基质吸力作用下非饱和粉土强度特性研究

为研究豫东高速公路路基填筑粉土的非饱和力学特性,采用四联非饱和土直剪仪进行控制吸力条件下的强度特性试验,着重分析吸力对非饱和粉土强度的贡献,并对其干密度效应进行了探讨.结果表明,豫东黄河冲积粉土颗粒级配较为集中在0.005~0.075 mm的粉粒组.击实曲线出现了不对称的"双驼峰"现象,但两个干密度峰值相差较大,工程应用中需注意最大干密度的准确获得.非饱和粉土的抗剪强度与固结应力呈线性相关关系.干密度和吸力对粉土的黏聚力c均有影响,但影响规律不同.黏聚力c随吸力的减小呈抛物线变化,在最佳含水率附近黏聚力达到峰值.粉土干密度越大,其黏聚力越大.粉土内摩擦角随吸力增加呈增大趋势,吸力大于100 k Pa后基本趋于稳定,影响幅度在5°以内.基质吸力对抗剪强度的影响呈非线性关系.粉土的内摩擦角φ'与吸力相关,φ~b则受吸力与固结应力共同影响,φ'与φ~b均非常数,在τ_f—(u_a-u_w)—(σ_n-u_a)空间中,摩尔库伦破坏面呈双向弯曲形态.     

黄河冲积粉土的吸力和强度特性关系

采用GDS非饱和三轴仪对黄河冲积粉土击实土样进行同时控制净室压力和吸力的三轴剪切试验,研究了吸力和土样强度之间的关系.试验结果表明,非饱和与饱和土样均呈现出应变硬化的双曲线形应力-应变关系;非饱和状态下土样的内摩擦角近似等于饱水状态下的有效内摩擦角,同时总黏聚力随吸力增加而线性增大;随着吸力的增大,土样的强度提高,说明吸力对土体具有强化作用;土样临界状态线的斜率是一个与吸力无关的常数,临界状态线在q轴上的截距μ反映了吸力对强度的贡献,对该击实粉土,μ和s呈线性关系.     

低围压下埕北海域重塑粉土动强度特性

为了探讨低围压下粉土的动强度特性,利用低围压条件下固结不排水振动三轴试验,对埕北海域3种不同黏粒质量分数的重塑粉土进行研究。结果表明:低围压条件下埕北海域重塑粉土的破坏准则采用以往的破坏准则不合适,将应变达到2%～3%作为低围压条件下粉土的破坏准则;低围压条件下粉土动应力曲线具有幂函数曲线特征;粉土动强度受固结比的影响,动强度的最大值出现在固结比约为1.5;低围压条件下埕北海域重塑粉土内摩擦角介于8.6°～15.26°,内聚力介于1.20～4.86 kPa,临界循环应力比为1.45。     

含水合物细粒土的强度和变形特性

天然气水合物是一种巨大能源,深刻刻画水合物储层的力学性质是安全开采气体的重要前提。目前对含水合物沉积物力学特性的研究主要针对粗粒土,而对于细颗粒沉积物研究较少。然而,中国南海神狐海域水合物储层区的沉积物是泥质粉细砂型。基于此,参照神狐海域水合物赋存区沉积物的物理性质配制了试验土样,形成了含四氢呋喃(THF)水合物细粒土,对其进行了三轴剪切试验。结果显示:在低围压和高水合物饱和度下,含水合物细粒土试样的应力应变曲线呈现应变软化,而在高围压和低水合物饱和度下表现为应变硬化;含水合物细粒土随剪切作用表现出剪缩效应;强度和刚度随着水合物含量和围压增加而提高;水合物含量的增加明显提高了黏聚力,但是对内摩擦角的影响很小。基于摩尔库伦强度准则,建立了破坏强度与围压和水合物饱和度间的关系,该关系式可以较好地预测强度的变化。     

