泥石流宽级配砾石土结构特征实验研究

泥石流堆积物是一种宽级配砾石土,深入研究其结构特征和渗透特性,具有重要的理论和实践意义。根据粗细颗粒的含量,提出了接触式堆积、紧密堆积和基底式堆积三种结构类型,并通过实验进行了验证和分析;分析表明,细粒含量是决定宽级配土结构的关键。击实实验显示土中细颗粒含量达到16.52%时,干密度最大;渗透实验也表明此时其渗透性接近细粒土的渗透性;数值模拟表明,细颗粒含量达到22.23%时,孔隙率最小。理论分析和实验研究认为,宽级配砾石土中紧密堆积结构的细颗粒含量上限应为20%,超过这个含量,粗颗粒的骨架作用会被减弱,强度降低。     

土石混合料路用工程力学性质试验

为研究土石混合料的工程力学性质,采用自行研制的大型击实仪对不同粗颗粒质量分数、级配、击实方法及击实功情况下的土石混合料进行系统的击实试验,并对不同粗颗粒质量分数的土石混合料开展了无侧限抗压强度、CBR(加州承载比)及回弹模量试验。试验结果表明:土石混合料的级配在泰勒理想级配范围内,其压实性能最好,且压实过程中,击实功不易太大,否则易使土石混合料的级配退化;在实际工程中,最好选用大型击实法来确定土石混合料的最大干密度,否则会降低压实标准;土石混合料的力学性能较好,且浸水后膨胀量小于一般细粒土的膨胀量。     

河南中东部黄泛区粉土物理特性区域差异性实验研究

河南中东部地区为典型黄泛区,随着该地区基础建设的迅速发展,迫切需要对该地区粉土的物理力学性质进一步研究.本文通过筛分实验、液塑限实验和击实实验,基于土体的颗粒组成、液塑限、最大干密度和最优含水率指标,研究河南中东部区域黄泛区粉土的物理特性差异.结果表明:(1)河南中东部不同区域黄泛区粉土颗粒级配、液塑限存在明显差异,细粒含量差别显著,细粒含量越多液塑限越大;(2)该地区不同区域最大干密度基本相同,最优含水率有差异,说明粉土的最终压实度相近,最优含水率与细粒含量有关.     

不同级配填土压实及渗透特性试验研究

针对不同级配的粉土、黏土,进行了粉土、黏土的击实特性试验和渗透特性试验研究,绘制了不同击实功作用下和不同级配粉土、黏土的干密度曲线,得到了不同击实功作用和不同级配的粉土、黏土干密度变化规律,探讨了不同压实度的粉土、黏土的渗透特性。试验结果表明:不同级配的粉土、黏土中存在一个最佳击实功,并且在该击实功下,可获得其最大干密度;与此同时,黏土可以通过掺入粗颗粒改变其压实特性,而对于粉土,通过掺入粗颗粒改变级配,并不能有效地改变其压实特性;填土的渗透特性随着压实度的增大而呈现非线性变化。     

粗颗粒土静力压实特性的试验研究

研究粗颗粒土的压实特性随级配和含水率的变化规律,对工程实践具有重要的指导意义.以大石峡土石坝的筑坝料为研究对象,借助分形级配方程,分别进行了不同级配粗颗粒土的相对密度试验和不同级配不同含水率粗颗粒土的静力压实试验,研究了级配和含水率对试验土料压实特性的影响规律.结果表明,当含水率达到最佳时,粗颗粒土达到最大干密度,超过最佳含水率时反而不利于粗颗粒土的压实;由静力作用得到的干密度和动力作用得到的最大干密度随分形维数的增加呈现相同的变化趋势,均在分形维数为2.62时出现极值点,对应的级配为最优级配.将最优分形维数取为2.60,并通过一些工程堆石料的级配曲线验证了其合理性.研究结论可为填方工程中填筑料的加水量控制和级配设计提供可靠的理论依据.     

