一种非饱和结构性黄土抗拉强度测试仪

针对目前结构性黄土抗拉强度方面的研究成果较少,必须采用合理的试验方法对其进行测定与分析的问题,.通过对比目前应用于粘性土抗拉强度测试装置的优缺点,研制了一种可适用于饱和—非饱和结构性黄土抗拉强度测试的试验装置,并进行了调试运行,在此基础上对不同初始含水量的原状及重塑土进行抗拉强度的测试.研究结果表明:无论是结构性原状土还是重塑土,其抗拉强度随着含水量的增大而呈减小趋势;在相同含水量的情况下,在饱和状态二者的差异却并不大,同时,在相同含水量的情况下,原状土的抗拉强度要大于重塑土的抗拉强度.此外,对于结构性土而言,当含水量较低时,抗拉强度的值要达到300 k Pa,这是一个不可以忽略的量值..     

黄土结构性与强度指标的相关性

为解决当前黄土结构性和强度指标之间的规律缺乏系统研究的问题;针对晋南地区某基坑黄土进行压缩试验及三轴试验,研究强度指标随结构性参数的变化规律.结果表明:当含水量较低时,结构性参数随含水量的增大迅速减小;而在较高含水量时,减小趋势变缓;强度指标随结构性参数的增大而增大,增大范围较大;而强度指标增大范围较小,且随结构性参数的增大,增大趋势变大.     

基质吸力对原状非饱和黄土强度与变形特性的影响

为研究基质吸力和净围压对原状非饱和黄土的变形、强度特性的影响,采用非饱和土三轴仪对延安新区的原状Q_3黄土及原状Q_2黄土做了2组共18个三轴固结排水剪切试验.研究结果表明:基质吸力和净围压均对试样的强度及变形特性有显著影响;原状Q_3黄土的偏应力-应变曲线随净围压的增大从理想弹塑性演变为硬化型,且试样在试验过程中一直处于剪缩状态;原状Q_2黄土的偏应力-应变曲线表现为软化型,吸力、净围压较小的试样,体变由剪缩逐渐变为剪胀;原状Q_2黄土的结构性比原状Q_3黄土更为显著;基质吸力对非饱和黄土的强度特性、起始杨氏模量有显著的影响;表观黏聚力c及参数k均随着吸力的增加而增大,而吸力对有效内摩擦角φ′及参数n的影响并不显著;提出考虑吸力和净围压影响的原状非饱和Q_3、Q_2黄土的切线杨氏模量的修正计算公式.     

非饱和膨胀土结构性强度的研究

提出了非饱和膨胀土的结构性凝聚力和结构性内摩擦角的概念,给出了结构性经度的确定方法,研究了非饱和土膨胀土的结构性强度与含水量和吸力的相关公式,研究结果表明,非饱和膨胀土的结构性强度是结构性凝聚力与有效凝聚力的差,结构性强度的对数与基质吸力的对数呈直线相关。     

磐安结构性黄土的构度及动强度衰减特性

 以磐安黄土为样本,基于无侧限单轴抗压试验得到的磐安黄土构度指标,分析了原状黄土与重塑黄土的结构性差异;通过动三轴试验,对原状黄土、重塑黄土在天然含水率、饱和含水率条件下的动强度衰减特性进行了对比研究。结果表明,天然含水率的原状黄土及重塑黄土均具有较强的结构性,原状黄土的结构性更强,其动强度明显高于重塑黄土的动强度;虽然饱和过程使得原状黄土的动强度大大降低,但饱和原状黄土的动强度仍高于饱和重塑黄土的动强度,且饱和原状黄土的动孔压增长趋势明显慢于饱和重塑黄土;具有较强结构性的黄土,其动强度曲线不会出现归一化。     

非饱和黄土强度理论的实用化方法研究

以甘肃黑方台地区非饱和黄土的多种强度测试数据为主,辅以其他地点的黄土强度测试结果,反算了吸应力和广义有效应力,实现了非饱和黄土强度包络线的归一化;进一步验证了基于吸应力特征曲线和土水特征曲线对广义有效应力原理的合理性和实用性.结果表明:当有效饱和度(S_e)80%时,基于吸应力的强度理论公式对同一批次的散点数据拟合度很高;当S_e80%时,其拟合的精确度较差,统一饱和标准和饱和方法可提高拟合度;表明常规强度试验反算的吸应力和广义有效应力,或者直接用吸应力理论公式计算的广义有效应力,从而获取抗剪强度,实现非饱和土强度理论的实用化思路是可行的;吸应力计算结果更接近实际、更实用,而基质吸力测试偏离实际且复杂.     

