高温多雨对粉质黏土力学性质的影响

研究温度和含水量对粉质黏土的粘聚力和内摩擦角的影响,分析粉质黏土在高温多雨下力学性质的变化.现场取土样140个,采用人工控制温度和含水量分别分析了温度和含水量对粘聚力和内摩擦角的影响.研究发现,原状土伴随着含水量不断增大,粘聚力和内摩擦角不断下降,粘聚力下降幅度在50％～60％之间,内摩擦角下降幅度在15％～20％.就原状土而言,伴随着温度的增大,粘聚力和内摩擦角总体是下降5％～10％;原状土对于含水率和温度较为敏感.     

建筑垃圾改良黄河冲积粉土的力学特性试验研究

为了解决黄河冲积粉土工程性质较差这一问题,首先用建筑垃圾对黄河冲积粉土进行改良,然后通过试验研究了不同掺量的建筑垃圾对黄河冲积粉土力学特性的影响.试验结果表明：掺比20%以上的建筑垃圾能够显著提高黄河冲积粉土的最佳含水率;经建筑垃圾改良的黄河冲积粉土的压缩系数α_1-2随着建筑垃圾掺量的增加而减小,渗透系数则随着建筑垃圾掺量的增加而增加,这表明使用经建筑垃圾改良的黄河冲积粉土作为路基填料,可减小路基变形,提高路基的水稳定性;掺入粒径在1～2 mm之间的建筑垃圾虽然会降低黄河冲积粉土的强度,但能显著提高黄河冲积粉土的内摩擦角.本研究可为黄河冲积粉土改良工程提供参考.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明：HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明:HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

含水率对非饱和砂土力学特性影响的试验研究

使用WF循环单剪试验系统,对不同法向应力、不同含水率的非饱和砂土在单向剪切作用下的力学特性进行了系统的试验研究.砂土含水率为5.4%~25.4%,法向应力为25~300kPa,主要考察含水率、法向应力对非饱和砂土力学特性的影响规律.试验结果表明:存在一个临界含水率,当非饱和砂土含水率大于该临界含水率时,其剪切应力-剪切位移关系将由双曲线函数变为双折线函数.当非饱和砂土含水率小于临界含水率时,非饱和砂土的抗剪强度随含水率增大变化幅度较小.当含水率高于该点后,抗剪强度随含水率增大急剧降低.含水率对土的黏聚力、内摩擦角、剪胀性等力学特性具有重要影响.     

一种低功耗MEMS压阻式传感器的动态测试系统

为了准确分析侵彻过载信号,提出了一种低功耗、高过载的动态测试系统,该系统可以承受2×105g过载信号,为了实现采样率高、低功耗、抗冲击的特点,系统采用硅晶振作为主振荡器,并选用低功耗CMOS芯片,当系统开始工作时,处理器进入深度休眠模式,当进入发射模式时开始对外围电路供电.当弹体发射信号时,采用滞回触发电路来触发启动采集系统开始采集.实验证明,采用此方案,延长了弹体生存周期,并能够精确采集到空气炮的过载信号.      

石膏模-混凝土组合空腹楼盖用磷石膏力学特性研究

对石膏模-混凝土组合楼盖用磷石膏的抗压强度与含水率的关系、抗压强度取值、弹性模量取值、石膏与混凝土之间两类抗剪连接件受力性能进行了试验研究。研究结果表明,磷石膏的抗压强度随含水率的减小而增大,且随着含水率的降低,磷石膏的强度增加幅值越来越大,大致呈对数函数关系;磷石膏具有较好的抗压性能,其抗压强度较高,抗压强度可取4.8MPa,且受力过程中有明显的弹性阶段,根据曲线,其弹性模量取值约550MPa;对混凝土与石膏间的两类剪力连接件进行推出试验,结果表明两类连接件具有相同的抗剪强度,而B类连接件比A类连接件连接效果优越,试验数据比较稳定,最终以石膏破坏而导致构件破坏,连接件较为可靠。     

膨润土-碳酸钙混合物的力学特性

通过在膨润土中掺入不同量的CaCO_3模拟高放射性核废料(high-level radioactive waste,HLW)处置库周围地下水侵入屏障生成CaCO_3后膨润土性状的变化。通过配置4组不同CaCO_3掺入量的膨润土进行了有荷膨胀试验、压缩试验和直剪试验,运用太沙基一维固结理论计算了渗透系数,并采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)对样本进行了微观分析。结果表明:最终膨胀率与竖向应力、CaCO_3含量有关,竖向应力越大,CaCO_3含量越高,最终膨胀率越小;压缩指数随CaCO_3含量的增大而小幅下降;随着CaCO_3含量的增多,膨润土-碳酸钙混合土渗透性变差;非饱和样的抗剪强度随CaCO_3含量变化存在一个峰值,黏聚力先增后减,饱和样则相反;电镜扫描图显示,CaCO_3的掺入填充了膨润土中的孔隙,使其结构更加致密。     

后注浆钢管桩桩-土界面力学特性及微观结构

后注浆微型钢管桩具备施工速度快、布置形式灵活、承载力高等优点,在输电线路基础工程中具有广阔的应用前景.目前有关注浆后桩-土界面力学行为与强度特性尚未得到定量认识,因此,需要开展后注浆钢管桩桩-土界面力学特性及微观结构的试验研究.依托国网沧州东光北变220 kV线路工程,对原状土和不注浆钢管桩、后注浆钢管桩桩侧不同水平距...     

