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。     

轻质橡胶颗粒-砂混合土的压缩性试验研究

通过单向压缩试验,研究了橡胶颗粒-砂混合土中橡胶颗粒的压缩性以及不同橡胶掺量混合土的压缩性.为确定混合土中橡胶颗粒自身的压缩性,配制了与橡胶颗粒同级配的纯砂试样,将纯橡胶试样压缩量减去纯砂试样压缩量,得到了混合土中橡胶颗粒自身的压缩量.同时,依据混合土中橡胶颗粒和砂颗粒各自的压缩曲线,考虑混合土的压缩量等于橡胶颗粒自身压缩量与孔隙减小量之和,采用更为合理的体积分数来表达橡胶颗粒的掺量,建立了一种混合土的压缩模型,并与试验结果进行了对比验证.结合模型和试验结果发现,橡胶颗粒掺量的界限质量分数为20%,工程应用中不应超过此临界值.     

垃圾土沉降特性的室内试验研究

对不同成分的垃圾土进行了高压固结试验和沉降模型试验，分析了垃圾土的沉降机理和过程．应用Sowers沉降模型对垃圾土沉降值进行了计算，并与实调值进行了比较．给出了主压缩指数C‘c及修正主压缩指数C‘c的变化规律和取值范围．     

基于GIS对钙质结核土微观结构定量分析研究

文章研究通过运用地理信息系统(GIS)及数字图像处理技术对安徽平原的钙质结核土进行图像分析、处理,进而提取钙质结核土的各种定量参数,如钙质结核的形状、大小,钙质结核的周长和面积等一些相关指标。探索基于GIS数据图像处理技术在钙质结核土分析研究中的可行性和有效性方法;进而为获得安徽淮北平原地区钙质结核土的微观参数以及对钙质结核土的各物理力学指标的变化规律的研究提供新途径和快捷的方法。     

淮北平原钙质结核土的结构类型和成因分析

钙质结核土是淮北平原常见的区域性特殊土,有着独特的形成机理和分布规律。文章通过地质调查、勘察和室内外试验资料的综合分析,并参阅工程地质勘察报告和专业文献资料,对淮北平原钙质结核土的结构类型进行了研究,分析了区内钙质结核土在水平区域分布和垂直分布上的特点;结合成土原理、矿物结晶学和微观组织热力学,分析了钙质结核的形成原理,得出钙质结核土是成土作用和成岩作用共同参与的结果;同时分析了不同成因方式带来的钙质结核土结构和分布上的差异。所得结果对于研究钙质结核土的工程性质具有重要意义。     

高应力作用下不同颗粒特征的钙质砂压缩破碎特性

对南海不同岛礁处的钙质砂开展一系列终止压力为8MPa的高压固结试验，研究不同颗粒形貌及不同粒组的钙质砂的颗粒破碎演化规律。试验结果表明，两种钙质砂试样S₁和S₂的矿物组分基本相同，但不同的沉积环境造成了颗粒形状具有显著差异；以片状颗粒为主的钙质砂试样S₂的压缩性和颗粒破碎程度会显著高于以块状颗粒为主的钙质砂试样S₁，且颗粒相对破碎率B_r均随着颗粒粒径的增大而增大；对两种不同的钙质砂而言，相对破碎率B_r与压缩变形量之间呈良好的幂函数递增关系，表明颗粒破碎大小与压缩变形量密切相关。     

粗粒料与结构物接触面力学特性缩尺效应

为了研究土石坝中不同材料间接触面的力学特性,利用清华大学土与结构物接触面循环加载剪切试验机,对粗粒料与混凝土板接触面分别进行了试样缩尺和粒径缩尺试验,得到了缩尺前后的接触面强度与变形特性。根据试验结果,探讨了试样缩尺和粒径缩尺对接触面力学特性的影响,并分析了其机理。结果表明:当试样与粗粒料最大粒径之比大于一定值时,试样缩尺的影响很小;而粒径缩尺后的接触面强度会降低,同时初始剪切模量则有所增长,其影响不能忽略。     

冲击荷载下钙质砂侧限压缩及颗粒破碎试验研究

海洋动力环境中钙质砂受荷载时的压缩变形特性是工程建设考虑的重要因素。对1~2 mm粒径钙质砂在侧限条件下进行静荷加载、冲击加载、冲击后静荷加载试验,分析试样在三种加载方式下的e-P曲线,运用Hardin模型中的相对破碎率Br值对其颗粒破碎进行度量。试验结果表明:相同荷载幅值水平下,相对静荷加载,试样对冲击加载较为敏感,其压缩变形更加明显,颗粒级配变化更显著;冲击加载时,存在临界冲击次数N_(cr),此时试样孔隙比趋于稳定;且冲击荷载幅值越大,相应临界冲击次数N_(cr)值越大;同时发现冲击加载会影响试样压缩性,冲击加载时试样颗粒破碎程度越高,冲击加载后静荷加载时表现的压缩性越低,颗粒相对破碎率B_r值变化越小,试验结论对工程建设具有一定参考意义。     

