复杂卸荷条件下杭州淤泥质黏土的力学特性试验研究

【目的】为研究各种加卸荷组合条件下土体的力学特性,对杭州淤泥质黏土开展了室内试验研究。【方法】首先通过三轴剪切试验和归一化分析法,研究竖向和水平向同时卸荷复杂工况下土体的强度与变形特性;然后分析土体的应力-应变特性及应力路径;最后考虑预剪应力及卸荷后再剪切的应力条件,对原始的Duncan-Chang模型的应力-应变曲线和初始剪切模量表达式进行修正,得到了修正的Duncan-Chang模型及淤泥质黏土的模型参数。【结果】不同卸荷路径下的偏应力与轴向应变均呈双曲线关系,峰值抗剪强度随卸荷应力比的增大而增大;不同土样的应力路径均从K₀固结线的同一点出发,在卸荷与再剪切过程中经历不同的p-q变化,最终均到达K_f线发生剪切破坏,试验数据拟合的K_f线线性相关性较高,根据拟合的K_f线及Mohr-Coulomb破坏条件,可以不用绘制摩尔圆直接得到土的黏聚力和内摩擦角。【结论】本研究结果对深入分析复杂卸荷条件下土体的强度和变形特性及多个地下工程相互交叠或近邻时的设计与施工具有参考价值。     

高铁堑坡粉质黏土原位强度特性与应力历史效应

针对高速铁路堑坡防护工程不同施工工序中坡体强度参数选取问题,基于原位孔内剪切试验,依托哈佳高速铁路工程,通过成孔后施加不同法向应力水平的固结剪切和先施加较高法向应力(这里称为预加荷载pr)后卸载至某一应力水平再固结剪切等工况下的现场试验,获取堑坡粉质黏土强度特性随荷载施加方式的演化规律.结果表明:粉质黏土原位应力-位移曲线总体上呈弱硬化变形特征;应力历史对粉质黏土的抗剪强度影响显著,主要体现在黏聚力上,预加荷载由0 kPa增加到400 kPa时,土体黏聚力显著增加,增幅在18.7～51.8kPa之间;内摩擦角降幅甚微.粉质黏土的黏聚力和施加预加荷载后的黏聚力增量均与含水率呈线性负相关,但随着含水率的增加,支护荷载存在临界值.黏聚力与预加荷载呈线性正相关,在实际工程中,可根据工程要求达到的安全系数,通过黏聚力和预加荷载的关系反推出所需预加荷载大小,从而为实际工程设计与施工提供借鉴参考.     

负温和初始含水率对冻结粉质黏土力学性质的影响

温度和含水率是决定冻土性质的两个主要因素.通过开展低温三轴试验,研究了冻结状态下路基粉质黏土在50kPa围压,4个温度水平(-4、-6、-8、-10℃)、4种初始含水率(14.30％、16.20％、18.73％、20.60％)共计16种工况下的变形及强度等力学性质.结果表明:冻结粉质黏土的应力-应变关系在各温度及初始含...     

基于静三轴试验的水泥改善粉质黏土工程特征的试验研究

为了合理利用资源,选取内蒙古河套灌区粉质黏土作为基层材料,利用静三轴压缩试验对水泥土力学特征进行研究。在100、200、400、800、1200 kPa 的围压下,对水泥掺入20％、30％、40％进行三轴压缩试验,得出水泥土的应力-应变在低围压下,呈现软化型,并且以脆性破坏为主,随着围压的增大,软化逐渐减弱,强度有所提高;水泥土刚度-应变曲线可以分成上升阶段、衰减阶段、残余阶段3个阶段;水泥土的破坏特性与水泥掺量和围压有关系,并且通过微观结构得出水泥具有完善固化土颗粒填充效应的作用。     

对粉质黏土渗透性改良的试验研究

长期以来,填埋场渗滤液被认为是其周边地区地表水及地下水的潜在污染源,而且填埋场关闭以后,其渗滤液的产生要持续多年甚至数十年。因此,利用压实、掺入加固剂等不同的方法综合对土体进行改善,提出适合黏性土加固的方法,使卫生填埋场衬垫的渗透系数不大于1×10^-7cm／s以达到环保要求,具有良好的社会效益和经济效益。     

