两种K0固结土样的强度比及其各向异性

K_0固结(侧向约束的固结)可导致土的各向异性.通过对比上海软黏土的原状土样和重塑土样的三轴ACUC(K_0固结压缩剪切)、ACUE(K_0固结拉伸剪切)试验以及直剪试验得到的强度比,研究这两种土样所具有的不同结构对K_0正常固结软黏土强度比及其各向异性的影响.三轴ACUC、ACUE试验中,在3.7倍于结构屈服应力的正常固结范围内,原状土样在不同固结压力下表现出与重塑土样不同的有效应力路径、极限状态线、有效内摩擦角和强度比.当固结压力较小时,原状土样表现出比重塑土样明显偏大的ACUE强度,因而呈现出较小的强度各向异性;随着固结压力的增大及结构进一步破损,原状土样的强度各向异性逐渐增大而接近重塑土.因此,在对K_0正常固结软黏土的三轴强度比及其各向异性的研究中,这种与固结压力相关的结构效应值得关注.直剪快剪试验结果表明,正常固结范围内两种K_0固结土样的强度比几乎相同,因而可以忽略结构效应对直剪快剪强度的影响.     

上海莲花路浅部土层超固结特性试验研究

对上海2~6层原状土样进行了一系列室内试验,得到了整个浅层土基本物理参数,并由标准固结和三轴试验综合分析了上海浅部土层超固结度(OCR)的分布规律.研究认为上海浅层黏土天然含水率、初始孔隙比、液塑限、液性指数与塑性指数沿深度具有与OCR相反的变化规律.上海浅部土层的弱结构性导致一维压缩曲线无明显拐点,引用Becker能量法得到:2层土的OCR最大,达到8.0左右,之后急剧减小;3、4和5层土的OCR=1.15~1.40;6层土的OCR2.0.三轴排水试验结果体现了浅部各土层超固结性的差异,与标准固结试验的结果基本一致.这种固结试验与三轴试验相结合的研究方法为进一步准确得到原位土体尤其是弱结构性土的应力历史提供了新的途径.     

场地土动剪模量的试验对比研究

由于土动力参数的不同,土动力计算分析的结果将有一定差异,为更合理的取得地基一基础一上部结构相互作用体系动力特性研究的野外大比例模型试验的场地土的动力特性,在100kPa,200kPa,300kPa3种固结压力下,分别进行了原状土样的循环单剪试验、扰动土样的动三轴试验,得到了2种试验在3种固结压力下的最大动剪模量Gdmax和G／Gdmax-γ,曲线,并进行了对比分析．结果表明,循环单剪试验得到的原状土的Gd一比相同固结压力下的扰动土的动三轴试验值稍低;100kPa和200kPa固结压力下原状土的循环单剪试验得到的动剪模量比G／Gdmax大于相应的扰动土的动三轴试验值,而300kPa固结压力下原状土的循环单剪试验得到的G／Gdmax却小于相应的扰动土的动三轴试验值。     

原状与重塑红黏土强度变化机理

为了研究红黏土强度特性及其影响机理,对不同法向应力作用下的原状土样和重塑土样进行了直剪试验。采用扫描电子显微镜测试,对比分析原状土和重塑土颗粒单元间接触、连结状态、孔隙形态及分布等微观结构差异,揭示了土体微观结构对宏观力学性质的影响机理。研究结果表明:当法向应力σ小于临界应力时,原状土的剪应力τ高于重塑土;反之,原状土的τ低于重塑土。临界应力的大小取决于土体孔隙比,孔隙比越大,临界应力越大。原状土黏聚力高于重塑土,内摩擦角低于重塑土。重塑土与原状土力学性质存在明显差异,且差异性的大小取决于原状土微观结构性能的好坏。提出了红黏土闭孔孔隙和开孔孔隙的概念,并将其用于红黏土抗剪强度的机理分析,具有一定的工程指导意义。     

应力路径对重塑黏土有效抗剪强度参数的影响

为探讨应力路径对黏土有效抗剪强度参数的影响,即临界状态线的惟一性问题,在确保试样的初始状态、应力历史、排水条件、加荷速率、试验仪器、破坏取值标准均一致的前提下,进行了常规三轴压缩与等p三轴压缩应力路径下同种重塑黏土的固结排水剪切试验.得到了两种应力路径下的有效抗剪强度参数和临界状态线参数,试验结果证实不同应力路径下重塑黏土有效抗剪强度参数有较大差别,临界状态线不惟一.定性分析表明:相对于常规三轴压缩路径,重塑黏土在等p三轴压缩路径下具有较低、有效内摩擦角的原因是剪切过程中围压的降低造成侧向卸荷引起的土体抗剪能力下降;产生凝聚力的原因是在排水剪切过程中存在超固结效应.     

