粗粒土大型静止侧压力系数测定试验的颗粒流模拟

静止侧压力系数K_0是粗粒土重要的力学参数。采用基于离散元理论的颗粒流数值分析和室内试验相结合的方法,建立了粗粒土大型静止侧压力系数试验的三维颗粒流模型,模拟结果与室内试验具有良好的一致性。在总结数值试验结果的基础上,分析了粗粒土的位移和力链的细观变化过程,并研究了不同竖向应力下细观参数与K_0的关系曲线,探讨孔隙率、颗粒摩擦因数、切向刚度、法向刚度等参数对粗粒土K_0的影响规律,并建立了细观参数和粗粒土K_0的函数关系。结果表明:相同竖向应力下试样K_0随着孔隙率的增大逐渐增大,但增大趋势趋于平缓;试样K_0与摩擦因数存在线性负相关关系;在相同竖向应力下,试样法向接触刚度越大或切向接触刚度的越大时,K_0越小。     

土压力盒测粗粒土K0的影响因素分析

研究土压力盒测粗粒土静止土压力系数K0的试验中,大型压缩试验每级荷载合适的加载时间,以及充填料对试验的影响。对长河坝覆盖层料进行小型压缩试验,分析沉降与时间的关系;并确定压缩试验中,每级压力下沉降稳定需要的时间。结果表明:当压力较小时,沉降稳定较快;当压力较大时,沉降稳定较慢。试样密度较大时,沉降稳定时间较短;试验密度较小时,沉降稳定时间较长。在土压力盒受力面分别采用砂包覆盖、细料覆盖两种方式的情况下,对埋置土压力盒的长河坝覆盖层料进行大型单向压缩试验,研究充填料对土压力盒测量的影响。结果表明:充填料的选择对计算静止侧压力系数有较大影响,当选择2~5 mm砾石作为充填料时,能测得较为接近实际的静止侧压力系数。     

炭质泥岩填料静止侧压力系数试验研究

为了查明密实度、含水率、颗粒级配的改变对炭质泥岩填料作用于路堤结构物上的静止土压力大小的影响,本文研究了干密度、含水率、颗粒级配对炭质泥岩填料的静止侧压力系数的特性影响,采用GJY型K_0固结仪进行炭质泥岩填料的静止侧压力系数试验.设置4种干密度,5种含水率,5种颗粒级配探究炭质泥岩填料的静止侧压力系数的变化规律.研究结果表明:炭质泥岩填料的干密度越大,竖向变形越小,静止侧压力系数越小.随着含水率的增加,静止侧压力系数先减小后增大,其中含水率为6%时静止侧压力系数最小,随着颗粒级配的增加,静止侧压力系数也是先减小后增大,其中颗粒级配3的静止侧压力系数最小.研究结果可为以炭质泥岩作为填料的工程提供一定参考依据.     

粗粒含量对砂卵石土宏细观力学特性影响分析

摘 要: 砂卵石土粗粒含量对基坑及隧道围岩等稳定性影响较大,然而不同粗粒含量砂卵石土宏细观力学特性尚不明确。采用室内大型粗粒土三轴试验与数值三轴试验相结合的方法,对不同粗粒含量砂卵石土宏观及细观力学特性开展研究。研究结果表明：随着粗粒含量增加,砂卵石土的应力应变曲线表现为应变软化性;围压不变时,砂卵石土随着粗粒含量增加,应力峰值增大而达到峰值时的应变逐渐减小;建立了砂卵石土粗粒含量与内摩擦角和粘聚力等力学指标之间函数关系,随着粗粒含量的增加,砂卵石土的内摩擦角与粘聚力呈线性增大;提出了不同粗粒含量砂卵石土的接触模量、颗粒刚度比、摩擦系数、接触粘结强度等颗粒离散元细观参数。研究成果为砂卵石地层工程精细化设计及施工提供理论支撑。     

百色饱和膨胀土静止侧压力系数试验

为了得到饱和膨胀土在不同干密度下的静止侧压力系数,针对以往静止侧压力系数研究中存在的问题,采用改进的试验装置和试验方法,通过调节环刀开合来消除由制样产生的初始水平应力,采用特制护刀避免试样在压缩过程中的有效传力面积减小。对广西百色地区膨胀土分别进行了饱和状态下是否消去初始水平应力、是否改变试样有效传力面积的静止侧压力系数对比试验。研究结果表明,制样产生的初始水平应力会使饱和膨胀土在相同干密度下的静止侧压力系数减小7.3%～19.9%;因压缩造成的有效传力面积减小会使饱和膨胀土在相同干密度下的静止侧压力系数减小2.3%～15.1%;饱和膨胀土静止侧压力系数随干密度的增加而减小;建立了饱和膨胀土K0-ρd曲线的拟合公式,得到了对应于不同荷载下饱和膨胀土的K0系数。     

依据现场载荷试验结果计算静止侧压力系数的探索

静止侧压力系数是岩土力学计算中经常遇到的一个重要参数.基于现场载荷试验的变形计算公式,推导了一种新的正常固结土静止侧压力系数计算公式,并进一步讨论了超固结土静止侧压力系数计算方法.经对比验证,计算结果和经验公式的结果比较符合,具有一定理论和实用价值.     

