原状软黏土主应力轴动态旋转试验研究

利用浙江大学5 Hz空心圆柱扭剪仪,通过轴力和扭矩的耦合,模拟波浪荷载下主应力轴动态旋转的应力路径,对杭州原状软黏土的孔压累积、应变发展及模量衰减等动力特性进行研究,研究频率、循环应力比的影响,并与动三轴试验相比较。通过对试验数据的回归分析,给出主应力轴动态旋转下原状软黏土模量衰减的经验公式。结果表明:频率越低或循环应力比越大,孔压累积、应变发展及模量衰减的速率越快,破坏所需要的循环次数越少;虽然各应变分量开展程度不同,但应变曲线均在同一循环次数时出现拐点;循环加载过程中,压缩模量和剪切模量的衰减规律基本相同,但压缩模量衰减速率稍快于剪切模量。与动三轴试验结果相比,主应力轴连续旋转试验中土体模量衰减规律基本不变,但衰减速度更快,试样破坏所需的循环次数明显减少,因此,建议实际工程应用时要考虑主应力轴旋转的影响。     

饱和砂砾土的动强度与动孔压模型试验

由于砂砾土具有抗剪强度高、压实性能好、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,在工程界得到广泛应用.通过一系列的室内动三轴试验对饱和砂砾土进行了动力特性研究,主要分析了不同振动频率、固结压力和固结应力比对动强度和动孔压的影响规律.试验结果表明:当循环振动周期为某一定值时,随着固结压力、固结应力比的增大,土体发生破坏所需的动剪应力也随之增大,振动频率的增加对动剪应力的影响较小可以忽略不计;在同一振动周期下,当动孔压比为某一定值时,随着固结比Kc的增大,所需动剪应力比也随之增大;当动剪应力比为某一定值时,动孔压值随固结应力比Kc的增大反而减少,这说明固结应力比对饱和砂砾土的液化有很大影响.     

循环预剪作用对饱和粉土抗液化强度和孔压发展的影响

利用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪,在均等固结条件下,对黄河口饱和粉土进行了不同预剪应力和预剪振次的循环三轴试验,探讨了循环预剪作用对饱和粉土的抗液化强度和孔隙水压力发展规律的影响.试验结果表明:低水平的循环预剪应力不会使饱和粉土在循环预剪阶段破坏;随着循环预剪应力和循环预剪振次的增加,饱和粉土的抗液化强度得到提高,但当循环预剪振次达到某一值时,抗液化强度趋于稳定.对振动孔隙水压力比-振次比进行归一化后发现:无循环预剪作用时饱和粉土孔压发展模式为双曲线,有循环预剪作用时为反正弦曲线,反正弦曲线拟合参数较小,约为0.2～0.4.     

饱和粉土变形特性三轴试验

对取自南京市某拟建高速公路路基的粉土,在室内按不同的干密度和含水率进行了试样重塑。按不同干密度和不同初始制样含水率进行饱和三轴固结排水剪切试验,测得不同围压条件下的固结排水剪应力-应变曲线以及有效应力比曲线形态等工程特性。分析了粉土干密度、初始制样含水率和围压对饱和粉土强度的影响。试验结果表明:粉土的强度随干密度的增加而变大,随围压增大而增加;初始制样含水率对粉土的强度有不同程度的影响;粉土的应力应变表现为弱应变软化型。     

南京地区粉土的不排水三轴压缩试验

通过全自动三轴仪进行了南京地区粉土的三轴不排水的试验,研究了围压和干密度对应力-应变曲线、孔隙水压力曲线和有效主应力比曲线的影响.试验表明:高围压状态下粉土试样呈现出弱应变软化型,而低围压状态下呈现出应变稳定型;低围压下试样在加载初期产生正孔隙水压力,随后产生负孔隙水压力,其后基本保持稳定;干密度越大,主应力差峰值越大,表现出较大的剪胀性,孔隙水压力易出现负孔隙水压力;干密度值较高时,土样处于密实状态,表现出剪胀特性,有效主应力比-应变曲线近于应变软化型;围压较低、干密度较大时,试样易表现出软化特征,试样出现剪切带破坏,强度明显下降.     

