干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究

膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用。取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂隙的扩展特性,探讨收缩的方向性随干湿循环次数和初始含水率的变化规律。结果表明:前2次干湿循环脱湿过程中,裂隙与收缩开展剧烈;脱湿过程中裂隙面积率先增大后减小,第1次干湿循环的裂隙面积率峰值最小,且出现时间较早;脱湿过程中收缩面积率先增大,后趋于平缓,随着干湿循环次数的增加,收缩面积率逐渐增大直至第三次干湿循环趋于稳定,前2次干湿循环其差值最大;随着干湿循环次数的增加,试样的变形量逐渐增大,收缩比开裂更早趋于稳定;裂隙的宽度和长度近似正态分布,裂隙面积概率随着裂隙面积增加逐渐减小;膨胀土的收缩具有明显的各向异性性质,初始含水率越高,各向异性表现越明显。     

干湿循环作用下红黏土湿化特性试验研究

将取自贵州黔东南地区的红黏土制备成不同含水率试样,通过自制的试验设备对红黏土的湿化崩解特性进行定量分析,探讨不同干湿路径及多次干湿循环条件下黏性土湿化崩解的一般规律.试验证明随着干湿循环次数的增加,试样的湿化崩解程度呈递增趋势,其中先经历脱湿处理的试样湿化崩解更为明显.     

干湿循环泥岩强度折减规律与损伤分析

以泥岩为例,设计了干湿循环试验,采用三轴试验与劈裂试验,测试了不同循环次数下岩样的抗压强度、剪切强度与抗拉强度指标.通过对天然状态及不同循环次数下实测强度指标的拟合分析,研究了干湿循环泥岩强度指标的折减规律;基于等效应变假定,结合三轴试验应力-应变关系曲线,对损伤特性进行了分析.研究结果表明:泥岩遇水强度变化明显,循环一次后单轴抗压强度折减率达到了36.6%,随着循环次数的增加,各项强度指标都呈较平稳的下降趋势,折减规律基本符合指数分布;干湿循环过程也是损伤累积的过程,损伤变量的变化规律反映了泥岩的损伤特性与围压大小和循环次数的相关性,干湿循环2次以后累积损伤超过了50%,循环3次试样呈局部松散状.     

干湿循环对炭质泥岩蠕变及损伤特性的影响

为揭示炭质泥岩库岸边坡的时效变形和损伤特性,对经历不同干湿循环次数的炭质泥岩试样进行低场核磁共振和三轴压缩流变试验,研究炭质泥岩孔隙演化特征和蠕变特性;在此基础上,基于损伤理论和Lemaitre应变等效原理,建立考虑干湿循环、轴压和时间因素耦合影响的蠕变损伤方程 . 结果表明：随干湿循环次数增加,炭质泥岩孔隙率增加,孔隙结构由小孔隙向大孔隙演变,瞬时应变和蠕变量增大 . 建立的损伤方程能较好地表征干湿循环次数、轴压和时间对炭质泥岩损伤演化的影响;随干湿循环次数增加,炭质泥岩损伤增大,损伤时间效应增强;轴压增大,损伤增长的速率加快,加速损伤的持续时间增长.     

废旧回收沥青路面材料的强度特性

为了研究作为路堤填料的废旧回收沥青路面(RAP)材料的抗剪强度特性,通过击实试验确定其最优含水率及最大干密度,考虑不同季节施工环境温度及路堤填筑高度的影响,分别对不同温度下的击实试样进行不同围压下的三轴固结排水剪切试验,探讨围压和击实温度对RAP材料强度特性的影响.试验结果表明:破碎后的RAP材料级配良好,与砾类土相类似,属于较好的路堤填料;击实温度和围压对三轴固结排水剪切强度特性有显著的影响,相同围压下,随着击实温度的升高,击实后RAP材料的孔隙比降低,固结排水强度提高;相同击实温度下,围压越大,RAP的初始切线模量越大,抗剪强度越大; RAP黏聚力随击实温度的升高呈线性增加,内摩擦角受击实温度影响较小.     