卸载条件下粉砂的抗剪强度特性研究

为了研究卸载条件下粉砂抗剪强度的特性,采用粉砂试样进行了一系列卸载后的室内直剪试验,分析了卸载作用、超固结比(over-consolidation ratio,OCR)、先期固结压力和剪胀性对粉砂抗剪强度的影响。结果表明:对于同样的卸载后竖向应力,OCR越大,相同剪切位移对应的剪应力越大;当OCR较小时,峰值强度基本上随其增加而增加,当OCR较大时,它对峰值强度的影响较小;当卸载后竖向应力较小时,峰值强度随竖向应力几乎呈线性增加,当竖向应力增加到一定数值以上后,竖向应力变化对峰值强度几乎没有影响;并且得到了OCR为1、2、4时,其内摩擦角分别为22.2°、28.0°和31.9°。     

围压及含水量对重塑膨胀土抗剪强度的影响

为研究围压及含水量对重塑膨胀土抗剪强度的影响,以及进一步确定不同围压及不同含水量与重塑膨胀土抗剪强度的计算公式,分别对含水率为8.5%、10.0%、12.0%的新疆哈密地区膨胀土进行围压为100、150、200 k Pa的不固结不排水三轴直剪试验(UU)。试验结果表明:干密度和含水量一定时,围压越高,重塑膨胀土抗剪强度越大,围压越低,抗剪强度越小。干密度一定时,含水率越高,重塑膨胀土的抗剪强度指标越小,抗剪强度越低,含水率越低,重塑膨胀土的抗剪强度指标越大,抗剪强度越高。通过对试验结果的进一步分析发现黏聚力、内摩擦角和含水率呈良好的线性关系,得出含水率、围压和重塑膨胀土抗剪强度计算公式,计算值与试验值有较高的相符程度,为新疆哈密地区重塑膨胀土的施工提供了一定的理论依据。     

赣南花岗岩残积土的抗剪强度及其影响因素

为研究赣南花岗岩残积土抗剪强度影响因素,采用X射线粉晶衍射和扫描电镜等方法对赣南地区的黑云母二长花岗岩残积土和黑云母花岗岩残积土的矿物成分及微观结构进行了分析,并通过三轴固结不排水剪切试验对2类花岗岩残积土的原状样与重塑样的抗剪强度进行了研究。结果表明:赣南花岗岩残积土矿物成分主要为石英矿物和高岭石、伊利石等黏土矿物,原生结构强度明显,原状样的抗剪强度高于重塑样;各围压下原状样和重塑样的应力-应变关系均呈应变-硬化型,表现为塑性破坏;受孔隙度大和粗颗粒多的影响,孔压-应变关系在低围压下表现为先剪缩后剪胀,在高围压下始终表现为剪缩;其内摩擦角受粗颗粒含量影响明显,黏聚力受细颗粒含量影响明显。     

循环荷载下结构性黏土的动力特性试验研究

天然沉积黏土大多具有结构性,我国沿海地区广泛分布着深厚的软黏土层,沿海地区的机场、高速公路、地铁等大型交通工程都建在软黏土地基上。天然软黏土由于结构性表现出与重塑土不同的工程性状,通过开展湛江原状黏土和重塑黏土的循环三轴试验,对循环荷载作用下湛江黏土的动变形、动强度和动孔压特性进行系统性的试验研究。结果表明,结构性黏土在循环荷载作用具有脆性破坏特征,固结压力增长造成的土体结构破坏对天然黏土动力特性的影响较大,随着固结压力增大,原状黏土的动力变形特性逐渐趋于重塑土,原状土和重塑土在不同围压下的动强度曲线差异性十分明显,且结构性某种程度上抑制了原状土的动孔压发展。     