高围压高水压作用下脆性岩石强度变形特性试验研究

对锦屏二级水电站引水隧洞大理岩、砂岩进行高围压高水压条件下全应力-应变过程三轴压缩试验,分析高围压高水压对脆性岩石变形、强度及脆-延转化特性的影响,探讨围压变化范围较大时岩石强度与围压及高孔隙水压之间的关系．结果表明：在较大围压范围内,有无施加水压力2种条件下,σ1与σ3之间均呈非线性关系;高孔隙水压力加速了岩石的脆性破裂,降低了岩石的强度．     

水泥粉喷桩复合地基的工程特性

通过现场原位试验,研究了粉喷桩复合地基受荷作用后的工作性状和桩土应力比的特点,并据此提出了复合地基承载力标准值的取值方法.依据桩身变形破坏特点,分析了粉喷桩复合地基的变形破坏机理,探讨了其变形计算方法.     

不同湿度状态下高液限粉土的强度特性

为了掌握潮湿地区粉土的强度特性,为粉土路基设计和施工提供技术参数,通过控制初始干密度和含水量的方法制备试样,开展粉土和水泥改良粉土的无侧限抗压强度、直接剪切强度、承载比(CBR)强度等试验,获得了不同含水量或不同浸水条件下粉土和水泥改良粉土的强度指标。结果表明,粉土的强度受压实度和含水量的影响最大;粘聚力随含水量的变化先增大后减少;同等条件下掺4%的水泥以后粉土的内摩擦角约提高了2倍、粘聚力提高4倍。粉土的不浸水承载比强度要远大于浸水承载比强度,但制样含水量超过20%以后,即使不浸水其承载比强度也发生急剧衰减,因此粉土的强度对水十分敏感。     

考虑土拱效应的高路堤桩土复合地基受力分析

根据路堤荷载下复合地基的荷载传递机理及变形特征,综合考虑路堤填土的土拱效应和桩、土的荷载传递性状,采用假定的桩间土位移模式同时考虑桩土界面的相对滑移和同一深度处桩间土沉降的非同步性,基于典型单元体建立考虑路堤一桩土加固区一下卧层三者变形与应力协调的平衡方程,并求解获得表征桩土复合地基工作性状的桩土应力比及沉降变形解析公式.研究结果表明:由本文方法所得结果与工程实测结果较吻合,验证了本文方法的可行性.     

复杂应力路径下粉土的动力特性研究

为了解复杂应力路径下粉土的动力特性,以江苏苏北某地区粉土为研究对象,通过空心圆柱扭剪仪研究复杂应力路径下粉土的动力特性,得到粉土动模量和阻尼比随含水率、干密度、围压等的变化规律。结果表明:在相同动剪应变的情况下,含水率越高,动剪切模量越小;干密度和围压越高,动剪切模量越大。通过对动剪切模量的处理得到残余动剪切模量约为0.2G_(max)。采用Hardin-Drnevich模型对轴向和剪切向骨干曲线进行拟合,得到了复杂应力路径下粉土的动力学参数,最大弹性模量、最大剪切模量和含水率、干密度、围压的线性关系,以及粉土动泊松比的变化范围。研究结果可为粉土地区的工程设计提供参考依据。     

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.     

吸力控制下非饱和粉土的动力变形特性

利用美国GCTS公司生产的吸力可控USTX-2000全自动非饱和土/饱和土动三轴仪, 在控制吸力条件下对非饱和粉土的动力变形特性进行试验研究. 开展循环荷载下的动力变形试验, 得到了非饱和粉土试样的动应力应变骨架曲线、动弹性模量和阻尼比. 试验结果表明: 在动荷载作用下, 吸力控制下的非饱和粉土动应力应变关系骨架曲线呈双曲线形, 且吸力越大, 骨架曲线越高; 非饱和粉土的动弹性模量随吸力的增大而增大, 但没有净围压增大效果显著; 非饱和粉土的阻尼比随吸力的增大而减小, 但减小幅度没有净围压增大那样显著; 非饱和粉土的动应力应变关系骨架曲线、动弹性模量以及阻尼比随吸力的变化规律可用非饱和土的平均骨架应力值的变化解释.     