不同类型粗粒土抗剪强度特性试验研究

为探究不同结构类型的粗粒土所表现的强度特征,采用室内直剪仪对不同结构类型粗粒土进行了直剪试验,推导了不同结构类型粗粒土的剪应力-剪切位移曲线变化规律,得出了不同结构类型粗粒土的抗剪强度.通过对抗剪强度-正应力曲线进行分析,分析不同结构类型粗粒土的强度指标.试验结果表明:充填结构粗粒土试样内摩擦角最小,嵌合结构、骨架密实结构内摩擦角逐渐增大,而骨架松散结构内摩擦角又发生减小的趋势.粗粒土4种结构类型中,骨架密实结构具有最大的抗剪强度值,研究结论有助于提高建筑施工中的稳定性.     

砂土介质中多类型土压力盒标定试验

针对厂家给出的土压力盒标定系数K值与实际岩土工程中土压力盒K值之间存在误差的问题,进行了多类型土压力盒标定试验,并结合各类型土压力盒工作原理分析其在相同埋设环境下的差异及其产生原因。选取3类具有代表性的土压力盒(振弦式单膜土压力盒、振弦式双膜土压力盒、电阻应变式土压力盒),采用砂标法对其进行标定试验,将试验所得K值和厂家给定的K值做对比分析,并依据试验结果提出线性拟合公式,给出砂土介质中各类土压力盒的标定系数。结果表明:振弦式土压力盒砂标K值小于厂家提供K值,差值在50%左右;电阻应变式土压力盒砂标K值大于厂家提供K值,差值在3倍左右。     

一组微型应变式土压力盒的标定

本文采用砂标法对4个微型土压力盒进行标定,运用最小二乘法对所得标定曲线进行拟合得到标定系数K,并与厂家所提供的参数进行对比分析后得到,相同压力下,砂标法得到的应变小于油标法,二者标定系数K的最大偏差达到65.8%。     

土的静止侧压力系数自动测试仪的研制

土的静止侧压力系数K_0是土体变形和强度研究的重要参数。室内测定K_0值常用K 0系数仪。本文对已有的K_0系数仪的结构作了改进并设计选配了自动测读记录系统。初步做到K_0系数测定工作自动化。实践表明,这种试验装置结构简单,性能良好,操作方便,用途多样,可建议作为室内测定K_0系数的基本设备。     

基于离散元模拟的不同挡土墙位移模式下非极限主动土压力

针对刚性挡土墙主动位移过程中砂土非极限主动土压力问题,利用PFC2D^分别对挡土墙绕墙顶转动(RB)模式、绕墙顶转动(RT)模式和平动(T)模式下砂土主动破坏过程进行模拟分析。分析结果表明,不同位移模式下土体内摩擦角及墙土摩擦角调动规律存在差异。挡土墙主动位移过程中,RB模式下土体破坏从墙顶开始,向墙脚发展,土楔体内部只有靠近墙背侧区域出现主应力偏转现象,并且土楔体中内摩擦角调动值均能达到极限值。RT模式下,土体破坏沿着墙背和滑裂面从墙脚开始,向土体表面发展,墙后土楔体中上部区域主应力偏转角度较大,形成了大主应力拱,与此对应的是该区域内摩擦角调动值相对初始内摩擦角减小。T模式下,土体破坏分别沿着墙背从墙顶向墙脚发展以及沿着滑裂面从墙脚向土体表面发展,墙后土楔体内部会出现小主应力拱,并且内摩擦角调动值从初始内摩擦角增加,但达不到极限值。     

基于Drucker-Prager系列准则的抗剪强度参数分析

在真三轴应力状态下建立了岩土材料内摩擦角与中主应力系数的函数关系,通过与砾石料、Q2黄土和Santa Monica Beach砂的真三轴试验结果对比,探讨了基于Drucker-Prager(D-P)系列屈服准则的内摩擦角与中主应力系数的关系,以及D-P系列屈服准则的适用性.结果表明：当中主应力系数取特定值时,D-P系列屈服准则中内摩擦角的理论值与试验值相等;在不同应力状态下,岩土材料应选用合适的D-P系列屈服准则,以使内摩擦角的理论值与试验值基本吻合.     