非饱和黄土浸水后变形特性研究

非饱和黄土湿陷变形具有突变性、非连续性和不可逆性,对工程产生的危害严重。因此成了地质学者十分关注的问题。本文从黄土浸水后的破坏机理出发,研究非饱和黄土浸水过程和浸水后的变形特性,将对黄土湿陷系数和浸水时间、含水量、饱和度之间的关系进行分析,为工程建设提供可靠的设计依据。     

黄土的非线性强度特性

广义非线性强度理论用一个表达式统一描述π平面及子午面上的非线性强度特性,形成了一个全新的非线性强度理论系统,适用于各类材料。本文通过黄土的真三轴和普通三轴实验,讨论了π平面及子午面上黄土的强度特性,结果表明广义非线性强度理论可以比较好地适用于具有强结构性的黄土。     

结构性黄土扭剪特性及联合强度破坏应力修正算法

 中国西北地区存在大量的陡峭黄土边坡,降雨或扰动均会导致黄土的结构性大大降低,可能导致滑坡的产生。通过新型扭剪强度测试仪分析了结构性黄土在扭剪试验过程中的破坏特征,基于扭剪试验结果对可以综合考虑结构性黄土抗拉及抗剪特性的联合强度公式进行了验证,并基于联合强度研究了土体破坏应力的修正算法。结果表明,原状黄土、重塑黄土的破坏扭矩随含水率增大而逐渐减小,且原状黄土的破坏扭矩大于重塑黄土;扭剪强度试验中破坏应力圆与联合强度破坏线相切,验证了联合强度公式具有合理的试验基础;基于联合强度提出的土体破坏应力修正算法,可为黄土边坡灾害评价提供更加切合实际的强度理论。     

重塑黄土的强度特性研究

在前人工作的基础上通过室内三轴试验讨论原状黄土和重塑黄土在不同含水量,不同干密度,不同孔隙比的情况下重塑黄土的力学性能,进而推导其规律,通过扰动函数的建立,探讨重塑黄土抗剪强度与其扰动度之间的对应线性关系。     

非饱和Q2原状黄土工程特性试验

为了研究非饱和Q2原状黄土的破坏形式、变形、强度和屈服特性,采用SJ-1A型三轴剪力仪改造的非饱和土三轴剪切试验测试系统进行了5组非饱和Q2原状黄土的三轴固结排水剪切试验。试验结果表明:非饱和Q2原状黄土在三轴条件下,呈剪切破坏,破裂角一般在55°～61°;非饱和Q2原状黄土在低围压下呈剪胀性,在高围压下呈剪缩性;随着围压增大,应力应变曲线由软化向硬化发展。此外,通过εv-q/p关系曲线可以较好的确定非饱和Q2原状黄土在各围压下的屈服应力(py,qy),且研究发现随着围压的增加,屈服偏应力qy与屈服球应力py呈对数关系。     

基于冻融-干湿作用的非饱和重塑黄土强度试验

冻融循环和干湿交替作为两种典型的风化作用,对土体强度有着显著的影响.为了探讨二者对土体强度影响的差异及吸力机制,对不同含水量的非饱和重塑黄土开展冻融及冻融干湿耦合作用下的直剪试验,同时测试基质吸力.结果表明:冻融条件下,黏聚力随冻融次数呈指数函数减小,内摩擦角随冻融次数呈指数函数增大,抗剪强度随冻融次数增加而增大.冻融干湿耦合下,黏聚力和内摩擦角均随着冻融干湿耦合次数呈指数函数减小,抗剪强度随冻融干湿耦合次数增加而减小;干湿路径对抗剪强度具有一定的影响,先吸湿后脱湿的抗剪强度和强度参数大于先脱湿后吸湿的抗剪强度和强度参数.基于试验数据分别给出黏聚力和内摩擦角随冻融-干湿耦合次数变化的定量表达式.     

平面应变条件下结构性与强度关系

针对工程中存在的大量平面应变问题,通过平面应变试验,分析了结构性随围压、含水率、广义剪应变的变化规律,探讨了结构性对强度的影响.研究表明:黏聚力与结构性参数成双曲线规律,摩擦角基本不受影响.研究得到了结构性参数与广义剪应变、含水率、围压和黏聚力之间的表达式,为后续的工程应用提供指导.     

