浅层滑坡中乔木直根阻滑效应及变形特性的试验研究——平行双根

为探索乔木根系在浅层滑坡中的阻滑效应及变形特性,以自行设计加工的大型层叠式根土复合体直剪仪为基础,对海口地区橡胶树(乔木)直根进行了不同深度剪切面处的乔木根土复合体大型直剪试验,得到了不同剪切面处乔木根系的阻滑能力及变形特性。试验结果表明:对比相同推力作用下含根土和素土剪切盒位移,发现根系的存在具有提高土体强度,延缓破坏的能力,乔木根系的存在主要通过根土之间的摩擦力起到对土体的加筋作用来有效提高土体的强度。随着剪切深度的增大,根系的阻滑能力逐渐加大;但加筋率逐渐减小。靠近剪切面处的根系相对位移最大,随着距剪切面距离的增加根系位移逐渐减小。根系的变形说明根系有将剪切面上下土体连成整体共同承受剪力的作用,且根系变形越大抵抗抗剪强度的能力越大。研究成果对于深入研究乔木直根在浅层滑坡中的阻滑及变形机理提供了试验依据,为更好的将植被根系的阻滑作用运用到浅层边坡治理中奠定了基础。     

石笼网护岸结构强度和变形特性试验研究

石笼网内填石料的填充率与石笼单体结构强度指标是石笼网生态护坡技术研究中的关键指标.采用室内石笼网填充率试验,进行了填石料的最小干密度与颗粒级配相关性研究,确定了石笼网单体结构大型直剪试验中填石料的级配曲线.利用NHRI-4000型高性能大接触面直剪仪,进行了相同粒径和剪切条件下有无石笼网的填石料剪切比对试验.试验结果表明:石笼网填充率随逊径颗粒含量的增大而增大;当试样粒径小于40 mm的颗粒(P<40)的质量分数为60％时,结合一定的击实措施,石笼网内碎石能达到最佳填充效果,填充率为72％,满足设计指标要求.石笼网结构是由填石料与石笼网组成的复合体,有石笼网的填石料抗剪强度远大于没有石笼网的填石料抗剪强度;石笼网的弹性模量远高于填石料的弹性模量,石笼网的环箍效应限制了填石料间颗粒的移动,增加了填石料整体稳定性;在变形特性上,除石笼单体结构整体延展性较大外,其发生应变软化和硬化的情况与一般粗粒土的变形特性基本一致.     

粗砂与结构物接触面的剪切特性试验研究

利用同济大学研制的大型多功能界面剪切仪,对粗砂与结构物的剪切变形特性进行研究.采用在剪切盒内灌注彩色砂条的方法研究剪切带的空间分布特性.结果表明,彩色砂条的变形可以反映剪切带厚度和空间分布.剪切带厚度为6～11 mm,厚度随着法向应力的增加呈增加的趋势;剪切带厚度在空间上的分布呈现出不均匀性,在剪切方向(X轴方向)上呈现中间大两端小的趋势,在垂直剪切方向(Y轴方向)上离散性较小、分布近似均匀.剪切板凹槽的约束作用,使得凹槽内的砂土颗粒带动附近砂土颗粒运动,从而形成剪切带.土体的剪胀特性是由于剪切带内砂土的变形导致的,剪切初始时剪胀速率较快,达到抗剪强度后剪胀速率减慢.     

盐岩剪切强度与变形特性的加载率效应研究

为研究加载速率对盐岩剪切强度与变形性质的影响,采用YZW100型直剪试验机对巴基斯坦高纯度盐岩开展了不同法向压力和不同加载速率下的直剪试验,探讨了盐岩的峰值抗剪强度、残余抗剪强度以及剪胀变形的加载率效应.试验结果表明：随着法向荷载等级的增加,盐岩的剪切破坏趋于延性,并伴有明显的剪胀变形.随着加载速率的增加,剪胀变形减小,而盐岩的峰值抗剪强度和残余强度与加载速率的对数呈线性正相关关系.盐岩强度的加载率效应主要由黏聚力的率效应引起,加载速率从0.01mm/s提高至0.10mm/s,盐岩黏聚力从6.34MPa增长至8.55MPa,而内摩擦角从44.35°略减小至43.6°,几乎保持不变.研究结果可供不同注、采速率地下盐岩储气库围岩稳定性分析提供参考.     