结合水对高液限土固结压缩特性的试验研究

高液限土的压缩沉降计算问题一直被广泛关注。为了研究结合水对高液限土压缩特性的影响,提高固结压缩量计算的精度,选取海南万洋高速公路的高液限土进行研究,采用容量瓶法进行了结合水含量的测试;开展了SEM电镜扫描与XRD射线衍射分析的微观试验,研究土体组成成分对结合水吸附性能的影响;提出考虑结合水含量的修正土体孔隙比计算方法,假定不同的结合水密度,进行了相同常规孔隙比及考虑结合水含量的修正孔隙比下的一维饱和固结试验。同时选用长沙砂性土进行以上试验作为对比研究。结果表明:海南高液限粉土的结合水含量远高于长沙砂性土;土体中的黏粒含量、亲水性黏土矿物的含量以及高岭石的叠状结构影响了结合水的吸附性能;结合水的密度约为1.3 g/cm~3,考虑结合水含量后两种土样的固结压缩量随时间变化一致,且试验结束后的含水率高于试样结合水含量,工程实践中难以脱去,可以归为固相的一部分,建议考虑结合水含量对高液限土的孔隙比计算方法进行修正,这对高液限土路基压缩特性以及工程应用具有实际意义。     

粗粒土静止侧压力系数试验

对某土石坝地基覆盖层2种级配的砂卵砾石料进行大型单向压缩试验,试验中,土压力盒基于标定方法提供的参数得到试样内的水平应力和垂直应力,进而计算其静止侧压力系数K_0。研究水标法和砂标法对粗粒土的适用程度,探讨K_0试验结果的可靠性;分别对2种级配土料进行中三轴CD试验,测定土料的有效内摩擦角,然后依据相关经验公式计算K_0,验证经验公式的有效性。结果表明:砂标法对于粗粒土来说是一种较可靠的标定方法;在竖向应力足够大时,K_0试验误差可以忽略不计,所测定的K_0接近实际值;Federico基于Terzaghi的已激发有效摩擦角概念而推导出的有效内摩擦角与静止侧压力系数之间的关系式较适合粗粒土。     

垃圾焚烧炉渣的力学特性和破碎特性试验研究

在不同的最大竖向压力(100~3 200 k Pa)下,对上海某生活垃圾焚烧厂炉渣进行了室内压缩试验和直剪试验,并在试验前后对所有试样进行了颗粒筛分。结果表明:炉渣的压缩破碎变形属于不可逆变化,在初始孔隙比一定的条件下,试样的最终压缩量受初始颗粒级配和颗粒大小的共同影响。此外,当炉渣受到的最大竖向压力小于其屈服应力时,压缩后试样的级配曲线较初始级配曲线变化不大;当炉渣受到的最大竖向压力超过其屈服应力时,颗粒破碎明显加剧,压缩后试样的级配曲线受最大竖向压力的影响较大。最后,对直剪试验后炉渣的破碎进行了分析,表明当压力达到一定大小后,由剪切作用产生的颗粒破碎将不再增长。     

浅析土工试验中的抗剪强度

通过对土工试验中直接剪切试验与三轴压缩试验所测得的抗剪强度进行对比与分析,指出三轴压缩试验结果更接近土的实际理论值,为地质人员使用抗剪强度指标提供了依据,从而对工程不同的要求提出不同的试验方法。     

基于应力应变曲线类型的邓肯张模型修正

邓肯张模型应用于钙质结核土三轴试验的分析时,发现部分应力应变曲线不能有效地被预测。文章基于本构模型所具有的特性,结合土的结构性及应力应变曲线的特性,分析本构方程参量的作用并引进能有效描述S型应力-应变曲线的参量(密实点D为切线弹性模量为最大值时对应的应力应变点)。通过推广邓肯张模型、建立和修正反正切模型,结合钙质结核土应力应变曲线类型,探究本构模型各自的实用性与适应范围。结果表明:应用于应变硬化的反正切修正模型与邓肯张修正模型,由于变量的增加,而使得对应力-应变曲线的拟合度有所增加;邓肯张修正模型适应于反映应变软化岩土的性质,但其表现岩土物理性质的形式随着参量增加而更加复杂;反正切修正模型能较为简单地体现S型应力应变曲线的性质,表达密实点D的位置。     

