考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩变形试验

为研究荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形特性,研发一套可综合考虑压实度、含水率、竖向荷载、浸水时间及循环次数等因素的湿化变形试验装置,并设计相应试验方案,开展荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形特性试验。研究结果表明:在加载初期和首次浸水时,预崩解炭质泥岩产生较大竖向变形,分别为压缩变形和湿化变形,湿化变形量比压缩变形量大25.7%;各因素对预崩解炭质泥岩竖向变形影响的主次顺序(从主至次)依次为竖向荷载→循环次数→浸水时间→压实度→含水率,且竖向变形与荷载呈正相关关系,对试样进行浸水循环会大大增加湿化变形;得到预崩解炭质泥岩最大竖向变形与各因素的函数关系式,可为建立炭质泥岩湿化变形计算理论及工程实践提供参考依据。     

高分子材料SH固化轻质土的压缩变形特性

为研究由原料土、聚苯乙烯颗粒和高分子材料SH固化剂混合而成的高分子材料固化轻质土的压缩变形特性,在单向压缩试验的基础上,对高分子材料固化轻质土的压缩变形规律、机制以及水环境对压缩变形特性的影响进行分析.根据试验结果:(1)提出了适合该轻质土的广义孔隙比概念,建立了高分子材料固化轻质土压缩变形曲线预测模型,模型能较好的反映孔隙比随荷载的变化;(2)水环境作用下高分子材料固化轻质土的压缩变形曲线表明干湿循环和浸水初期,固化轻质土的压缩变形量受水环境影响较大,随着循环次数的增加和浸水时间的延长,水环境变化对轻质土压缩变形量的影响逐渐减弱.     

红黏土CBR值影响因素分析

路基填料的承载比(CBR值)(California Bearing Ratio)是土体局部抗剪切强度(潜在强度)的反映,是评价路基土和路面材料强度特性的主要依据。采用路面材料强度试验系统从试样制备方法、浸水方式、上覆压力和干湿循环等因素对红黏土的CBR值进行了试验。结果表明,三种成型方式(静力压实、重型击实和振动压实),红黏土CBR值在最佳含水率处最大。振动压实效果优于击实,击实效果优于静力压实。侧向浸水条件下红黏土的CBR值比上部浸水的要大,红黏土侧向浸水效果优于上部浸水。无论哪种成型方式,不管是侧向浸水还是上部浸水,红黏土CBR值均不能满足高速公路、一级公路对路床填料CBR值的要求。增大试件上覆压力可提高其CBR值,减小膨胀量。不同干湿循环路径下,红黏土CBR值随循环次数的增加而降低,第一次循环降低幅度较大,其后趋于稳定。建议在红黏土路基路面设计中应充分考虑对土层的防水保湿措施。     

初始含水率对红粘土胀缩变形特性的影响试验研究

红黏土是一种特殊土,其作为路基填料时在季节性干湿循环条件下会发生变形破坏,从而导致一系列路基病害的产生。利用收缩仪和膨胀仪,对不同初始含水率下的重塑红黏土土进行了无荷条件下的干湿循环试验,研究了不同初始含水率下红黏土的反复胀缩变形特征。结果表明:初始含水率及干湿循环次数对红黏土的胀缩变形均有影响。随着干湿循环次数的增加,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率绝对值逐渐增大;相对膨胀率、相对收缩率均越来越小;相同的干湿循环次数下,初始含水率越大,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率越大,对于前3次干湿循环,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率越小,而对于3次干湿循环之后,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率却越大。红黏土在干湿循环中,发生了不完全可逆的胀缩变形。     

皖南山区红砂岩崩解特性的试验研究

红砂岩工程稳定性差,是一种不良路基填料。依托皖南山区绩溪至黄山高速01合同段,对该路段沿线红砂岩开展天然状态与室内状态下的崩解对比试验,以及室内浸水干湿循环崩解试验,研究红砂岩的崩解特性及其规律。结果表明:红砂岩的崩解性除了与其自身岩体构造有关,还与遇水情况("失水-吸水"循环)有很大关系,黏土矿物含量越高,遇水越频繁,崩解速度就越快,程度也越大;其崩解过程是一个在水介质参与下,由黏土矿物失水吸水及胶结物溶解引起的微观结构变化向宏观整体碎裂破坏变化的过程。试验结果可为有关红砂岩路基填筑工程提供参考。     