巨型黄土滑坡剪出口滑带土的原位剪切试验研究

针对某巨型黄土滑坡的工程地质现状,在滑坡剪出口3个不同位置切削尺寸为500 mm×600 mm×800 mm的土柱体进行了天然状态和饱水状态2种工况下的残余剪切试验,获得相应的残余抗剪强度指标.通过与滑带土同工况下的室内实验强度指标对比,发现原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角较室内实验指标高13.06%和24.64%,并分析了试验结果差异的原因,最后总结了黄土滑坡原位剪切试验过程中的注意事项.试验研究表明巨型滑坡滑带土的大型原位剪切试验对滑坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值.     

滑带土蠕变特性试验研究

以美姑河拉马古滑坡局部复活滑坡为工程实例,在现场调查、物理力学试验的基础上,采用分级加载方法对该滑坡滑带土的蠕变特性进行了试验研究.利用Boltzmann线性叠加原理将得到的试验曲线转化成分别加载的形式,并在此基础上获得了滑带土等时曲线.通过对试验确定的蠕变曲线和等时曲线进行分析处理,建立了拉马古滑坡复活滑坡滑带土幂次关系的经验模型,同时,结合滑带土的长期破坏准则,得到了该滑坡滑带土幂次关系的长期强度方程,并用FLAC对边坡的变形进行分析,预测边坡变形的发展趋势.     

堆石料强度及变形特性缩尺效应试验

对某原型级配堆石料,采用混合法根据规范要求缩尺,获得3条模拟级配曲线,相应的最大颗粒粒径分别为20 mm、40 mm和60 mm。对缩尺后的堆石料,采用同一相对密度作为制样标准,利用大型和中型三轴剪切仪分别进行不同围压下各向等压固结排水剪切试验,探讨堆石料强度和变形特性的缩尺效应。结果表明:堆石料的非线性强度指标φ_0和Δφ均随试样最大粒径d_(max)的增加呈对数函数增大;通过研究粒径和围压对粗粒土变形性质的影响,发现初始弹性模量E_i和体积切线模量B_t均随d_(max)的增加而线性增大,初始泊松比ν_i随d_(max)的增大逐渐减小(两者之间存在良好的幂函数关系);此外,总结出E_i、ν_i和B_t与d_(max)及围压σ_3之间的关系式,据此可初步估计d_(max)对E_i、ν_i和B_t的影响。     

土石混合料与岩石接触面变形特性模拟试验研究

以土-岩接触面滑坡为工程背景,用室内大型叠环单剪试验研究土石混合料与岩石接触面变形特性,重点分析法向应力、含水率、粗糙度对接触面变形特性的影响.研究表明,土-岩接触面的体变规律主要与法向应力有关,当法向应力小于400 k Pa时,表现为剪胀,400 kPa时试样表现为剪缩,体变随着剪切位移变化曲线呈"U"型变化趋势,粗糙度和含水率只影响体变的幅度.相同试验条件下,同一高度的土样剪切变形移随着法向应力以及粗糙度的增大而增大,饱和含水率土样较天然含水率土样剪切变形明显变小;接触面剪切带厚度受粗糙度、法向应力影响较大,随着法向应力和粗糙度的增加,接触面破坏形式,由滑移破坏向接触面剪切滑动带破坏再向土体内破坏转变,因此存在临界粗糙度和法向应力,使得接触面的破坏由接触面向土体内转移.在分析土-岩接触面常用模型适应性基础上,用统计损伤模型描述土-岩接触面应力位移关系较好.     

垫层料冻融变形特性的缩尺效应试验

垫层料冻融变形过大会影响寒区面板坝正常运行,有必要对垫层料冻胀融沉特性开展深入研究。受仪器设置限制,室内试验时只能采用缩尺后的垫层料试样,这可能会对试验结果有较大影响。为了揭示冻融试验中缩尺效应的影响规律,对不同限制粒径的试样进行了冻融试验。结果表明,相同相对密实度和含水率条件下,随着限制粒径的增大,试样冻胀变形量呈双曲线趋势减小;而冻融后总变形率先增大后减小。对比分析显示,试验结果与孔隙模型预测值吻合较好。     

船舶表面的滑坡涌浪爬高特性试验研究

水库两岸的岩石块等滑坡体滑落入水后,引起的滑坡涌浪常常会造成各种安全生产事故,严重威胁航行安全和国民经济.为揭示涌浪传播至船舶附近时的爬高特性,以三峡库区为研究对象,结合滑坡涌浪进行物理模型试验,制作概化滑坡体,利用浪高仪分别采集河道中两个船模表面附近的四组涌浪数据.试验结果表明,涌浪受船模、河岸等障碍物阻拦后的回流波...     