污染粉质黏土物理性质研究

通过室内模拟试验,从土的相对密度、液限、塑限和塑性指数4个方面,探讨了不同浓度的造纸厂污水和生活污水对土体物理性质的影响和变化规律,为污染地基土的修复设计、治理和环保提供可靠数据。     

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。     

郑州市域粉质黏土相似材料配比试验研究

文章结合郑州市轨道交通10号线盾构下穿南水北调干渠工程,针对盾构掘进的粉质黏土地层工况,根据相似理论计算相似材料的相似比尺,通过大量的相似材料配比试验,配制出一种新的粉质黏土相似材料,相比于原状粉质黏土,该相似材料呈现出“高密度、高摩擦角、低黏聚力、低压缩模量”的性质特点;通过对铁粉质量、锯末质量比、膨润土质量比、水质量4个因素的敏感性分析,获得铁粉、锯末等基础材料对相似材料物理力学性质指标的敏感性,并提出严控含水量的重要性。研究成果可为开展粉质黏土相似模型试验提供相似材料配比方案,为郑州市域该土层内的相关工程建设提供参考。     

深埋粉质黏土层强度与变形参数试验研究

深埋粉质黏土层具有压密性、胶结性好,强度高,压缩性低的工程特点。因此,其力学性能的准确评定对于工程设计意义重大。以具体工程为背景,分别采用室内高压固结试验与现场旁压试验方法对场地内深埋粉质黏土层的强度与变形参数进行试验研究,然后根据试验结果对深埋粉质黏土层的压缩性、承载力等力学性能进行分析评定,并对两种试验方法结果进行了对比分析。结果表明：该场地深埋粉质黏土层天然状态下压缩模量介于41.3～47.3 MPa,压缩系数介于0.04～0.03 MPa^-1,属低压缩性。按临塑压力法确定的地基承载力介于403～1296 kPa,按极限压力法确定的地基承载力介于307～1 086 kPa,可满足作为一般工程桩端持力层的要求。研究结果对于在工程中充分利用深埋粉质黏土层的力学性能具有一定的指导作用。     

南方湿热地区路基红黏土Shakedown临界应力水平试验研究

根据南方湿热地区气候特点和10条典型高速公路路基受力计算,制定路基红黏土的重复荷载动三轴试验方案;研究不同压实度、含水率、轴向应力水平、循环加载次数等条件下路基红黏土的塑性力学行为,并结合Shakedown概念,界定循环动荷载作用下红黏土的Shakedown临界应力水平。研究结果表明:压实度对红黏土临界应力水平影响较小,含水率对其影响显著,最佳含水率Com及110%Com,120%Com和130%Com对应的临界应力水平分别为70%,70%,60%和40%,据此可绘制南方湿热地区路基红黏土Shakedown临界应力包络线;设计时,应以施工含水率对应的临界应力水平作为路基受力的控制上限,从而保证路基的变形稳定和耐久性。     

北京市粉质黏土物理力学性质与地基承载力研究

粉质黏土与普通的黏土不同,它含有一定的粉粒或者粉土,因此其物理力学性质易受到外界的干扰,在勘察期间确定其物理力学参数是最为重要的工作内容之一,参数的准确性直接影响着地下工程结构的受力和变形计算精度。由于北京市分布着具有一定厚度的第四系粉质黏土层,该土层含有多个亚层,物理力学性质在空间分布上具有一定的离散性,建立一个具有区域性的经验公式是确定粉质黏土层物理力学性质和地基承载力的有效途径。文章以北京市某会址项目为研究背景,通过室内试验和原位测试方法,获得粉质黏土层的物理力学参数和地基承载力参数,并采用统计学理论和数学分析软件建立各个参数之间的相关关系,建立的回归关系能够为北京市粉质黏土层物理力学参数和地基承载力的确定提供经验对比。     

杭州湾淤泥质粉质黏土排水蠕变试验及元件蠕变模型

为研究滨海地区软黏土的蠕变特性,选取杭州湾淤泥质粉质黏土,开展了一系列100～400 kPa围压的三轴固结排水蠕变试验,分析了不同偏应力状态下的蠕变规律.采用Merchant模型与Burgers模型对土样的蠕变行为进行预测分析,并将预测结果与蠕变试验结果进行对比.结果表明,在不同围压作用下,淤泥质粉质黏土主固结变形比均...     