干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构影响

利用室内承载板法分析干湿循环作用下压实红黏土回弹模量变化规律,以壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,计算了干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构的力学特性影响。结果表明:压实红黏土回弹模量值随干湿循环次数的增加而衰减,其中第1次衰减很大,经过3~5次干湿循环作用后,回弹模量基本都在10~15 MPa。面层层底弯拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而减小,基层、底基层层底拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而增加。底基层层底弯拉应力、应变与红黏土土基回弹模量的关系可用对数来拟合。结构层厚度随红黏土土基回弹模量的减小而增大,经第1次干湿循环其结构层厚度增加19.32%,当回弹模量稳定后其厚度增加21.59%。     

干湿循环脆性红砂岩的孔隙及声发射特征研究

为研究脆性红砂岩在干湿循环条件下,孔隙率变化情况、变形破坏特征以及声发射特征,进行了10次干湿循环试验。结果表明,最初的孔隙变化主要是小开孔隙过渡为大开孔隙,随循环进程小开孔隙呈小幅度波动,但大开孔隙呈对数增长;干燥、饱和的单轴抗压强度均呈对数降低趋势;而结合声发射特征曲线可以更合理地把脆性红砂岩单轴压缩过程划分为3个显著阶段:裂隙压密阶段、弹性变形阶段、宏观破坏阶段。随干湿循环次数的增多,因孔隙的逐渐扩大、增多,压密阶段的声发射事件有逐渐增多的趋势;累计计数的突变可以作为弹性变形阶段后岩石内部关键断裂初始扩展、贯通的依据;宏观破坏阶段声发射累计计数占比随循环次数有降低趋势,脆性红砂岩低次干湿循环的变形破坏高度集中在宏观破坏阶段,随着循环次数的增加,孔隙的增大、增多,变形破坏有提前发生的趋势,大量声发射活动逐渐提前,且破坏形式有脆性破坏向延性破坏的过渡趋势。     

不同干湿循环路径下盐渍化黄土侧限变形特性研究

针对干湿循环作用下盐渍化黄土侧限变形问题,系统开展了侧限压缩试验及溶陷试验,研究了氯盐盐渍化黄土在不同干湿循环路径、不同干湿循环次数及不同初始干密度下的一维固结压缩特性和溶陷变形特性。结果表明：压实盐渍化黄土的压缩变形随初始干密度的降低而增大,随干湿循环次数和增湿饱和度的增加而增大;土样e-lgp(e为孔隙比,p垂直压力)曲线变化幅度及压缩系数随初始干密度的减小和干湿循环次数的增多而增大;不同干湿循环路径下土样的e-lgp曲线在干湿循环次数低于5次时差异较大,在干湿循环次数达到10次时趋于一致;盐渍化黄土溶陷特性对各类条件的敏感程度依次为增湿饱和度、干湿循环次数、初始干密度。针对不同条件下盐渍化黄土溶陷系数曲线的不同表现形式,建立简易3参数模型,并与试验数据对比,表明该模型能够表征初始干密度及干湿循环次数对溶陷系数的影响规律。研究成果可为盐渍化黄土的干湿循环效应认知提供参考。     

击实红粘土与膨胀土的变形特性对比研究

通过调查典型击实红粘土及膨胀土这两种特殊土用作路基填料时路面的破坏形式,研究取自江西吉安的红粘土以及南京高淳的膨胀土的基本物理性质,比较红粘土及膨胀土在干湿循环条件下的胀缩变形特性的异同,得出干湿循环作用下,红粘土的胀缩变形是以收缩为主的胀缩变形,而膨胀土的胀缩变形是以膨胀为主的胀缩变形,这两类土呈现的不同变形趋势是导致它们产生不同路基病害的主要原因;。同时进行了红粘土和膨胀土的水稳性研究,得出红粘土的水稳性明显优于膨胀土。区别对待这两类土可以更好的利用特殊土作为路基填料,使特殊土的工程危害降到最低。     

石墨密封垫片的循环压缩回弹性能

通过试验研究了核级石墨密封垫片的循环压缩回弹性能。在常温下对垫片开展了加载速率分别为0. 25 MPa/s、0. 5 MPa/s及1 MPa/s的循环加载试验。在加载速率固定为0. 5 MPa/s时,对比研究了垫片在100℃及300℃下的循环加载性能,得到了不同工况下的应力-变形曲线,并计算出垫片在各工况下不同循环内的最大压缩量、压缩率及压缩模量。研究结果表明,在常温下,垫片的压缩模量随加卸载速率的增大而增大;在0. 5 MPa/s的加卸载速率下,垫片的压缩模量随温度升高而增大;而在每一种工况下,垫片的压缩模量均随试验循环次数的增加而减小,最大压缩量均随循环次数增加而增加,出现明显的塑性应变累积现象。     