一种改进粉土泥浆固结制样方法及其应用

一种改进的泥浆固结法被应用于室内三轴试验重塑粉土试样的制备.制备含水率为45%的粉土泥浆液,然后将其倒入自制的分体式模具中,对粉土泥浆液进行分级加载以达到目标相对密度Dr,在分级加载的同时,对试样的顶、底部分别施加5kPa负压以提高制备试样的均匀性,制样过程对试样的扰动很小.研究发现:分级加载次数L和每级加载轴向应力σe对重塑粉土试样的Dr影响显著,且Dr可以用L与σe的拟合函数表示;随着Dr的减小,重塑粉土试样的含水率有所增加,但试样各部位含水率最大差值Δw随Dr的增加从1.15%降低到0.95%;重塑粉土试样的颗粒分布不均匀度Pd随距试样底部高度的增加基本保持不变,随Dr的增加,Pd分布在0.9%～2.5%之间;施加负压将显著的降低重塑粉土试样的Δw和Pd.泥浆固结法制备粉土试样的孔压系数B值明显高于水沉法和湿装法制备粉土试样的B值.对试样进行了三轴压缩试验和循环三轴试验,结果表明:具有相同试验工况的试样的三轴试验结果相差很小,证明该泥浆固结法制备粉土试样的试验结果具有较好的可重复性.     

干湿循环对云南红土渗透性的影响

以云南红土为研究对象,以浸泡增湿12 h、低温脱湿12 h的干湿循环作为控制条件,考虑干湿循环次数(1～8次)和干密度(1. 20、1. 25、1. 30、1. 35 g/cm3)的影响,通过变水头渗透试验的方法,研究了干湿循环作用对云南红土渗透特性的影响。试验结果表明,经过干湿循环作用的红土,随干湿循环次数的增加,渗透前后红土试样的质量和含水率减小;渗透后的质量和含水率大于渗透前的相应值;渗透过程中,初始渗透时间延长,初始渗透水头差减小,渗透系数减小。相同干湿循环条件下,随干密度的增大,渗透前后红土试样的质量增大,含水率减小,初始渗透时间延长,初始渗透水头差减小,渗透系数减小。干湿循环作用引起红土试样的渗透特性变化的实质在于,干湿循环过程中,脱湿收缩、增湿膨胀、渗透迁移泥化、孔隙堵塞减小的综合作用,而干密度的大小和干湿循环时间的长短则影响了干湿循环作用的程度(脱湿程度高于增湿程度),相应地改变了干湿循环红土的渗透特性。     

竖向应力及干湿循环对黄土土-水特征曲线的影响

土-水特征曲线是描述非饱和土水力特性的重要参数之一。本文利用非饱和土固结仪对2组5个压实非饱和黄土试样进行土-水特征试验,研究了不同的竖向应力和干湿循环对压实非饱和黄土土-水特征曲线的影响。试验表明,随着竖向应力的增大,压实黄土的进气值和脱湿率逐渐增大;在一个干湿循环中,同一基质吸力下脱湿曲线所对应的含水率大于增湿曲线所对应的含水率,脱湿率大于增湿率;第2次干湿循环所产生的滞回圈大小小于第1次干湿循环;滞回圈大小随竖向应力的变化而变化。     

干湿循环作用下长沙绕城高速公路粉质黏土的损伤特性

为得到干湿循环作用下的长沙绕城高速公路粉质黏土损伤特性,基于连续损伤力学和统计理论,对土体劣化过程进行分析。在假定土体微元强度服从正态分布的基础上将干湿循环损伤变量直接耦合至统计损伤本构模型,从而推导土体在干湿循环作用下的损伤本构方程。结合长沙绕城高速粉质黏土三轴固结不排水实验,着重分析干湿循环次数对土体微元强度的影响。研究结果表明:在干湿循环作用下,长沙绕城高速公路粉质黏土统计损伤本构模型应力-应变计算曲线与实验实测结果相吻合;拟合度均在0.95以上,土体经历1次或2次干湿循环作用后,其微元强度会有一定幅值降低,而后变化幅度较小;土体微元强度离散性受干湿循环作用影响,并随循环次数增多呈增大趋势。     

