磐安结构性黄土的构度及动强度衰减特性

 以磐安黄土为样本,基于无侧限单轴抗压试验得到的磐安黄土构度指标,分析了原状黄土与重塑黄土的结构性差异;通过动三轴试验,对原状黄土、重塑黄土在天然含水率、饱和含水率条件下的动强度衰减特性进行了对比研究。结果表明,天然含水率的原状黄土及重塑黄土均具有较强的结构性,原状黄土的结构性更强,其动强度明显高于重塑黄土的动强度;虽然饱和过程使得原状黄土的动强度大大降低,但饱和原状黄土的动强度仍高于饱和重塑黄土的动强度,且饱和原状黄土的动孔压增长趋势明显慢于饱和重塑黄土;具有较强结构性的黄土,其动强度曲线不会出现归一化。     

黄土的初始结构性参数研究

以释放综合结构势的思想为基础,通过无侧限抗压强度试验,以原状土的无侧限抗压强度与其重塑饱和土的无侧限抗压强度的比值,定义了一个反映土初始结构性的参数。研究表明,该初始结构性参数能够反映干密度、含水量、液塑性、塑性指数、稠度即液性指数对黄土初始结构性的影响,表现出很好的灵敏性、稳定性及合理性。     

单轴抗压强度和圆锥贯入度条件下的构度指标

为深入研究黄土处于初始状态下的结构性状态量—构度指标,分别对基于单轴抗压强度试验的构度指标和试锥贯入度试验的构度指标进行了不同结构性黄土的试验对比研究.得到了两种试验确定的构度指标与含水率和强度之间变化规律以及对于含水率变化的敏感性,论述了两种试验方法确定的构度指标的合理性和适用性.结果表明:构度指标与单轴强度之间具有较好的相关性.构度随含水率的增大而降低,且在含水率较小时,这种变化更为明显.当高于天然含水率时,构度指标受含水率的影响变化不大.单轴抗压强度试验的构度指标作为土体初始结构性的状态量,反映土体除密度、粒度、湿度之外的固有物理力学性质,具有更好的合理性和优越性.     

冻融黄土无侧限抗压强度的析因实验

自然界的黄土时刻经历着含水率、温度、围压、含盐量等多因素改变的耦合作用,为了明确多因素对黄土力学指标的影响关系。采用统计学原理及黄土力学试验的方法,对影响黄土无侧限抗压强度的因素进行析因实验,来研究多因素交互作用的效应性。通过不同含水率、冻融循环次数和冻结温度三因素的改变,试验黄土无侧限抗压强度的变化,依据析因设计原理进行显著性分析。结果表明:黄土在10次冻融循环后强度只有未冻融的50%～70%之间,冻结温度作用下应变值基本处于2%～4%时,应力峰值都更早的出现。析因设计结果显示对无侧限抗压强度影响的显著性从大到小依次是冻融循环次数、含水率、冻结温度、含水率×冻融循环次数、二级交互作用、含水率×冻结温度、冻融循环次数×冻结温度。研究冻融循环对黄土力学指标的影响时,应模拟真实情况下的黄土环境,综合考虑多因素之间的交互作用。     

土初始状态结构性定量化的研究与验证

土的初始结构性综合反映了初始颗粒联结特征和初始颗粒排列特征。本文通过重塑饱和的方法来破坏原状土的初始结构性,用原状土的无侧限抗压强度与重塑饱和土的无侧限抗压强度的比值,定义一个反映土初始结构性的参数m_(is),分析了该参数与黄土基本物性指标、力学特性指标的关系。结果表明:粒度、密度、湿度是影响初始结构性的主要因素,同时,粒度、密度、湿度、初始结构性具有相关性;该参数具有很好的实用性。     

冻融循环作用下纤维增强水泥改性黄土特性

为了探究聚丙烯纤维和水泥共同改良黄土性能,通过无侧限抗压试验以及冻融循环试验,分析水泥掺量,聚丙烯纤维掺量与长度以及冻融循环次数对改性黄土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:改性黄土的无侧限抗压强度随着水泥掺量增多而提高,加入纤维则进一步提高其抗压强度.纤维的掺量和长度的增大会使改性黄土的无侧限抗压强度先提高后降低,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,最优长度为9 mm.水泥改性黄土经历15次冻融循环后,纤维增强水泥改性黄土经历10次冻融循环后强度损伤趋于平缓,变化幅度在3%左右.采用Lasso回归模型计算水泥-聚丙烯纤维改性黄土无侧限抗压强度回归预测模型,预测模型与试验结果吻合较好.     