基于能量法则计算黏性土不排水抗剪强度的方法

基于BoltonWhittle建议的能量法则表达来推求土体不排水抗剪强度力学参数,结合孟加拉某工程场地的剑桥型自钻旁压试验成果,计算不同深度的黏性土的不排水抗剪强度值。采用MarslandRandolph提出的分析方法获取该值,对比可知2种方法的计算结果极其相近,验证了基于能量法则的表达推求土体不排水抗剪强度指标的可靠性,且可认为旁压试验成果曲线扩孔压力-对数剪切应变曲线塑性部分的拟合直线斜率即为不排水抗剪强度,截距即为极限压力值。通过基于剑桥型自钻旁压试验和不排水抗剪强度理论计算表明,剑桥型旁压试验及该理论计算方法适宜于用作确定黏性土的不排水抗剪强度。     

膨胀土-混凝土界面剪切特性研究及界面系数修正

为对不同含水率下与不同法向应力下的膨胀性土的界面抗剪强度-界面剪切位移曲线进行分析,通过设计室内膨胀土-混凝土界面直剪试验,研究各含水率对膨胀土-混凝土界面各力学性质的影响。结果表明：不同含水率条件下的应力应变曲线均无应变软化现象,基本符合应变硬化模型;含水率的增长,对界面抗剪强度有较为明显的劣化影响,应力应变曲线的峰值也随之愈发滞后;同一含水率的界面抗剪强度与法向应力较好地符合摩尔-库伦强度准则,随着含水率的逐渐增长,界面抗剪强度也呈现递减态势;界面黏聚力先呈增长态势,后呈逐渐减小态势;界面等效剪切模量呈现下降趋势,同时通过微观角度对界面黏聚力和界面内摩擦角引起的界面强度变化规律进行了机理性的分析。界面内摩擦角则随着含水率增加逐渐地呈现反比例函数降低态势,引入界面摩擦系数,进一步细致分析界面摩擦力学性质,同时修正了界面黏聚力和法向应力对界面摩擦带来的较大影响,针对于浅层边坡土体与桩基础的摩擦估算,考虑到法向荷载对于界面摩擦系数影响较为合理。     

粉土在直剪试验中的强度特性研究

通过在不同初始含水率、不同干密度、不同垂直压力条件下的直剪试验.研究重塑粉土强度指标随这些外部因素的变化规律,研究表明,垂直压力、干密度的增大时提高重塑粉土峰值强度作用明显,随初始含水率增加,重塑粉土土体峰值强度的剪切位移增加,而峰值强度、黏聚力、内摩擦角都有先增大后减小的趋势.     

不同桩侧粗糙度对桩-土接触面力学特性的影响研究

从桩的承载机理来看,桩-土间的相对位移是桩侧阻力发挥的必要条件,而影响相对位移一个非常重要的因素就是桩表面的粗糙度,在不同的粗糙度下,桩-土接触面间表现出明显不同的力学特性。本文采用大型直剪试验研究了不同粗糙度对桩-土接触面力学特性的影响。试验结果表明:随着剪切位移的增大,剪切应力增长速度越来越小,最后趋于平缓,且粗糙度的变化,对曲线形态的影响不大;存在一临界粗糙度,当粗糙度小于临界粗糙度时,剪切应力的峰值随粗糙度的增大而增大,反之,随粗糙度的增大而减小。     

基于纳米压痕测试的骨骼力学 特性解剖学区域差异研究

厘清骨骼不同解剖学区域的力学性能差异可为构建高生物逼真度的骨骼有限元模型提供重要依据.从牛股骨中段的前、后、内、外四个解剖学区域各制备一个试样,采用玻式压头对每个试样分别进行18个点的纳米压痕试验,记录加载力和压入深度的时间历程曲线,获得各压痕点的压入模量和硬度.结果显示长骨前侧、后侧、外侧、内侧的压入模量分别为20.78±2.66 GPa、18.66±2.57 GPa、16.39±2.29 GPa、21.57±2.19 GPa,硬度分别为0.65±0.79 GPa、0.58±0.08 GPa、0.44±0.06 GPa、0.61±0.15 GPa.方差分析表明,解剖学区域对压入模量和硬度的影响显著(p<0.001);组间多重比较表明,前侧试样的压入模量和硬度显著高于外侧试样,内侧试样的压入模量和硬度显著高于外侧试样,后侧试样的硬度显著高于外侧试样,内侧试样的压入模量显著高于外侧试样.因此,采用非均一材料将有助于提升长骨有限元模型的生物逼真度.     