低围压下埕北海域重塑粉土动强度特性

为了探讨低围压下粉土的动强度特性,利用低围压条件下固结不排水振动三轴试验,对埕北海域3种不同黏粒质量分数的重塑粉土进行研究。结果表明:低围压条件下埕北海域重塑粉土的破坏准则采用以往的破坏准则不合适,将应变达到2%～3%作为低围压条件下粉土的破坏准则;低围压条件下粉土动应力曲线具有幂函数曲线特征;粉土动强度受固结比的影响,动强度的最大值出现在固结比约为1.5;低围压条件下埕北海域重塑粉土内摩擦角介于8.6°～15.26°,内聚力介于1.20～4.86 kPa,临界循环应力比为1.45。     

南京粉土与粉质黏土的剪切带三轴试验与性状分析

利用全自动三轴仪,对南京地区典型的粉土、粉质黏土试样进行了固结不排水剪试验.研究具有剪切带性状试样的有效主应力比、孔隙水压力、偏应力随轴向应变的变化关系,简要分析了剪切带产生后的破坏形态、影响因素、应力一应变特性及软化特性.试验表明:具有剪切带性状的试样表现出单一型、"X"交叉型、单一局部型、两条平行型4种剪切破坏类型,同时偏应力、有效主应力比随应变变化的关系曲线具有明显的非线性,材料的剪胀性、结构的不均匀性是剪切带产生的基本条件.     

波浪荷载作用下原状软黏土动力特性和基于能量方法的孔压研究

针对杭州原状软黏土,利用浙江大学5 Hz空心圆柱扭剪仪进行等向固结条件下的主应力轴旋转试验以研究波浪荷载作用下软黏土的动力特性。探讨不同频率和循环应力比条件下土体的应变发展、模量衰减等动力特性。采用能量方法,研究频率和循环应力比对孔隙水压力与损耗能关系的影响,并对不同条件下土体的崩塌能进行对比分析。研究结果表明:在主应力轴旋转条件下,原状软黏土存在一个门槛循环应力比,当循环应力比小于该值时,应变只在较小范围内发展,土体模量呈"急剧—平稳"的衰减规律;当循环应力比大于该值时,应变曲线会因土体达到结构崩塌而出现1个激增点,此时土体模量呈"急剧—平稳—急剧"的衰减规律,并且频率越低或循环应力比越大,应变发展及模量衰减速度越快,达到结构崩塌所需要的循环次数越少。频率和循环应力比对原状软黏土的孔压与损耗能关系及崩塌能均有影响,且频率越低或循环应力比越大,孔压随损耗能发展越快,结构崩塌时的崩塌能也越小。频率和循环应力比是通过改变损耗能中两部分能量所占的比例来实现对孔压与损耗能关系及崩塌能的影响。     

主应力轴旋转下原状软黏土的变形及强度特性

为研究主应力轴旋转情况下饱和软黏土的变形及强度特征,采用先进的空心圆柱扭剪仪(HCA)对软黏土进行了一系列不排水剪切试验。试验采用等压固结模式对软黏土空心薄壁试样进行固结,并在3种不同中主应力系数情况下,对试样进行不同主应力轴旋转角度下的不排水剪切试验;剪切过程中保持平均应力、中主应力系数及主应力轴旋转角度不变,只增加偏应力,研究不同中主应力系数情况下主应力轴旋转角度对软黏土应力应变特征以及强度特性的影响。研究结果表明:不同主应力轴旋转角度下天然软黏土的变形及强度特征存在明显的差异,在中主应力系数b=0.5的非轴对称加载情况下,不排水剪切强度随着主应力轴旋转角度的增大呈勺形变化;在b=0的轴对称压缩条件及b=1的轴对称拉伸条件下,随主应力轴旋转角度的增加,不排水剪切强度均呈递减趋势。     