直剪条件下钙质砂强度及颗粒破碎

钙质砂的主要成分是碳酸钙,由于其特殊成因,钙质砂具有孔隙特征。为了深入研究粒径、含水率及剪切速率对钙质砂强度及颗粒破碎特性的影响,在不同粒径、含水率和剪切速率等因素下对钙质砂进行直剪试验。试验结果表明：(1)钙质砂的抗剪强度和内摩擦角与粒径之间存在正相关的关系,小粒径(<1.0 mm)情况下,粒径和竖向压力不再是影响颗粒破碎的主要因素,大粒径(>1.0 mm)情况下,颗粒破碎程度出现剧增现象,粒间咬合和约束的存在是此现象的主要原因。(2)粒间水膜和颗粒损伤的存在,导致钙质砂的内摩擦角随着含水率的升高逐渐减小,含水率和内摩擦角之间呈指数函数关系。相对破碎随着含水率的升高先减小后增大。(3)颗粒在剪切过程中存在翻滚现象,但过大的剪切速率会使得颗粒直接从中间位置剪切,钙质砂的内摩擦角随着剪切速率的增大呈现先减小再增大的现象,相对破碎则是随着剪切速率的增大呈现先减小后增大的趋势。     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

建设发生土作为压密固结桩填充材料的渗透性

为了采用建设发生土部分替换优质砂作为密实桩的填充材料,进行了室内土试样的调制,制备了不同塑性指数的黏土试样,进行了压密不排水三轴压缩试验和渗透性试验,研究其强度特性和渗透性能.在塑性指数小于30的情况下,能够满足内摩擦角大于30°的要求.松散状态下能够确保渗透系数在10-4cm/s以上,但密实状态下的渗透系数却很小,为了保证砂桩能有效的排水,必须要采取提高渗透性的其他辅助方法.     

黏性土挡土墙土拱效应的研究

为了研究黏性土挡土墙中滑裂面倾角变化对土拱效应的影响,在假定土拱形状为圆弧的基础上推导了考虑滑裂面倾角变化时侧向土压力系数的计算公式,推导出考虑土拱效应的张拉裂缝公式;并基于土楔形力学模型,得到了滑裂面倾角公式,以及考虑滑裂面倾角变化的竖向平均应力计算公式. 本文提出的计算方法不仅考虑了土拱效应,同时也考虑了考虑滑裂面倾角变化对挡土墙土压力的影响,因而更符合实际情况.     

干湿循环条件下秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

膨胀土是遇水较为敏感的特殊土,所以研究膨胀土在干湿循环条件下的抗剪强度特征非常重要,尤其是对改良膨胀土的研究更有实际的工程意义。通过室内直接剪切试验,研究了膨胀土及秸秆灰渣改良土的抗剪强度特征。试验证明,膨胀土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而增加,在灰渣含量为17%时强度及黏聚力达到最大值;而改良土的内摩擦角随着灰渣含量的增加而增加,同时改良土强度随着竖向力及养护龄期的增加而线性提高;干湿循环试验证明,膨胀土随着秸秆灰渣含量的增加抗剪强度衰减程度逐渐减小,试样的抗剪强度在第1次干湿循环时衰减较大;4次干湿循环后膨胀土黏聚力从37.0kpa,衰减到4.0 k Pa,内摩擦角衰减范围是28.3~11.64,17%秸秆灰渣改良土黏聚力衰减范围是74.16~57.43,内摩擦角衰减范围是46.05~42.25;直接剪切试验表明17%秸秆灰渣改良土为最佳配比。     

复掺纳米SiO2对棕榈纤维加筋土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了在棕榈纤维加筋土中复掺纳米SiO_2对土体抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响.试验表明,棕榈纤维可以明显提高土体的抗剪强度和黏聚力,但对土体内摩擦角的影响不大,其最佳棕榈纤维质量加筋率为1.0%~1.2%.复掺纳米SiO_2后,土体的抗剪强度再次得到增强,且其黏聚力、内摩擦角也得到进一步提高.对于相同质量加筋率的棕榈纤维土体,在复掺纳米SiO_2的质量百分比为1.0%时,土体的抗剪强度最大;而不同质量加筋率下的棕榈纤维加筋土(质量加筋率为1.0%~1.2%),其复掺纳米SiO_2质量百分比为0.7%~1.0%时,土体的抗剪强度最大.同时,分析了棕榈纤维和纳米SiO_2的作用机理,复掺纳米SiO_2后的棕榈纤维加筋土在微观结构上更加密实,土体更加稳定,抗剪强度更大.因此,纳米SiO_2可以在路基土体加固中发挥作用.