滑带土抗剪强度特性的环剪试验研究

以黄土坡滑坡滑带土为研究对象,采用环剪仪研究了天然含水率的滑带土在不同法向应力与剪切速率下的抗剪强度特性。试验结果表明:滑带土的峰值强度和残余强度均随着法向应力的增大而增大,并呈现出较强的线性关系;0.1~10mm/min范围内的剪切速率对滑带土的残余剪切强度影响不明显,变化幅度在±6%以内;但剪切速率越大,滑带土需要更多的变形以达到残余强度;随着剪切速率地增大残余黏聚力不断地减小,残余内摩擦角逐渐地增大,峰值强度及峰值黏聚力、内摩擦角均增大;剪切速率对滑带土的软化特性影响明显,并且较大的剪切速率使得剪切过程中从剪切盒侧壁流失的黏粒与孔隙水增多,因此在进行滑带土排水环剪时,宜采用较小的剪切速率。     

大豆粮堆力学特性的直剪试验研究

利用直剪仪针对 6种不同垂直压力(25、50、75、100、125和150kPa)下的大豆粮堆,在0.6、1.0和1.2 mm/min 3种不同剪切速率条件下,进行了系统的试验研究,探讨了剪切速率和剪应力-剪位移曲线规律,分析了大豆粮堆的强度特性和内摩擦特性。结果表明：大豆粮堆剪切变形可分为线弹性阶段、应力强化阶段、颗粒压缩阶段。通过直剪试验测得大豆粮堆抗剪强度符合摩尔-库伦强度准则,大豆粮堆在25至150kPa垂直压力作用下,粘聚力随剪切速率的增大而减小,内摩擦角随剪切速率的增大而增大。在同种垂直压力下,剪切速率越大,剪应力增长越快,但最终会趋于一致。随着垂直压力的增加,大豆粮堆软化程度下降。     

柱塞泵滑靴副的流体润滑特性试验系统及原理

针对现有的柱塞泵滑靴副油膜3点厚度推导法的不足,提出了更高精度的双面平均6点推导法,并对相关联的压力场分布、功率损失及泄漏量理论进行了完善,进一步地,基于恒温振动工况对滑靴副流体润滑特性研究进行了试验系统设计。通过该试验系统,可以准确测量轴向柱塞泵在恒温和变温、振动与非振动工况下不同转速、输入压力及结构形式时测点的油膜厚度、压力、温度及泄漏量,进而得出滑靴副功率损失、温度分布、压力分布、泄漏量的变化规律;验证在振动情况下现有关于滑靴副流体润滑特性理论的适用性。该试验系统能实时精确地测量滑靴副油膜的厚度,测量误差小于1μm;温控试验时,能保证试验系统所需目标温度误差小于0.1℃;采用了电液控制的三向振动系统,调频范围为0～200 Hz,基本能满足所有工况下振动频率的测试需求。此试验系统为恒温振动工况下柱塞泵的流体润滑特性研究提供了平台。     

充气锚杆在砂土中变形与承载特性试验研究

为研究充气锚杆的变形特性及其对承载力的影响,通过建立室内模型,基于模型压力与体积的关系,测定橡胶膜在加压作用下变形的形状与大小;在此基础上,根据抗拔试验,获得典型荷载-位移曲线,探讨充气锚杆的锚固机理与承载特性.研究结果表明:充气锚杆橡胶膜膨胀体呈圆柱状,可以应用圆孔扩张理论计算充气压力与膨胀体积的关系,预测极限充气压力:充气锚杆在压力作用下形成较大的膨胀体,可获得较大的端阻力;随着充气压力的增加,橡胶膜侧向土体应力转化为第一主应力并达到极限压力,同时对周边的砂土产生压缩挤密作用,提高了砂土的强度,侧阻力提高幅度较大,与一般锚杆相比充气锚杆具有较大的承载能力.     