砂砾料液化机理与孔压特性的试验研究

利用自行研制开发的高精度中型动三轴仪(试样尺寸φ200×510mm),对选定的砂砾料液化过程中的孔隙水压力增长和轴向应变发展模式进行了研究.同时对剔除粒径大于5mm后的模拟料,采用相似级配法,运用DS-2T型动三轴仪(试样尺寸φ61.8×1 25mm)进行了一组平行试验.着重比较了砂砾料和模拟料在振动荷载作用下孔压和应变发展模式的区别.结果表明:在均压固结条件下,砂砾料在循环应力作用下,其孔压的发展模式与模拟料不同,可以用修正的反正弦进行拟合,而模拟料振动孔压的发展模式可用反正弦拟合;二者振动孔压均达不到初始有效固结围压,约为初始围压的90%左右.模拟料与砂砾料在振动荷载作用下,应变发展模式不同.前者在初始液化前应变幅值较小且无明显增长,临近初始液化时应变大幅度增加导致试样突然破坏,后者应变幅值在循环荷载作用过程中一直稳定增加.对影响砂砾料液化的主要因素进行了初步定量研究.     

孔隙比对土体动力特性参数的影响-以豫东平原粉土为例

孔隙比是粉土重要的物性参数,影响着粉土的动力特性参数,进而影响到粉土场地的动力稳定性评价.为分析豫东平原粉土孔隙比对动力特性参数的影响规律,利用固定自由型共振柱测试仪,对取自豫东平原地区的粉土进行重塑共振柱试验,研究不同固结压力下粉土孔隙比对动剪切模量和阻尼比的影响.研究发现:不同孔隙比粉土动剪切模量随动剪应变的增大存在相同的衰减趋势,不同孔隙比粉土阻尼比随动剪应变的增大存在相同的增长趋势;固结围压一定时,粉土动力特性参数随孔隙比的增大而降低;在相同试验条件下,小孔隙比粉土的最大动剪切模量大于大孔隙比粉土的最大动剪切模量;用线性函数能较好地拟合粉土最大动剪切模量与孔隙比之间的关系.研究提出了适用于豫东平原粉土的动剪切模量比和阻尼比拟合函数及参数值,为粉土场地动力稳定性评价提供依据.     

循环动载下土工格栅加筋砾性土动力特性试验分析

为探究相同动应力比和相同动应力幅值下围压对加筋砾性土动力特性的影响,通过GDS动态三轴测试系统开展了土工格栅加筋砾性土动三轴试验。研究了相同动应力比和相同动应力幅值下围压对加筋砾性土轴向累积应变、回弹模量、动孔压的影响。结果表明:动应力比相同时,围压增大轴向累积应变随之增大,而动应力幅值相同时其规律恰恰相反;随围压的增大,回弹模量和动孔压均增大;相同动应力幅值时,回弹模量在振动初期的衰减较为明显,围压为120 kPa时衰减现象最为显著;随着围压的增大,动孔压均呈增大趋势,而孔压比基本维持在0.5左右,表明加筋砾性土具有良好的抗液化性能。     

三轴应力下饱和水砂岩动静态弹性参数的试验研究

建立了一套试验装置，以解决含水岩样变形的电阻应变片测量问题，并实现有孔隙压力的三轴应力下饱和水岩样纵、横波速度和变形的同步测试，通过时８块砂岩岩样的测试，初步得出了饱和水砂岩波速和动静态弹性参数随应力状态变化的基本规律，给出了岩石静态弹性模量和静态泊松比随岩石密度、孔隙度和围压等参数变化的多元线性回归关系式，并对动、静态弹性参数间的关系进行了初步分析。     

饱和软黏土中沉桩以及随后固结过程的数值模拟

考虑土体的K0沉积过程,利用Flac2D软件对沉桩以及随后的固结过程进行了模拟.模拟过程前,首先对沉桩前不同应力历史土体中的原位有效应力和剪切模量的取值方法进行了分析.通过数值模拟,得到了不同应力历史土体中沉桩后孔隙水压力分布、有效应力场,以及孔压完全消散时的桩侧有效应力场.分析了不同应力历史、不同初始含水量、不同剪切模量对固结完成后桩侧土体不排水抗剪强度提高幅度的影响,探讨了土体结构性对沉桩后桩侧土体的孔隙水压力以及固结完成时桩侧土体径向有效应力、不排水抗剪强度的影响.传统圆孔扩张理论将沉桩过程看作是一个平面应变问题,忽略了问题的三维本质,本文根据应力路径的相似性给出了考虑空间性的办法.     