重复荷载作用下非饱和黄土的动力特性研究

通过对神河高速非饱和黄土在不同围压下进行振动三轴试验,测定了非饱和黄土的动弹性模量和阻尼比,以及黄土的动本构关系。结果表明,动弹性模量随动应变值增大而减小;在相同固结比条件下,动弹性模量随固结压力值增大而增大;随着动应变增大,非饱和黄土的阻尼比随之增大;非饱和黄土的动应力-动应变关系可近似用双曲线模型表达。同时分析了动弹性模量随动应变的规律,进一步验证动三轴试验中动弹性模量的变化规律的合理性。     

非饱和黄土抗拉强度的研究

分析了非饱和黄土抗拉强度的来源,研究了非饱和黄土抗拉强度的特性,结果表明：密度和含水量是非饱和黄土抗拉强度的主要影响因素;百饱和黄土在拉应力下的破坏一般为脆性破坏;抗拉强度与初始含水量呈幂函数关系;试样破坏时的极限拉应变随初始含水量的增大而变大。     

非饱和黄土土水特性与湿陷性关系分析

黄土的湿陷并不是饱和状态,即吸力为零时黄土所表现出的特性,而是受其含水状态,即吸力的显著影响。室内外的试验研究表明,在竖向应力不变的情况下,含水量的增加或吸力的减少会引起非饱和黄土的湿陷。利用压力板仪测试了非饱和原状黄土的土水特征曲线,采用非饱和土三轴仪得到相应土的湿陷变形,分析了土水特性曲线对原状黄土湿陷变形的影响。结果表明,非饱和黄土的渐变湿陷特性和土水特性曲线的形式和参数之间存在密切关系。本文的分析为采用类似土水特性曲线的预测模型来预测非饱和黄土随吸力变化的湿陷系数奠定了基础。     

非饱和土抗剪强度特性试验研究

非饱和土在工程环境中普遍存在,非饱和土与饱和土的强度特性有很大差异,因此研究土的饱和度对土抗剪强度特性的影响具有重要意义。利用直剪仪和压力板仪,研究了土的饱和度对抗剪强度的影响规律。试验结果表明:粘土的含水量与凝聚力和内摩擦角存在明显关系,当含水量(饱和度)增加,粘聚力和内摩擦角则随含水量的增加逐渐减小;揭示了饱和度与基质吸力之间的关系;对比土水特征曲线与抗剪强度参数的关系,发现了非饱和黏土中基质吸力对抗剪强度的影响规律。     

黄土盾构隧道围岩强度指标结构性参数表征与荷载计算

为了考虑黄土地层特征,获取合理的围岩压力以指导黄土盾构隧道结构设计,通过对比盾构隧道与新奥法隧道围岩压力现场测试数据,结合黄土盾构施工实践,验证形变围岩压力计算黄土盾构隧道围岩荷载的合理性;考虑黄土地层的强度参数,通过芬纳公式构建黄土盾构隧道形变围岩压力的计算方法;采用三轴剪切实验,探究原状黄土的应力应变关系以及应力结构性参数的变化规律,构建应力结构性参数下黄土强度指标的计算方法;结合盾构隧道开挖支护下围岩的应力应变变化规律,建立深埋黄土盾构隧道围岩结构性参数场的计算框架,结合结构性参数修正的黄土强度准则,给出深埋黄土盾构隧道围岩压力的计算方法。研究发现,使用形变压力理论计算黄土盾构隧道围岩荷载具有合理性;原状黄土相比重塑黄土有明显的应力峰值及应变软化现象;黄土应力结构性参数与粘聚力存在较好的拟合关系,与内摩擦角相关性低;当仅考虑地层浸水造成黄土结构性演变引起的围岩压力变化时,当含水率由1 %增加到25 %,塑性圈半径由4.6 m增加为5 m,围岩压力由587 kPa增加到622 kPa。     

粉煤灰-石灰改良黄土与压实黄土强度特性对比分析

基于TSZ-3型应变控制式三轴剪切仪,在不同固结围压条件下对不同压实度粉煤灰-石灰改良黄土和压实黄土进行了常规三轴加载试验,研究了竖向加载条件下改良黄土和压实黄土的应力-应变演化关系、强度特性及其破坏方式的差异.研究结果表明:改良黄土的应力-应变曲线以软化型为主,屈服即意味着破坏;压实黄土全部为应变硬化型,可用双曲线描...