都是减小的,但敏感性有所不同。     

黄土掺入聚丙烯纤维后的无侧限抗压强度和变形试验研究

为提高西咸新区空港新城地区黄土强度指标,设计正交试验方案L_9(3~4),研究含水率、聚丙烯纤维长度、聚丙烯纤维掺量3种因素对黄土的抗压强度和变形的影响,通过对加筋黄土的无侧限抗压强度、变形模量进行极差和方差分析,获得3种因素的影响程度和显著水平。同时设置各含水率水平下不掺加纤维的空白对照。结果表明:在设置的不同含水率水平中,聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度改良效果不同,其中在19.5%含水率即最优含水率时改良效果最优,强度提升了2.1倍;聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度的最优掺和长度为12 mm,最优掺量为0.5%;聚丙烯纤维的加入对变形模量的影响并不显著,变形模量变化受含水率影响较大;聚丙烯纤维长度取12 mm、掺量取0.3%时变形模量相对最优。