上海⑤1层粉质黏土的热传导特性

采用基于热探针法的热传导仪,对上海地区地铁隧道主要穿越的⑤1层粉质黏土的热传导特性进行了试验研究.实验结果表明：饱和粉质黏土试样的孔隙比越大,其热导率越小;随着土样含水率从饱和状态逐渐降低,初期土样会出现明显体积收缩、热导率升高,而后当含水率降到低于塑限的时候,土样体积收缩速率明显变缓,热导率则逐渐降低,热导率总体上呈现出先升后降的规律,最大值出现在塑限左右.此外,还应用若干现有经验公式对上述热传导试验数据进行了拟合,由此验证各经验公式的适用性.     

不同应力路径下饱和黄土应力应变及孔压特性分析

通过GDS多应力路径试验仪,对饱和重塑黄土开展不同应力路径下的固结不排水试验。分析和探讨了常规三轴压缩、增p、减p和等p应力路径下饱和黄土的应力与应变关系和孔压特性变化规律。试验结果表明,不同固结方式所得到的应力峰值和稳定的孔隙压力明显不同。在等压固结方式下,减p、等p和增p路径所对应的应力峰值和稳定孔隙压力值依次增大;且减p、等p和增p三种路径下的应力峰值和稳定时的孔隙压力值均随初始固结应力增大;在偏压固结方式下,减p、等p和增p路径所对应的应力峰值依次减小,减p、增p路径所对应的稳定孔隙压力值大于等p路径,减p路径下的稳定孔隙压力值最大。     

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.     

粘性土应力路径试验

利用GDS多功能三轴仪,对南京河西地区原状粘性土进行了常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径的固结不排水三轴试验,探讨不同应力路径下粘性土的变形和强度特性.实验表明：不同应力路径下土的应力应变关系都呈曲线形态相似的非线性应变硬化型,而土的峰值强度和土中孔隙水压力差异明显;相同应力路径试验得到的有效应力路径形态一致,常规三轴压缩试验中有效应力路径呈S形.     

不同应力条件下饱和尾粉砂的静力学特性

为了得到饱和尾粉砂在高应力条件下的静力学特性,通过不排水静三轴试验分析了饱和尾粉砂在不同围压下的应力-应变规律、孔压-应变曲线的增长规律以及应力路径。结果表明：在低应力条件下孔压增长相对缓慢且土颗粒间的相对作用力较小,剪胀现象明显;当围压升高后土体被逐渐压密则表现出了应力增量引起的应变增量越来越小的现象;当围压到达一定值后表现出类似于脆性材料的破坏形式;随着围压的升高土样孔隙水压力逐渐增大;破坏时的偏主应力随着围压的增大先增大后减小;高围压和低围压的应力路径破坏线斜率相反。     

水泥搅拌桩在淤泥质粉质黏土中的应用探讨

水泥搅拌桩普遍用于高速公路、高速铁路、机场、高层建筑的软基处理加固工程。虽然施工工艺已日趋成熟和完善,但随着管理者对水泥搅拌桩不断深入的认识,使得其施工质量越来越引起重视,如何才能更好的切实加强水泥搅拌桩施工质量是广大施工人员迫切需要解决的问题。在此结合自身在水泥搅拌桩施工管理中的一些小的体会,对厦深铁路（福建段）软基处理水泥搅拌桩在淤泥质粉质黏土中的质量控制、桩长问题作简要的探讨。