考虑应力修正的麦秆土直剪试验抗剪强度指标研究

为了分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响,获取更可靠的抗剪强度指标,推广能源节约型农业耕作生产,用TMS-PRO计算机控制质构仪做麦秆剪切试验。用应变控制式直剪试验研究原状与重塑麦秆土抗剪强度指标,分析麦秆含量对土壤抗剪强度指标的影响。应用应力修正法对直剪试验的正应力与剪应力进行修正,研究修正前、后麦秆土抗剪强度指标的变化量及随麦秆含量的变化规律,并对原状与重塑麦秆土修正前、后的黏聚力、内摩擦角拟合线分别进行叠加。试验结果表明:麦秆抗剪强度随含水量的增加而增大,麦秆土抗剪强度指标随麦秆含量的增加而增大,黏聚力符合线性拟合的规律、内摩擦角符合二次函数拟合的规律。考虑应力修正后原状与重塑麦秆土黏聚力较修正前提高了24%、内摩擦角较修正前提高了18%;未经修正的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.58%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.37%时具有相同的内摩擦角;考虑应力修正后的原状与重塑麦秆土在麦秆含量为0.65%时具有相同的黏聚力,在麦秆含量为0.40%时具有相同的内摩擦角;在交汇点之后麦秆土抗剪强度指标增速表现为原状大于重塑。     

贵阳红黏土固结排水孔隙水压力消散归一化分析

孔隙水压力的发展规律是应用有效应力原理研究土体变形和强度变化的重要因素。通过贵阳红黏土的固结试验和三轴试验,分析了所取土样的固结状态和该状态下固结过程中孔隙水压力的消散规律。试样结果表明:所取贵阳红黏土的超固结度OCR为5.8,属超固结土;三轴固结过程中,不同围压下的孔隙水压力均随时间的增加逐渐消散至零,消散速率逐渐减小。围压越大,消散速率越大,最后趋于平稳。引入消散度的概念对其进行归一化后,不同围压下U-t曲线几乎重合,用最小二乘法拟合后的函数表达式呈指数函数关系。     

水泥土泥皮下土与结构接触面的单剪特性

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在水泥土泥皮(粘土中掺入水泥)条件下的剪切试验,揭示泥皮条件下接触面的力学特性与机理.试验结果表明,峰值强度以及剪胀发生所对应的位置与法向应力大小有关,峰值强度所对应的剪应变滞后于产生剪胀的位置.剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大.以单剪试验为原型,采用颗粒流模拟程序PFC建立水泥土泥皮条件下粗粒土与混凝土接触面的单剪模型,通过对接触面试验试样内部特征点在剪切过程中运动状态的追踪,分析了土体的扰动高度及其主要影响因素.研究发现,扰动高度与粗粒土的最大粒径、法向应力以及粗糙程度(有无泥皮)等有关.对粗粒土,靠近结构面3～4倍最大粒径的区域内土颗粒切向位移明显,形成明显的剪切错动带,因此,建议该剪切错动带厚度为有厚度接触面单元厚度.     

部分排水条件下饱和黏土的强度试验研究

针对边坡堆载工程中后期堆载发生失稳破坏的问题,通过对重塑饱和高岭土的常应变增量比三轴试验,进行排水条件对于黏土抗剪强度影响的研究。试验结果表明黏土的强度会随着应变增量比的增大而增大,而产生的超孔压会随着应变增量比的增大而减小。部分排水条件下试验中、后期受剪土样会长时间接近或达到临界状态,限制排水以及提高加载速率可能会导致土样发生破坏。     

两种固结方式下软黏土三轴不排水剪切的模量

原位软土处于K₀固结状态因此变形具有显著的非线性和各向异性，然而室内三轴剪切试验通常采用等向固结方式，目前对K0固结和等向固结两种方式下不排水剪切的模量Eu的差别还未系统的对比总结过。采用上海软黏土的原状土样和重塑土样，进行了三轴等向固结压缩(ICUC)、K₀固结压缩(ACUC)和K₀固结拉伸(ACUE)三种不排水剪切试验，对比分析了应力-应变曲线、不排水模量Eu的非线性特性以及双曲线模型的参数值。研究结果表明，同等应变下ICUC试验的Eu与ACUE试验相近，但要大于ACUC试验值；ACUC试验与ACUE试验具有相近的初始模量和破坏比。结合试验结果和双曲线模型，推导给出了适用于这三种试验的归一化模量的统一表达式，并给出了上海软黏土的参数值。     

浙东南海相沉积土各向异性参数测定

通过对浙东南地区原状黏性土样按沉积面三种不同倾角切土样,进行常规三轴固结排水剪切试验,得到该黏土在三维应力状态下应力应变变化规律,及横观各向同性土层的力学参数。试验结果表明:该黏土具有各向异性特征,0°方向切土得到初始切线模量最大,90°方向次之,45°方向最小且试样沿着该沉积面发生剪切滑移。     