黏粒含量对泥石流源区砾石土体强度影响的实验研究

泥石流源区砾石土的黏粒颗粒含量对砾石土孔隙水压力和强度的影响是泥石流形成机理中的重要问题之一.采用室内静三轴实验研究云南东川蒋家沟支沟大凹子沟源区的砾石土体强度、孔隙水压力、湿陷性与黏粒颗粒含量的关系,发现黏粒的质量分数在3.75％～7.50％范围内的砾石土试样湿陷性较大;黏粒的质量分数为5％左右的砾石土湿陷性最大;黏...     

粗颗粒含量对粗粒土密实程度影响研究

粗颗粒土的工程特性与其密实程度紧密相关,而紧密堆积程度是粗颗粒土密实程度的直接体现.根据以往实验结果,粗颗粒土的密实度受到颗粒级配的影响,而P_5含量(大于5 mm粒径颗粒含量)常常作为体现粗细颗粒比例的重要指标.为此,绘制10种不同级配的粗颗粒的累计曲线,使之与Fuller曲线对比以分析不同P_5含量的粗颗粒土的紧密堆积程度,并对所有土样进行分层击实,分析其在不同级配下的密实程度.研究发现:粗颗粒土的P_5含量在75%时其累计曲线与Fuller曲线最接近,可视作是最紧密堆积状态;粗颗粒土P_5含量为75%时具有最大密实程度且具有相对较低的含水率;P_5含量为75%时的级配为良好级配.     

北京地区细粒土微观特征及宏观力学性质研究

对从北京地区获取的10块代表性细粒土样品进行了X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）分析和常规土工试验,以对北京地区细粒土的微观特征及其对土体宏观力学性质的影响进行研究.结果表明：北京地区细粒土的主要矿物成分包括石英、长石、方解石和黏土矿物,其中,黏土矿物的主要组分为伊利石和伊蒙混层;北京地区细粒土土体结构疏松,颗粒矿物之间连接较弱导致较难形成骨架支撑,且粗颗粒矿物表面通常被细颗粒矿物包裹,细颗粒矿物的存在形式包括基质和团粒两种,在SEM观察中可通过组分和结构差异进行区分;北京地区细粒土的宏观力学性质受矿物组成和微观结构的联合控制,除了矿物颗粒本身性质对土体强度的影响之外,黏土矿物和粗颗粒矿物之间的结构配置对土体的抗压强度和抗剪强度也有重要影响.     

击实功对全风化泥质砂岩填料压实破碎特性的影响

为研究击实功对德遂高速TJ4标段沿线全风化泥质砂岩填料压实特性与破碎特性的影响,采用不同击实功对该填料开展室内击实试验.结果表明,不同击实功下全风化泥质砂岩填料最大干密度为1.839～1.932 g/cm3,最佳含水率为10.84%～11.78%.随着击实功的增大,最大干密度随之增大,最优含水率则呈减小的趋势.无论击实功多大,含水率对破碎率的影响均很小.击实后,全风化泥质砂岩填料平均破碎率为20%～40%,级配曲线大幅度向上方偏移,粗颗粒抗变形能力较差而破碎导致细颗粒含量增多,并引起0.075～0.25 mm粒径组含量变化率最大,为击实前的3～4倍,级配由良好变为不良,因此在施工填筑过程中需要控制好填料级配以及碾压次数.     

过渡型细粒土击实特性及基质吸力试验研究

级配呈现过渡特征的土被称为过渡土.路基填料中过渡型细粒土的击实特性不同，且力学性能受基质吸力的影响较大.根据试验标准(ASTM D698-12),进行标准击实试验，得到最优含水率和最大干密度.对试验土样，分别使用露点水势仪和高量程吸力计量测击实前后土样的基质吸力.结果表明：过渡土中黏粒含量的增加使路基填土压实特性不同，过渡土的最大干密度随着黏粒含量的增加而减小，过渡土的最优含水率随着黏粒含量的增加而增大；在击实曲线湿侧时击实土的基质吸力接近于0;击实后过渡土的基质吸力呈现过渡特征，当认为过渡土中的水分被黏粒完全吸收后，过渡土的吸力-含水率可以拟合为一条曲线，即吸力-黏土含水率曲线；在压实前的松散土颗粒的吸力量测中，也得到近似的试验结果.     