考虑粗糙度和相对密实度下砂土-混凝土桩接触面力学特性试验研究

为探究粗糙度和土体相对密实度对砂土-混凝土桩接触面力学特性的影响规律,利用大型直剪仪开展了不同粗糙度、相对密实度下的砂土-混凝土接触面直剪试验,分析了粗糙度、相对密实度对砂土-混凝土接触面的剪切应力-切向位移、峰值剪切强度、割线摩擦角、归一化摩擦系数的影响.研究结果表明：密砂的剪切应力-切向位移曲线在光滑接触面下呈轻微软化型,随粗糙度增加,软化越明显;松砂的剪切应力-切向位移曲线始终呈硬化型.界面峰值剪切强度随法向应力增加呈非线性增长,土体相对密实度越大,非线性越明显.接触面割线摩擦角随法向应力增加呈指数衰减,而由于剪切强度增量较小,导致接触面峰值摩擦系数随法向应力增加呈幂函数衰减.存在临界粗糙度Icr, 当I > Icr时,接触面峰值摩擦系数和归一化割线摩擦角不再随粗糙度增大而增加,而是呈减小趋势.     

黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究

粉质黏土分布广泛,其土水特性受黏粒含量影响显著。为揭示黏粒含量对粉质黏土土水特性的影响规律,采用离心机对不同黏粒含量粉质黏土进行脱水条件下土水特性测试试验。首先,制备六组干密度相同的不同黏粒含量粉质黏土试样,并通过密度计与筛分联合测定法获得试样颗粒级配曲线和黏粒含量。然后,通过调节离心机转速得到不同基质吸力对应的土样总质量与含水量,并基于Van-Genuchten模型拟合土样土-水特征曲线,进而分析黏粒含量对土-水特征曲线的影响。研究结果表明:(1)不同黏粒含量粉质黏土的体积含水率均随基质吸力增加逐渐减小且变化趋势基本一致:当基质吸力小于20 k Pa时,含水率接近饱和含水率,大于20 k Pa后含水率随基质吸力增加快速减小;(2)黏粒含量越高,粉质黏土持水能力越强,土体含水率越大,含水率受黏粒含量增加影响的程度呈现先增大后减小的趋势;(3)相同基质吸力条件下,黏粒含量越高,土体含水率越大,在基质吸力大于80 k Pa后不同黏粒含量土样的含水率相差越来越小;(4)残余含水率偏高,吸附的水分仍达到其饱和状态含水量的40%左右。这为进一步进行非饱和粉质黏土软基的水力特性评估提供了技术支持。     

粉砂土改良膨胀土的干湿循环特性实验研究

膨胀土是一种广泛分布且胀缩性明显的特殊土,其裂隙的发育及扩展受到诸多因素的影响.通过30％的粉砂土改良膨胀土进行干湿循环后的直剪实验,采用MATLAB开发的图像处理技术及定量分析裂隙的程序,研究不同含水率的改良土随干湿循环作用的抗剪强度及裂隙的发育规律.研究结果表明:前3次干湿循环作用时,黏聚力下降较迅速,裂隙发育较快...     

基于生物胶复合黏土的陡坡客土基材抗剪强度试验研究

为研究生物胶对陡坡客土基材抗剪切特性的影响,通过室内直剪试验探究了黏土剪切力学特性随生物胶含量和养护时间的变化规律,并采用扫描电镜方法对其强化机理进行了讨论.结果表明,天然刺槐豆胶作为生物胶添加剂可以大幅提升黏土的抗剪强度,其抗剪强度随着刺槐豆胶含量的增加而增加,最高可达到243.33 kPa;然而,刺槐豆胶含量由1.5%增加至2%时,黏土的抗剪强度仅提升2.1%,考虑到经济因素,因此本研究用刺槐豆胶加固黏土的最优含量是1.5%;此外,养护时间与试样抗剪强度呈正相关,养护7 d后,试样抗剪强度可达123.57 kPa.养护龄期越长,刺槐豆胶、水和土颗粒越能够充分结合.刺槐豆胶的掺入增强土粒间胶结作用,填补土颗粒之间的孔隙,增强了颗粒间的胶结,进而增加土体黏聚力,提升土体宏观剪切性能.     

考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

基于邓肯-张模型的低液限粉质黏土-砂的强度规律

目前研究中着重研究单一类型土体的力学特性,忽略了对各类型土体共存条件下的相互作用,各类土体间协调性研究仍有较大空白.根据现场实际工程状况以及对低液限粉质黏土-砂地层的研究需要,通过标准三轴实验研究低液限粉质黏土和砂大量共存地层含砂率和含水率因素对该地层强度变化的作用规律以及邓肯-张模型的适用性.试验研究表明:与粉质黏土...