非饱和土砂土湿吸力

为了研究非饱和砂土湿吸力的影响因素及变化规律,利用非饱和砂土作为挡土墙的填土,通过观测填土的临界深度,应用朗肯主动土压力理论求其似粘聚力,根据似粘聚力来研究非饱和砂土颗粒间湿吸力的变化规律。研究结果表明:非饱和砂土的湿吸力是随着含水量的增大而增大,且开始阶段速率变化大;当非饱和砂土具有湿吸力时,存在一个临界含水量和临界粒径;在含水量相同条件下,相同粒径磨圆愈好湿吸力愈大。该研究方法操作简单、新颖,其结论可为非饱和土的研究提供参考。     

基于线性吸附效应的CCL非饱和渗透特性

压实黏土衬垫(CCL)作为卫生填埋场最主要的防渗措施,其主要组成成分为粘性土体,在阻渗过程中会吸附渗滤液中的污染物质,改变土体孔隙结构,显著影响CCL防渗性能.假定CCL土体对污染物的吸附服从线性模式,土中孔隙均匀分布,土孔隙体积的改变只受污染物吸附效应影响,基于质量和体积关系分析,建立考虑污染物吸附效应的非饱和渗流模型,采用数值方法分析CCL对污染物的吸附效应对其非饱和渗透系数的影响.结果表明,填埋场CCL对污染物的吸附作用可有效降低防渗系统孔隙率,显著提高CCL防渗性能.在考虑吸附效应条件下,吸附分配系数、污染物浓度、初始孔隙率和有效饱和度等参数对CCL非饱和渗透性能有较大影响.     

非饱和膨胀土强度特性的常规三轴试验研究

以南阳膨胀土为例,对南阳膨胀土的强度特性进行了研究,依据常规三轴试验结果提出了非饱和膨胀土的吸力强度与饱和度之间的非线性关系式。这一非线性关系式更便于在工程推广中应用,对有关工程的设计与施工具有实用价值。     

宁明非饱和膨胀土的抗剪强度

用GDS非饱和三轴试验系统对宁明膨胀土进行了饱和状态下的固结排水试验以及控制基质吸力的非饱和三轴排水试验,分析得到了不同基质吸力下非饱和土的总粘聚力及吸附强度与吸力之间的关系.并对试验结果进行了数值拟和,由此获得了宁明膨胀土非饱和抗剪强度表达式.将参考文献中同类试验结果代入,同样满足此关系.     

坡面水位下降对非饱和土质边坡稳定性影响的有限元分析

坡面水位下降会在土坡内部产生渗流,同时也会提升土体强度和有效应力水平,前者对土坡安全不利,而后者对土坡安全有利。在分析非饱和土质边坡稳定问题时,须同时考虑瞬态渗流和土体强度变化。这两个因素共同受到土体渗透系数、坡面水位降幅与水位降速的影响。有限元分析表明,土坡的瞬时安全系数在坡面降水位过程中呈先下降后上升的趋势。土坡的最危险状态出现在水位下降前期。水位下降速度越大,土坡最危险状态出现的时间越早,安全系数也越低,这一特点在渗透性差的土坡中尤为显著。渗透性差的土坡其最危险状态安全系数较小,恢复至初始安全系数时所需的时间也较长。根据土体的渗透性选择合理的水位降速区间可避免土坡的稳定性出现过大削弱。     

Matrix Suction of Unsaturated Colluvium Slope Influenced by Rainfall and Plant Condition： A Case of Taiwan Huafan University

This study investigates the variation of matrix suction,water content and ground water level before and after the rainfall for the unsaturated colluvium slope in the campus of Fuafan Uni-versity. The measuring devices including electrical matrix suction,water content and ground water level were set up in different sur-face of planting condition for each depth in real-time. It is ob-served that the matrix suction in the time from July to September is higher;however,when heavy rains caused by typhoon happened,matrix suction will drop rapidly. This variation is obvious in short grass zone and less clear in the broadleaf tree zone. The maximum value in short grass zone,long grass zone and broadleaf tree zone at 2 m depth are 90.3,68.2,18.5 kPa,respectively. These results are expected to serve as a reference for the study of slope stability mechanisms.