矿渣碎石粘性混合土的击实试验研究

土的强度和稳定性与土的密实程度是息息相关的,在实际施工中,土的密实程度取决于由土的击实试验测得的控制指标,例如:土的干密度、土的最优含水量等,对于一般粘性土的击实试验目前已有较多的研究,但工程实践中经常会遇到矿渣碎石,将矿渣碎石与粘性土混合成为一种特殊的混合土,其物理、力学、工程性质与一般土有很大的不同,在矿渣碎石粘性混合土的击实试验中,使用的矿渣碎石粘性混合土是以细粒土含量为主,以矿渣碎石颗粒的含量为辅的土,着重分析混合土中的矿渣碎石颗粒含量对击实效果的影响,发现最优含水量随着矿渣碎石颗粒含量的提高而呈一定规律的曲线形变化,最大干密度也有同样的变化规律;控制压实质量的压实度也呈一定规律的变化.     

逐级降温工况下道基含盐砾质土盐-冻胀特性

为探明多因素影响下道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形特性及特征温度，基于天然级配、剔除大于60 mm粒径颗粒级配及添加5%含量(质量分数)细颗粒级配3种试样，分别开展3种含水率、7种不同含盐量条件下的盐-冻胀试验及冻结温度测定试验，结合PFC3D数值模拟，探究颗粒级配、含水率、含盐量对道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形规律及冻结温度特性的影响，并揭示其作用机理。研究结果表明：含硫酸盐砾质混合料的冻结温度主要受土体含盐量、含水率所对应的等效硫酸钠质量分数的影响；由于受试验降温方式及试样低含水率、低含盐量的综合影响，试验中未能监测到土试样的过冷温度；道基含硫酸盐砾质混合料的宏观盐胀温度低于冻结温度，添加5%含量细粒土试样的冻结温度略低于其他2种试样，3种试样的冻结温度为-1.58℃～0℃;试验土体的盐-冻胀变形率整体随含盐量、含水率的升高而增大，仅剔除大于60 mm粒径颗粒级配的盐-冻胀变形率与天然级配整体相差不大，而添加5%含量细颗粒使土体的盐-冻胀变形率提高3%～30%,提高程度受土试样含水率和含盐量的影响较大；5%含量细颗粒填充了试样中的大孔隙，减小了孔隙体积，对道基含硫酸砾质混...     

粗颗粒土颗粒破碎影响因素试验研究

通过室内粗颗粒土的大型三轴和单轴试验,对粗颗粒土的颗粒破碎特性进行了研究,并分析了粗颗粒土母岩性质、级配、围压及应力状态对颗粒破碎的影响.结果表明:粗颗粒土的母岩强度或细颗粒含量越高,或粗颗粒土的浑圆度越好,颗粒破碎率越小;随着围压和应力的增大,粗颗粒土的颗粒破碎率也呈增大趋势.     

堰塞坝漫顶溃决过程数值模拟

根据堰塞坝坝体材料的宽级配特性,建立描述堰塞坝漫顶溃决溃口发展规律与流量过程的数值模型。该模型引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦和遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围和填实作用。基于不同土体陡水槽冲蚀试验结果,针对宽级配堰塞坝材料在高强度水流侵蚀条件下的冲蚀特性,建议采用能反映坝体材料颗粒级配、密实度、强度、坝体坡度、水流速度及摩阻流速对冲蚀量影响的土体冲蚀公式。利用该数值模型对唐家山堰塞坝溃决案例进行计算分析,所得溃坝洪水流量过程与实测结果接近,验证了该模型和计算方法的合理性,表明该模型能准确反映水库库容和上游补给水流量对堰塞坝漫顶溃决发展过程的影响。     

不同级配路基填土压实性能试验

针对我国公路路基填土压实特性,采用室内击实试验,绘制了不同击实功作用下和不同级配粉土、黏土的干密度曲线,探讨了不同级配的粉土、黏土的压实性能,确定了不同击实功下压实度与孔隙比、空气体积分数、饱和度之间的关系;并基于微观结构分析,探讨了压实度对填土颗粒微观结构的影响.试验结果表明:不同级配的粉土、黏土中存在一个最佳击实功...     