冻融循环对原状黄土的持水特性影响

冻融作用是引起黄土边坡溜塌和路基沉陷等工程病害不可忽视的重要因素。持水特性作为分析非饱和黄土水力-力学特性的关键物性,有关冻融作用对黄土持水特性的影响有待深入研究。该文以冻融循环后原状黄土为研究对象,研究了冻融循环次数和冻融前含水率对持水曲线及其特征参数的影响。研究结果表明,冻融循环对持水曲线的影响呈波动性变化,影响程度受控于循环次数与冻融前初始含水率水平;不同冻融条件下饱和度与吸力比(吸力与进气值之比)关系可以归一;通过建立进气值与构度指标之间的定量联系,构建了可统一考虑冻融循环作用影响的修正持水模型;初步证实了冻融循环条件对原状黄土持水曲线的影响,可以通过土的构度指标变化引起进气值的改变来反映。     

冻融循环作用对碳酸盐渍土单轴抗压强度影响的试验研究

为研究冻融循环作用对碳酸盐渍土单轴无侧限抗压强度的影响,取吉林省长春市农安县的盐渍土为研究对象,对不同含水率及含盐量的试样进行冻融循环处理后,在常温下进行单轴无侧限抗压强度试验.试验结果表明:在经历0~10次冻融循环过程中,试样含水率越高,其抗压强度越低,且试样抗压强度均会大大衰减,在经历10次冻融循环之后,试样抗压强度下降较缓慢,慢慢趋于平稳甚至会略有增加.含水率较低时,试样含盐量越高,其抗压强度越低;含水率较高时,盐的影响并不是很明显.含盐量一定时,含水率对抗压强度的影响较大.可见,水分和盐分的含量都会对试验结果产生影响,且影响并不是单一的,而是彼此联系、相互制约的.     

干湿循环作用下黄土力学特性研究

为了研究西安特殊黄土的强度特性,在不同含水率和不同增湿减湿作用下进行无侧限抗压强度试验和单轴压缩试验,借此观察西安特殊黄土的力学特性及强度变化规律。结果显示：西安地区特殊黄土,无论是其单轴压缩强度还是无侧限抗压强度均随着含水率的降低而逐渐增大,并且呈现出黄土的含水率越低其强度值就越大且强度值增加越来越快的现象,当黄土为干燥状态时其强度是达到最大;无论试样经历增湿减湿循环多少次,黄土的弹性模量随着含水率的降低在持续增大,并且呈现出随着含水率的降低其下降相同比例时弹性模量增大越明显的现象;无论经历增湿减湿循环多少次,泊松比随着含水率的降低逐渐减小,但与其他参数相比泊松比并没有明显的变化。     

原状黄土的联合强度理论探讨

目前尚未存在统一的既能判断拉伸破坏,又能判断剪切破坏的土的联合强度理论。文章以洛川黄土为研究对象,采用单轴直接拉伸试验、无侧限抗压试验与三轴不固结不排水剪切试验(UU试验)测得不同应力状态下原状黄土的极限强度,拟合并推导出原状黄土适用的联合强度理论。结果表明:在天然含水率下,原状黄土的抗拉强度较小,仅为8.74kPa,剪切强度最大,抗压强度次之;原状黄土的极限拉应变很小,极限压应变稍大,土体表现为脆性破坏,但随着围压σ3的增大,破坏时的应变也相应增大,土体由脆性破坏向延性破坏过渡;二次抛物线型强度理论能合理地判断原状黄土的拉伸与剪切破坏;可利用易于测量的单轴抗压试验和三轴剪切试验结果求出二次抛物线型强度方程,并合理地反演出抗拉强度。     