垃圾土气体渗透特性试验研究

为研究垃圾土的气体渗透特性,自主研制了垃圾土气体渗透特性试验装置,开展了人工配制垃圾土试样的室内试验,分析了气体压缩性、进气端压力、压缩位移等因素对气体渗透特性的影响。试验研究结果表明:考虑气体压缩性测得的气体渗透率比不考虑气体压缩性的数值略大;垃圾土中气体渗透不存在启动压力平方差梯度和临界流速;建议在开展垃圾土室内气体渗透性试验时进气端压力取值为3 kPa;随着压缩位移的增大,垃圾土试样的孔隙度和气体渗透率都不断减小,试样气体渗透率的范围为10~(-13) m~2～10~(-12) m~2,孔隙度在0.3～0.57。研究成果丰富了垃圾土气体渗透特性研究的试验设备,可为后续开展填埋气体迁移规律和收集利用方面的研究提供支撑。     

小型叠层橡胶支座的力学性能相关性

由于振动台使用的小型橡胶支座的尺寸并非同比例缩尺,与GB/T 20688.3—2006中的支座规格相差较远,需对其力学性能进行试验研究.文章对6个小型叠层橡胶支座的压缩和剪切性能进行研究,结果表明:GB/T 20688.3—2006中关于叠层橡胶支座竖向压缩刚度的计算方法不适用于小型缩尺橡胶支座,而剪切刚度的计算方法具有一定的参考性.因此,在振动台隔震试验前需对支座刚度进行测验,选取刚度较为接近的支座进行后续试验.压缩刚度的离散性造成的不均匀沉降极小,应优先考虑实测剪切刚度相近的支座.     

益阳膨胀土长期压缩特性试验分析

为探究益阳膨胀土次固结系数变化规律,研究土体长期压缩变形特性,得到方便工程运用的本构模型,以单轴固结试验为基础,延长受载周期,取益娄高速膨胀土进行长期一维固结压缩试验,探究固结压力和干密度对膨胀土样长期压缩特性的影响。试验结果表明,土样干密度对次固结系数影响相对较小,具体变化规律表现为次固结系数随干密度的增大而减小。相比之下,固结压力对次固结系数影响较大,且次固结系数随固结压力增大而增大,并呈现对数函数关系。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了益阳膨胀土非线性本构模型,得到了益阳膨胀土压缩量与时间、固结压力和干密度等的关系。本构模型由主固结部分和次固结部分组成,按照此本构关系得出的计算结果与规范修正法结果几乎一致,并且从物理意义、固结过程划分等方面更显清晰。     

地基承载力评价方法探讨

室内土工压缩试验一般仅用来评价土的变形性能，它作为土这种特殊材料——土的力学试验，应可用来评价土的强度性能。对e—p压缩曲线进行一系列坐标变换及计算，得到s—lgp曲线，然后根据该曲线上转折点估计土的承载力。此法简单易行，为评价地基承载力提供了一条新的途径。     

颗粒形状对钙质砂最终级配影响的试验研究

为探究颗粒形状对大剪切应变条件下钙质砂最终级配的影响,采用环剪仪和Morphologi G3对取自我国南海的钙质砂进行了一系列环剪试验和颗粒形状分析。试验结果表明:钙质砂在剪应力作用下发生颗粒破碎导致其级配变化,当环剪的剪应变达到50 000%时,钙质砂级配趋于稳定;级配稳定的钙质砂试样被替换成未发生过破碎的相同级配钙质砂试样后,由于替换前后颗粒的形状不同,导致试样在剪应力作用下继续发生颗粒破碎,试样重新稳定时颗粒级配分形维数相较于原稳定状态时的分形维数有一定程度的增加。     

侧限压缩下粒状土颗粒破碎的试验研究

随着国际上高土坝建设的兴起,以及近年来大型工业与民用建筑建设的兴起,特别是堆石、砂石、粗粒料等材料被广泛应用于水利、港口、交通等岩土工程建设中,作为地基的石英砂、砾石等在大荷重下发生颗粒破碎,颗粒破碎成为影响变形和强度的主要因素,许多研究都集中在大颗粒的破碎,忽略了小颗粒的破碎情况。本文以探究土颗粒的破碎特性为目的,采取高压应力下的侧限压缩试验,对两种不同的颗粒材料进行试验分析,通过筛分法和激光散射法分别对试样压缩前后的大颗粒和小颗粒的粒径分别进行描述,进一步探究颗粒的破碎机理。     

多轴段转子系统的畸变试验模型动力学相似设计

基于Riccati传递矩阵法和灵敏度分析,提出了一种多轴段转子-支承系统畸变试验模型的动力学相似设计方法.分析了转子固有特性的系统参数灵敏度,对原型系统进行动力学模化得到畸变模型,并进行必要的模型修正,然后对修正后的畸变模型进行缩尺设计得到最终试验模型.以设计某空压机高压转子的缩尺试验模型为例,通过对比原型和所设计缩尺试验模型的临界转速和固有特性,验证了所提试验模型动力学相似设计方法的有效性和实用性.