波浪荷载作用后软黏土静强度弱化及软基加固研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,针对取自于长江口的海洋原状饱和淤泥质软黏土,在不固结不排水条件下,分别进行了动三轴、45°线耦合以及圆耦合等多种复杂循环剪切试验及循环荷载作用后静三轴试验;通过室内试验模拟堆载预压加固软基,并针对加固后土体进行了上述系列试验.结果表明,对应相同循环剪切次数,双向耦合大于单向...     

反压护道在贵惠高速公路软土地基处理中的应用

本文在现场监测分析的基础上,结合地基变形特征的模拟,研究原地基、反压后的地基和固结后的反压地基的变形与稳定性变化情况,重点比较三种状态地基的竖向沉降、横向位移、剪应力、剪应变、孔隙水压力的变形程度。研究结果表明:相对于原路基来说,反压后的路基使原路基的坡脚产生较大的竖向沉降,并产生指向路基中点的水平位移,而且最大剪应力、最大剪应变及孔隙水压力都有所减少。相对于反压后的路基来说,固结后的反压路基使地基在面层范围内有了较大的竖向沉降,并产生指向路基中点的水平位移,而且最大剪应力、最大剪应变及孔隙水压力都有所减少。文章最后综合实测的沉降量与数值模拟,对路基最终的工后沉降做出了预测。     

饱和层状砂土三轴液化试验

为了研究具有层状结构的饱和砂土液化时孔隙水压力的发展规律，利用GCTS-STX-050气动三轴测试系统对层状饱和砂土进行等幅应变控制下的液化试验研究，分析了试样中不同粉粒夹层厚度、位置及分布层数对液化影响.试验结果表明，试样液化所需的循环加载次数与粉粒夹层的厚度呈非线性关系，存在一临界厚度使得循环加载次数最大;粉粒层能够有效地阻碍细粒层产生的超孔隙水压力的传递，而细粒层对粉粒层产生的超孔隙水压力阻碍效果不明显;相同厚度下，粉粒夹层两层分布较一层分布对超孔隙水压力的阻碍作用更加明显.试验结论可为地震作用下具有层状结构的饱和砂土液化规律的探索提供一定的参考依据.     

循环荷载下尾矿粉土的孔隙水压力特性

为了解尾矿粉土在振动作用下的孔隙水压力特性,采用GDS动三轴试验系统对尾矿粉土进行了循环荷载试验,通过施加循环应力使尾矿粉土达到完全液化状态,研究了相对密度及固结围压对尾矿粉土孔隙水压力特性的影响.研究结果表明,尾矿粉土的孔压增长过程可分为4个阶段:孔压快速增长阶段、孔压稳定增长阶段、结构破坏阶段及完全液化阶段;相对密度及围压的增加可以提高其抗液化能力.对比尾矿粉土及砂土试验结果发现:循环荷载作用下尾矿粉土的孔隙水压力特性与砂土不同,其孔压增长规律可用一个双S型模型描述,该模型对粉土和砂土均具有较好的适用性.     

震后击实黄土和原状黄土的液化试验研究

在饱和黄土动三轴试验的基础上,结合黄土微观结构特征研究和粒度组成分析,讨论了等效循环荷载作用下震后击实黄土和原状黄土的孔压比一应变关系,并从微观结构特征参数和粒度组成方面阐述了黄土孔压发展规律差异的原因．试验结果表明：击实黄土在液化过程中孔压发展较原状黄土慢,主要原因在于原状黄土大中孔隙较击实黄土含量多;震后黄土的粘粒含量较震前均有一定程度的增加,粉粒相应减少,砂粒变化较小,液化应力比随着粘粒含量的增加而增大,抗液化能力降低．