草根对开封城墙土抗剪性能影响

为研究草本植物根系对开封城墙坡面土的影响,进行颗粒筛分实验、击实实验、界限含水率实验和直剪实验,研究城墙坡面土的颗粒级配、最佳含水率、最大干密度、塑性指数,探索5种典型草本植物不同根系掺量时根土复合体抗剪强度指标变化规律.实验表明:城墙坡面土为低液限黏土,级配良好,最佳含水率为13.918％,最大干密度为1.812 g...     

水平和竖向渗流情况下砾石土渗透性的对比分析

目前对土料的渗透性和抗渗性能的试验研究多采用竖向渗透仪,土料水平方向的渗透试验开展得很少.然而,土料的水平方向的渗透性一般大于竖向,因此,土体中渗流的优势方向往往是水平方向.基于不同条件下的渗透试验结果,研究水平和竖向渗流情况下砾石土料渗透性的异同,分析探讨不同试验结果的差异及其影响因素.分析结果表明,不同的砾石含量、不同反滤料密度和级配情况下,水平渗透试验测得的试样的渗透性都大于竖向渗透试验的测值.两者的差异随砾石土的砾石含量、反滤料密度和颗粒尺寸的增大而增大.     

木质素改良粉土基本工程特性试验研究

将工业副产品木质素应用于粉土改良.通过界限含水率、颗分、击实、无侧限抗压强度和电阻率等室内试验,对素土及掺木质素改良土的基本物理力学性质、p H值和电学特性等进行对比研究,明确改良土的基本工程特性变化规律和改良效果,并采用扫描电子显微镜(SEM)对土体微观结构变化进行对比分析,阐述了木质素与土体的相互作用机理.试验结果表明:木质素可有效改善粉土的颗粒级配,降低土体的塑性指数;改良后粉土的最大干密度增加,最佳含水率减小,同时干密度对含水率变化的敏感性增强;改良土的无侧限抗压强度优于素土,p H值低于10,龄期和含水率对强度影响显著,对p H值无明显影响;胶结物质填充孔隙并联结土颗粒,改良土微观结构更为稳定.这说明木质素可有效改善粉土的基本工程特性.     

佳禾沟泥石流堆积物的粒度与强度关系分析

佳禾沟位于云南省维西县中路乡佳禾村,历史上曾多次发生不同规模的泥石流,并造成了人员伤亡和财产损失。通过对沟道流域沿线不同位置取样,用泥石流颗粒标度分析法并结合强度实验,发现佳禾沟泥石流松散堆积物的颗分参数μ与P(D_2)之间存在线性关系,这说明μ影响了泥石流的启动;物源区中的细颗粒的迁移、上游泥石流部分物质的随机性停歇和沟道支沟和主沟陡坡物质的随机性补给导致了颗分参数(μ,D_c)的波浪式发展。黏聚力c与μ之间的关系为线性关系,c随着μ的增加而增加。这说明细颗粒的组成控制了黏聚力c的大小,因此推断黏聚力受到细颗粒之间的胶结作用和静电作用等因素的影响。内摩擦角φ与Dc之间的关系为负线性相关,而φ随着D_c的增加而变小,粗颗粒决定了φ的发展。因此,在相同条件下,较大的μ和较小的D_c组合的土体,其强度较大;这从定量的角度上验证了颗粒级配与土体强度的关系。以上结论是否适用于其他流域需进一步验证。此外,还应结合颗粒形状,土动力学,渗透理论分析泥石流发生机理。     

粗颗粒土室内冲击加固效果研究

本文在不同的约束条件下,利用实验室电动击实仪对红砂岩粗粒土进行室内重型击实试验,记录了不同冲击能作用下试验土体的干密度、冲沉量等的变化规律;分析了它们之间的关系曲线及公式;得到了粗粒土在不同冲击能作用下的能量吸收传播规律。研究成果可为强夯过程中冲击能在粗颗粒土体中的吸收传播提供一定的参考。