含水率对结构性参数影响的单变量模型

基于侧限压缩试验分析不同压力条件下原状样和重塑样的割线模量随含水率变化规律,获取割线模量与含水率关系的表达式。基于应变的结构性参数可化简为以割线模量为参量的结构性参数,并将割线模量与含水率关系式代入即可构建含水率对结构性参数影响的单变量模型。最后检验含水率对结构性参数影响的单变量模型。研究结果表明:不同压力条件下原状样和重塑样的割线模量均随含水率增大而呈递减趋势,但由于原状样存在明显的结构强度,不同压力下原状样割线模量与含水率关系曲线存在交叉;采用含水率作为单变量描述的结构性参数能够直观地反映土体结构性随含水率的变化规律;不同压力条件下结构性参数随含水率的增大呈递减趋势,但随着压力条件的不同,这种递减趋势存在差异。当压力较小时,结构性参数随含水率递减的趋势较平缓;当压力较大时,结构性参数随含水率递减的趋势是快速递减;在这两者之间则呈现出先平缓递减后快速递减的过渡状态。     

生石灰改性膨胀土最佳施工含水率

以益娄高速膨胀土路基改性处理为例,基于生石灰与熟石灰改性膨胀土的室内试验,进行试验结果的对比,探讨了生、熟石灰改性膨胀土的击实试验和无侧限抗压强度试验确定最佳含水率的方法。研究表明:对比生石灰和熟石灰在击实试验中对干密度的影响可知,最佳含水率下生石灰改性膨胀土的干密度值较大;当掺灰量相同时,无侧限抗压强度随初试含水率的增加先增大后减小,初始含水率大于最佳含水率3%时无侧限抗压强度值最大;对比生石灰和熟石灰对膨胀土无侧限抗压强度的影响可知,生石灰改性膨胀土无侧限抗压强度峰值较大。     

冻融循环对工业废料固化土强度特性的影响

普通硅酸盐水泥-脱硫石膏-粉煤灰作为复合胶凝材料固化软土,既可以充分利用煤电企业的工业废物,减少污染,又可以节约资源,保护自然环境。通过系统的室内试验,研究了冻融循环条件下复合胶凝材料固化软土的强度特性及微观结构变化规律。试验结果表明,固化软土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增多呈现先增加后降低的趋势,并建立了固化土的无侧限抗压强度随冻融循环次数的变化拟合公式,经过15次冻融循环后无侧限抗压强度降到原来强度的60%~70%。通过在不同冻融循环次数下的扫描电镜试验,从微观角度揭示了复合胶凝材料固化软土的机制。     

干湿循环对橡胶颗粒稳定轻质土的单轴抗压特性研究

通过无侧限抗压强度试验,研究了干湿循环条件下橡胶颗粒稳定轻质土在单轴压力作用下的变形特性及和强度特性,得到了应力-应变曲线与干湿循环次数、橡胶颗粒掺量的关系。无侧限抗压强度试验结果表明：橡胶颗粒稳定轻质土的应力-应变曲线为软化型,可以被概括为压密、弹性变形、应变软化3个特征阶段。橡胶颗粒稳定轻质土的弹性模量、无侧限抗压强度均随着循环次数的增多逐渐降低,在橡胶颗粒含量大于30%后,受干湿循环影响逐渐减小。基于试验数据建立了橡胶颗粒稳定轻质土的强度预测模型,可以对不同掺量橡胶颗粒稳定轻质土在干湿循环作用下的无侧限抗压强度进行准确预测。     

冻融循环对赤泥-钢渣改性水泥土强度的试验研究

为研究季节性冻土区域冻融循环次数对赤泥-钢渣改性水泥土无侧限抗压强度的影响,进而探究赤泥-钢渣最优掺量配比,将不同掺量的赤泥、钢渣加入水泥土后在不同冻融循环次数条件下进行无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验。研究结果表明:当赤泥掺量为8%(质量分数),钢渣掺量为2%(质量分数)时,水泥土的无侧限抗压强度值最大,受冻融循环作用的影响较小;改性水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,以第1次冻融循环对改性水泥土强度损失的影响最为强烈。此外,结合扫描电镜实验结果显示,加入赤泥和钢渣有助于增长水泥土中AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物的生成,揭示了赤泥和钢渣对水泥土强度的作用机理与水泥土在冻融循环条件下强度的损伤破坏机理。     