干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性

为研究风化砂改良膨胀土的收缩指标在干湿循环作用下的变化规律,采用收缩仪对经历不同干湿循环次数的掺砂改良膨胀土试样进行收缩试验,探究试样的线缩率、体缩率、收缩系数、缩限及胀缩总率在干湿循环作用下的变化特征及机理,建立不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限计算公式。试验结果表明:线缩率及体缩率随干湿循环次数的增加而逐渐减小,经过4次干湿循环作用后二者基本趋于稳定,且风化砂掺量由0增至20%时,线缩率及体缩率的降低幅度最大;随着干湿循环次数的增加,收缩指数呈指数函数降低,在4~5次干湿循环后,收缩系数基本趋于稳定,缩限随干湿循环次数的增加呈二次函数形式增加,且随着风化砂掺量的增加,干湿循环作用下缩限的增加幅度逐渐减小;胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定,在干湿循环作用下通过掺入风化砂,可以有效降低土体的胀缩总率,并使之达到路基填土的标准。     

含水率和干湿循环对原状黄土变形特性的影响

为研究含水率和干湿循环对原状黄土变形特性的影响,采用室内固结试验结合理论分析的方法进行分析,研究结果表明:在同一垂直压应力下,原状黄土的应变量随含水率的提高而逐渐增加,割线模量随含水率的提高而下降;含水率相同的黄土随垂直压应力的增大,其应变量和割线模量均增加,但变化的速度逐渐减慢;黄土的割线模量随干湿循环次数的增多而减...     

干湿循环作用对水泥改良泥质板岩土路基动力响应影响的模型试验

在室内设计和建立模拟路基干湿循环、开展路基动力加载与动力响应测试的水泥改良泥质板岩土路基动力试验系统,该试验系统主要包括足尺比例的路基模型、反力架、电液伺服协调加载系统、路基动力响应测量系统和用于控制路基干湿循环的水池等,利用该试验系统开展干湿循环条件下的路基动力响应测试。首先对路基进行干湿循环处理,然后采用正弦波形式的循环动力对已经经历干湿循环(干湿循环总次数为15)的路基模型进行加载,同时对路基横断面上各测点的竖向动应力、竖向动应变和竖向累积变形等动力响应物理量进行数据采集,根据试验结果分析干湿循环次数和测得的动力响应物理量之间的关系。研究结果表明:干湿循环作用对水泥改良泥质板岩土路基的动力响应有一定影响;在加载动力一定的条件下,随着干湿循环次数增加,测点的竖向最大动应力逐渐减小且减小到一定程度后趋于稳定,而竖向最大动应变和竖向累积变形均逐渐增加且增加到一定程度后也趋于稳定;随着干湿循环次数增加,测点的竖向最大动应力和竖向最大动应变沿路基深度方向的衰减均逐渐增大且增大到一定程度后趋于稳定。     

土石混合料的力学特性

利用特制的大型侧限固结仪对我国西部山区机场建设常用的不同土石混合比的填料进行试验,研究了土石混合料的压缩、蠕变和湿化变形等特性.结果表明:土石混合料中石料含量达70%～80%时,填料具有较大的密度,压缩性较小,初始蠕变速率也较小;同一混合料在特定压力下的蠕变量与时间对数近似呈线性关系,并且蠕变速率随应力水平的提高不断增大;高应力水平下,土石混合料遇水将产生很大的湿化变形,并且混合料中细粒土含量对填料的最终湿化变形量影响很大,在对工后沉降要求严格的工程中应对由填料的湿化变形引起的长期工后沉降给予高度重视.     

消石灰改良膨胀土室内试验研究

膨胀土因其显著的胀缩特性不能直接用作路基填料,基于某铁路项目,将3%、5%、7%的消石灰掺入膨胀土中进行改良,研究了不同掺量的改良膨胀土不同龄期的自由膨胀率、胀缩变形以及抗剪强度参数随干湿循环次数的变化规律.结果表明:3%以上掺量的消石灰即可有效地抑制膨胀土的自由膨胀率;5%以上掺量则可有效抑制干湿循环过程中膨胀土裂隙的发展,大幅减少每次干湿循环的胀缩变形,保证抗剪强度不被削弱.     