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。     

循环剪切作用下卵石-碎石复合垫层变形特性试验研究

为研究卵石-碎石复合垫层在地震荷载下的变形特性,开展了一系列位移控制的大型循环剪切试验,探讨了垫层材料、法向应力、剪切幅值、颗粒破碎、循环剪切次数和剪切方向等因素的影响。结果表明：卵石、碎石在颗粒形态及孔隙率等方面的差异显著影响了垫层的变形特性;由于垫层材料间的相互作用,因此卵石-碎石复合垫层的水平变形和累积法向变形均大于单一材料垫层的变形。     

顶管泥浆套与混凝土界面剪切力学特性试验研究

为研究顶管注浆后浆土混合体与管道两者之间的相互作用机制,本文共设计了6种不同的浆土配比,利用改进的直剪容器和大型加载剪切仪,对浆土混合体和混凝土接触面在单调荷载作用下的剪切力学特性进行了较系统的试验研究.研究结果表明：浆土混合体-混凝土界面的抗剪强度与试样中触变泥浆的含量呈指数变化形式;随着界面法向应力的增大,界面剪应力-剪切位移曲线由应变软化特性向应变硬化特性转变;触变泥浆在试样剪切过程中对接触界面的剪胀效应起到弱化作用;接触界面的黏聚力和摩擦角随试样中泥浆含量的增多分别呈线性减少和指数减小的变化趋势,得到了考虑泥浆含量的泥浆套-混凝土界面抗剪强度计算公式.     

双向和三向土工格栅筋土界面特性对比试验研究

以双向土工格栅SS20和三向土工格栅TX160为对象,通过开展室内直剪试验和拉拔试验,并对拉拔试验中土工格栅试样4个断面的位移进行量测,研究了SS20和TX160的变形及筋土界面特性,对比分析了SS20和TX160方案的筋土界面剪应力发挥过程和作用机制、土工格栅变形、筋土界面剪胀(缩)特性和强度参数,同时探讨了试验方法对试验结果的影响.研究结果表明:拉拔试验中,TX160的筋土相互作用集中在拉拔端附近,而SS20沿试样全长均能较好地发挥其作用;相比于SS20,增大竖向压力可以更好地增强TX160与周围填料颗粒的相互作用;SS20方案的峰值摩擦角和残余摩擦角均大于TX160方案,但黏聚力刚好相反;竖向压力对直剪试验和拉拔试验所得筋土界面强度参数均有明显影响,实际工程应用中应根据土工格栅的实际应力状态确定合理的试验竖向压力.     

辉绿岩单轴及常规三轴压缩下力学特性试验研究

为了分析坚硬脆性岩石在单轴及常规三轴压缩条件下的强度和变形特性,通过在TAW-2000微机控制电液伺服试验机上对辉绿岩进行单轴及常规三轴压缩试验,主要分析辉绿岩在围压为1、3、5、10 MPa时基本物理力学参数的离散程度,其弹性模量的离散程度指标值较小,在0.27%～3.49%波动,能较好地表征辉绿岩的变形特性。试验结果表明:随着围压的增大,岩石峰值应变和残余应变均表现出显著的线性增长关系,可采用一次函数形式拟合,弹性模量、变形模量和泊松比均表现出较明显的非线性增长关系,可采用幂函数形式进行拟合,但并不会随着围压的增大而无限增大,而是趋于一个稳定值,这一规律为实际工程中不同地应力条件下准确选取弹性模量、泊松比等参数提供理论基础;随着围压的增大,岩石的峰值强度和残余强度均呈现出较显著的线性增长关系,可采用一次函数形式拟合,并计算出黏聚力和内摩擦角,为岩石工程设计时强度参数的选择提供参考依据。     

土石混填体变形力学特性大型三轴试验研究

为了进一步研究土石混填体的变形力学特性,全面考虑含水量、含石量、岩性及土性等因素的影响作用,采用YS30-3型应力路径三轴剪切试验机,基于正交试验方法进行了一系列土石混填体大型三轴压缩研究.试验结果表明,在三轴受力条件下,土石混填体在低围压下的应变软化特征不明显,试样的粘聚力普遍较低而内摩擦角则比较高,且内摩擦角更容易受其他因素的影响而发生显著变化.含石量对土石混填体的抗剪强度影响程度最大,随试样中的含石量从25%增加到70%,其内摩擦角从34.54°近似线性增长至46.39°.含石量和围压分别是影响土石混填体体变特性最主要的内因和外因,即在含水率、岩性、土性相同的情况下,含石量越低试样高压剪缩性越明显,含石量越高其低压剪胀性越明显.