干湿循环作用下西安特殊黄土的力学特性

为了研究西安特殊黄土的强度特性,在不同含水率和不同增湿减湿作用下进行无侧限抗压强度试验和单轴压缩试验,借此观察西安特殊黄土的力学特性及强度变化规律。结果显示:西安地区特殊黄土,无论是其单轴压缩强度还是无侧限抗压强度均随着含水率的降低而逐渐增大,并且呈现出黄土的含水率越低其强度值就越大,且强度值增加越来越快的现象,当黄土为干燥状态时其强度是达到最大;无论试样经历增湿减湿循环多少次,黄土的弹性模量随着含水率的降低在持续增大,并且呈现出随着含水率的降低其下降相同比例时弹性模量增大越明显的现象;无论经历增湿减湿循环多少次,泊松比随着含水率的降低逐渐减小,但与其他参数相比,泊松比并没有明显的变化。     

复合改性水玻璃固化黄土冻融特性试验研究

在我国季节温差变化较大的西北地区广泛分布着大量的黄土地层,强烈的冻融作用引起土体结构发生破坏,导致路基和边坡失稳;因此探求在冻融环境下新型岩土加固方式具有重大意义。研究了冻融循环条件下复合改性不同波美度水玻璃固化黄土的无侧限抗压强度、质量损失和微观结构等力学特性的变化。探讨了冻融循环对复合改性水玻璃固化黄土工程特性的影响。试验结果表明:复合改性水玻璃与未改性水玻璃固化黄土样的质量损失、强度损失与冻融循环次数存在一定相对值。冻融循环初期,冻融作用对复合改性水玻璃固化样强度有一定的补强作用;随着冻融循环次数的增多,强度随之减小;多次冻融循环后,试样微结构中部分骨架颗粒或晶体出现断裂,微结构出现损伤或破坏,固化样强度降低,甚至丧失。     

增湿-冻融劣化原状黄土结构强度试验研究

黄土结构强度是由内部颗粒的空间构型而产生的一种胶结性的联结强度。该强度极易受外界环境的扰动,如增湿、冻融等,引起体积和孔隙变化,削弱黄土的结构强度,进而又会影响路堤、边坡、护栏等黄土构筑物的稳定性。本文选取陕西临潼Q_3原状黄土为研究对象。首先,通过室内模拟增湿和冻融循环作用,分析不同含水率和冻融循环次数下黄土的体积和孔隙的变化规律。其次,通过侧限压缩试验数据绘制出含水率和冻融循环次的关系曲线,并得出黄土在增湿和冻融情况下的压缩变形特征。最后,依据该关系曲线定义黄土结构强度、剩余结构强度,和劣化因子等概念,采用数理统计方法拟合出三者之间的数值表达式,并应用本试验数据计算出所有工程作业对黄土的扰动劣化值,从而得出在增湿和冻融作用下的原状黄土结构强度的劣化规律。     

旱区陡坡黄土的低压力抗剪强度特性试验研究

黄土强度指标的准确确定是地质体稳定性分析的基础依据。以延安地区某边坡上更新统黄土为研究对象,利用改进的直剪仪,开展不同初始含水率、密度、干湿循环条件下原状与重塑黄土的低压力抗剪强度试验,研究原状与重塑黄土的低压力抗剪强度及抗剪强度指标随初始含水率、密度及干湿循环次数的变化规律,建立黄土的低压力抗剪强度指标与初始含水率、密度及干湿循环次数之间的函数关系。结果表明,黄土的低压力抗剪强度与初始含水率的关系可采用指数函数描述,与土体密度和干湿循环次数的变化关系可采用线性函数描述;原状与重塑黄土的黏聚力、内摩擦角与初始含水率之间呈负相关,且原状黄土抗剪强度指标高于重塑黄土;黄土的抗剪强度指标随土体密度增加而显著提高,随干湿循环次数增加呈明显减小趋势。     

冻融循环作用下秸秆纤维加筋土抗压强度试验研究

通过室内无侧限抗压试验,分析纤维掺量和冻融循环次数两个因素对棉花秸秆纤维加筋土强度的影响规律,研究冻融循环作用对纤维加筋土强度的影响。试验结果表明:土体中掺入纤维能有效提高土体的抗压强度,明显改善土体的软化程度;加筋土无侧限抗压强度随冻融循环次数的增加呈指数下降趋势,经历5次冻融后,强度下降幅度最大;通过将不同加筋率的纤维土与冻融循环次数进行拟合,建立两者之间的半经验公式,为纤维加筋土的实际工程应用奠定理论基础。