干湿循环次数对粉质黏土动力特性的影响研究与预测

库水位周期性涨落和水库诱发微震的耦合作用,对土体的变形特性和力学性质的影响不容忽视.采用电液伺服土动三轴试验系统,对经历不同干湿循环次数的饱和粉质黏土进行了不排水三轴动力试验,探讨干湿循环对动变形、动孔压、动弹性模量等动力特性的影响效应;并结合动力学参数指标的发展规律,建立与干湿循环次数和累积塑性应变发展有关的预测模型.研究结果表明:经历干湿循环后土体内部结构产生了不可逆的变化,随干湿循环次数的增加,累积塑性应变呈现增大趋势,残余孔压比、弹性模量均呈现减小特征,且干湿循环的影响趋势逐渐减小;建立的关于干湿循环次数相关的修正模型,能够相对准确地描述和预测历经多次干湿循环后土样的累积塑性应变、残余孔压比和动弹模的发展规律.     

杭州湾浅层储气砂土的持水特性试验研究

杭州湾嘉甬跨海高铁大桥遇到的储气砂土是一类特殊的非饱和土,以往砂土类主要以重塑样进行持水特性试验,而实际工程中,原状样的结构性对持水特性具有显著影响。以杭州湾储气砂土为研究对象,基于压力板仪试验研究了不同初始孔隙比砂土原状样与重塑样的持水特性,对比分析Brooks-Corey模型、Van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型对砂土土-水特征曲线(soil water characteristics curve, SWCC)的适用性;利用等粒球状颗粒的不同排列方式分析了产生基质吸力差异的机理。结果表明:Van Genuchten模型更适用于描述和预测杭州湾储气砂土SWCC;对于相同孔隙比下的砂土原状样与重塑样,重塑样比原状样的失水斜率更小,但重塑样与原状样的进气值基本一致。原状砂土与重塑砂土不同的颗粒排列结构是造成其SWCC差异性的主要原因之一,重塑砂土比原状土具有更加均匀的孔隙分布,原状砂土结构性对SWCC的影响不可忽略,采用原状储气砂样的Van Genuchten模型可为实际工程提供更精准的预测和参考。     

干湿循环条件下碱渣-钢渣-电石渣固化疏浚淤泥的强度性质

为扩展固体废弃物的资源化利用途径,以碱渣和钢渣作为固化剂、电石渣作为激发剂,对高含水率疏浚淤泥固化处理,研究固化淤泥在干湿循环条件下的强度性质。正交试验表明,碱渣对固化淤泥强度的影响随养护龄期的增加而增强,固化污泥养护28 d时,碱渣对强度的影响显著,而钢渣和电石渣对强度的影响不显著。在干湿循环条件下,固化剂掺量较少的试样在第3次浸水时破坏;其他试样经5次干湿循环整体仍完整,1次干湿循环使固化淤泥的强度降低约1/2,后续干湿循环对强度的影响不大;增加固化剂掺量有助于提高固化淤泥的干湿循环耐久性。固化淤泥的水化产物主要有水钙沸石和钙钒石,钙钒石随养护龄期和固化剂掺量的增加而减少。与碱渣-矿渣-电石渣固化淤泥相比,碱渣-钢渣-电石渣固化淤泥中胶结力较强的水化产物偏少,而钙钒石具有膨胀性,使试样端部破损形成薄弱带,故后者的强度较低和干湿循环耐久性较差,但仍能满足对强度要求较低的一般填土工程的需要。     

干湿循环下万州侏罗系泥岩残积土的环剪试验

对取自万州区侏罗系库岸某泥岩残积土,分别进行5次、13次和21次干湿循环后得到3组重塑样,利用大型环剪仪开展固结不排水剪切和自然排水残余剪切试验.试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土在不排水剪切过程中更易产生较高的超孔隙水压力,不排水残余强度因干湿循环而劣化;随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土的有效残余黏聚力急剧增大,有效残余内摩擦角则显著减小,残余强度变由粒间黏聚力基本控制;泥岩残积土的残余强度具有显著的剪切速率相关性,且在较小的速率范围内具有"负速率效应",而在较大的速率范围内则有强烈的"正速率效应".随着干湿循环次数的增加,残余强度表现出强"正速率效应"的起始速率将减小.研究结果对三峡库区侏罗系岸坡在季节性降雨和周期性库水位变动下的稳定性评价具有一定的参考价值.     