海南有机质浸染砂变形特性研究

选取海南文昌某工程中遇到的有机质砂土为研究对象,通过电镜扫描探究土样中有机质的存在形式。对土样进行一系列三轴固结排水剪切试验。基于试验数据总结该有机质砂土的变形特性;并探讨邓肯-张模型的适用性。结果表明:该砂土中有机质浸染到土颗粒中并与土颗粒较好地结合在了一起;三轴剪切过程中,土样表现出微弱的软化特性和明显的剪胀性;邓肯-张模型不能很好地反映有机质浸染砂的剪胀特性。最终,提出能反映土剪胀性的修正邓肯-张模型并对该土样进行参数标定。结果表明,新的模型对于试验土样具有较好的适用性。     

赣南花岗岩残积土物理力学特性实验研究

花岗岩残积土在赣南安定高速公路沿线分布广泛,研究其物理力学特性对当地公路建设以及可能引发的边坡失稳的防治具有重要意义。对现场采取的残积土土样进行室内基本土工实验,实验结果表明,塑性指数为14,将其定名为粉质黏土;比重为2.64,天然含水率及最优含水率分别为23.44%和20.03%。以TRA三轴剪切渗流仪为实验平台,采用抽气饱和、水头饱和与反压饱和的方式,对花岗岩残积土原状样和重塑样进行三轴固结不排水剪切实验,结果如下:原状样的抗剪强度参数为c=15.17 k Pa、φ=13.66°,重塑样的抗剪强度参数为c=10.82 k Pa、φ=17.58°;原状样的内聚力较重塑样略大,而摩擦角较重塑样略小,应力-应变曲线表明原状样在各级围压下存在应变转型,而重塑样则始终表现为应变硬化。根据实验的分析结果,提出花岗岩残积土边坡在工程实践中应采取的相关措施,并指出实验过程中存在的问题。     

硫酸盐渍土定量增湿盐胀特性试验

为了分析硫酸盐渍土在定量增湿条件下的盐胀特性,设计制作了定量增湿盐胀试验装置,通过室内试验得到不同含盐量、不同干密度和不同上覆荷载条件下重塑硫酸盐渍土的定量增湿盐胀曲线。研究结果表明:含盐量越高增湿盐胀变形越大,盐渍土的剧烈盐胀含水量上限在11%~16%之间;干密度越大增湿盐胀越大,干密度每增加0.1g/cm3,总盐胀率增加1.1%~2.9%;上覆荷载越大盐胀越小,在0~25kPa范围内,上覆荷载每增加10kPa,土样盐胀率减小约3.6%,25~50kPa的上覆荷载将盐胀率抑制在2.1%左右。试验结果的综合分析表明:机场换填宜用细颗粒非盐渍土,慎用细颗粒弱盐渍土,建议换填深度取0.75~2m;依据土基工作含水量与剧烈盐胀含水量上限的对比,建议将盐渍土土基处理分成2类。     

弥勒原状膨胀土物理力学参数与固结特性

针对云桂铁路弥勒试验段原状膨胀土开展一系列常规室内试验,掌握弥勒膨胀土的物理力学参数,在此基础上,以高路堤分段堆载方式为研究依据,基于GDS三轴试验系统进行原状膨胀土分级连续加载K0固结试验。结果表明:膨胀土的应力-应变关系呈阶梯状变化,割线模量与应力的关系呈镰刀型变化;对超固结膨胀土,Wroth推荐的经验公式能较好地描述K0(OC)与ηOCR(超固结比)的关系。与分级加载固结试验结果相比,膨胀土在分级连续加载K0固结试验中的压缩系数更高。研究结果对膨胀土地基沉降评价具有一定的指导意义和参考价值。     

膨胀土强度指标的试验研究及变异性分析

文章以合肥市某工程的重塑膨胀土为研究对象,进行了大量的快剪试验及固结快剪试验,研究了膨胀土的强度指标与含水率的关系,并对这些强度指标进行了数理统计,分析了强度指标的变异性。研究结果表明:随着含水率的增加,膨胀土的剪切破坏方式由脆性破坏逐渐过渡到塑性破坏;强度指标随着含水率的增加而减小,两者之间的关系可以用线性公式或指数公式表示;固结快剪试验的强度指标大于快剪试验的相应值。对于快剪试验及固结快剪试验,黏聚力的变异性大于内摩擦角的变异性,黏聚力和内摩擦角间的相关系数在多数情况下为负值;强度参数的变异性及参数间的相关系数越大,抗剪强度的变异性也越大。