行车荷载作用下粉土路基的永久变形

为探讨行车条件下沥青路面粉土路基的永久变形规律,首先依据弹性层状体系理论计算不同路面结构类型、不同车辆轴质量下,沥青路面路基的竖向附加应力分布特征;然后通过动三轴试验,分析了粉土路基土在重复荷载作用下的累积塑性应变与动应力大小、土体物理状态的关系,并建立粉土路基土的循环累积塑性应变预测模型;基于上述理论分析和试验结果,探讨行车荷载作用下粉土路基的永久变形.研究表明:路基永久变形随轴载作用次数增加而逐渐增大,但当作用次数超过1×106次,增大速率逐渐减缓;压实度对粉土路基的永久变形影响较大,当路基压实度较低时,提高压实度、增加基层厚度或增大基层模量均能显著减小路基的永久变形,但当压实度高于93%,不同行车荷载、不同路面结构的路基永久变形差别减小.     

风化后红砂岩单轴压缩变形及声发射特性试验

在单轴压缩条件下,对四组(A组进行了温湿循环试验(100℃内),B组常温下干湿循环试验,C组温度循环试验,D组105℃干湿循环弹性波测试)风化后红砂岩和原状样红砂岩的声发射特性进行了对比研究,分析了不同条件下红砂岩破坏的声发射机理。结果表明,不同条件下红砂岩的变形与声发射活动存在较好的对应性,红砂岩的破坏形式都为X状共轭斜面剪切破坏。在弹性阶段,风化较为严重的A组、D组红砂岩声发射数量明显多于原状样和B组、C组。从声发射能量的多少可以判断风化较为严重的A组、D组红砂岩内部裂隙和节理相比B组、C组多。以最大相关系数为标准,不同风化程度的红砂岩载荷-声发射累计数关系都是3次多项式关系。     

球应力循环加载下粒状土变形规律与本构描述

为评价动力作用下饱和砂土的变形,通过试验,研究了球应力循环加载下饱和砂土的变形规律,提出描述各变形分量的本构模型。通过系列的饱和砂土球应力循环加载的动力三轴试验,分析体积应变和偏应变随循环次数的变化规律;从细观组构角度分析粒状土各变形分量的产生原因;给出弹性和塑性模量表达形式,描述各变形分量的发展规律。结果表明:不可逆性压缩体应变随循环次数不断累积,累积速率随累积量增加而降低;可逆性压缩体应变呈现可恢复的循环变化,可采用弹性方法描述;可逆性和不可逆性偏应变量相对较小,可以忽略。     

干湿循环作用下水泥改良泥质板岩粗粒土动力特性

为研究干湿循环作用对水泥改良泥质板岩粗粒土的动力稳定性影响,以标准养护龄期达28d的水泥改良泥质板岩粗粒土为试样,设计干湿循环条件下的改良土大型动三轴压缩试验.通过试验研究改良土动弹性模量、阻尼比和动应力强度等力学特征参数随干湿循环次数变化的规律,分析围压对干湿循环效应的影响,探讨干湿循环作用的影响机理.研究结果表明:1)随着干湿循环作用次数增加,最大动弹性模量和动强度均有所衰减,但衰减到一定程度后逐渐趋于稳定;2)最大阻尼比随着干湿循环作用次数增加而增加,但增加到一定程度后逐渐趋于稳定;3)干湿循环作用下,围压越大,最大动弹性模量和动强度的衰减幅度越小,最大阻尼比的增加幅度也越小.     

风化泥岩路基填料水稳定性室内试验研究

针对广西已建高速公路部分路段由于使用风化泥岩开挖料作为路基填料而出现的路面开裂等路基病害,对风化泥岩的基本物理性质和水稳定性进行了室内试验研究。在有压及无压条件下探讨其在干湿循环过程中的变形及强度变化规律。试验结果表明:风化泥岩水稳定性较差,在有压条件下,上覆荷载对试样的变形具有一定的抑制作用,试样的CBR值及不排水抗剪强度较无压状态下有显著的提高,但经过一定的干湿循环次数后,其CBR值不能满足规范要求。综合试验结果可得风化泥岩是一种不良的路基填料,不能直接用于路基填筑,试验成果可为实际工程中风化泥岩等软岩作为路基填料的相关研究提供参考。