干湿循环作用下陕北Q2黄土强度及水土特性试验研究

为研究不同干湿循环次数下陕北Q2黄土水土特性及其强度的变化规律,利用真空饱和仪制备不同干湿循环次数的土样,采用直剪试验、滤纸法测定其非饱和抗剪强度参数及土水特征参数。研究表明：随着干湿循环次数的增加,陕北Q2黄土的脱湿速率与进气值不断减小,持水能力逐渐增强,且脱湿速率与进气值降低速率逐渐减小,第二次脱湿时最大脱湿速率降幅约30%,进气值约降低1/3;剪应力-剪切位移曲线峰值越发明显,应变软化特性逐渐增强;得到土水特征参数、非饱和抗剪强度参数随干湿循环次数变化的预测拟合公式,且较为精确的预测了第4次干湿循环次数下土样的土水特征参数。     

库水位变动条件下土-水特征曲线对滑坡稳定性计算结果的影响研究

库区滑坡的稳定性受库水涨落影响较大,为了分析库水位变动对滑坡稳定的影响,基于非饱和理论的有限元软件进行数值模拟,并需要用到非饱和土的相关参数,特别是土水特征曲线对滑坡稳定性的计算结果影响较大.文中一个实际算例采用不同土-水特征曲线时,计算所得结果相差较大,为了探究土-水特征曲线对滑坡影响的大小及原因,计算了当滑坡土体饱和含水量、饱和渗透系数相同时,3种典型土的土-水特征曲线所对应的稳定性系数,并得到以下结论:库水的升降作用对非饱和土质滑坡的稳定性有较大影响;由黏性土质滑坡的土体特性及计算说明表明:黏性土质滑坡在库水位变动作用下较粉土及砂土滑坡稳定,土-水特征曲线对考虑非饱和特性的滑坡安全系数影响较大,即同一含水率条件下基质吸力越大的土体滑坡的稳定性越好.     

界面对复合保温材料热学性能劣化作用机理

为了考察界面对复合保温材料热学性能的影响,成型了一组EPS含量不同的复合保温砂浆试件,并研究了这些试件在经历干湿循环和冻融循环作用后的导热系数.通过确定有机保温组分和基体的影响因子值,间接求得界面对复合保温材料热学性能的影响值.实验结果表明,当有机组分EPS的体积分数超过50%时,复合保温砂浆试件的热学性能明显劣化.结...     

淮安膨胀土的土水特性

以淮安膨胀土为研究对象, 使用压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法等3 种不同的控制或量测吸力的试验方法, 分别对其压实土样进行土水特性试验, 得出了吸力范围为 0∼378 MPa 的土水特征曲线. 试验结果表明, 在初始干密度相近的情况下, 低吸力范围内脱湿曲线和吸湿曲线有明显的滞回现象, 且当吸力大于100 MPa 时, 滞回现象基本消失; 滤纸法测出的土水特征曲线落在主脱湿和主吸湿曲线的滞回圈内. 由蒸汽平衡法所得的高吸力范围土水特征曲线 可以看出, 吸力接近于1 000 MPa 时含水率接近于零. 滤纸法的试验结果表明, 在土水特征曲线用饱和度和吸力关系表示的情况下, 当吸力较小时, 干密度大的土水特征曲线处于干密度小的右上方; 当吸力较大时, 干密度对土水特征曲线的影响不大.     

重塑试样差异性对土-水特征曲线影响试验研究

土水特征曲线(SWCC)是非饱和土研究的重要内容,但其唯一性受到多种因素的影响.为此,试样的差异性将对孔隙结构,进而对SWCC的唯一性造成影响.基于湿捣法制作的4个重塑试样对试样差异性进行试验研究,利用压力板仪和称量法获得相关脱湿试验数据.基于试验结果提出由无序阶段平均值和线性阶段基试样的试验数据组成表征SWCC数据.对比SWCC模型的拟合结果,验证了数据选取的合理性,确定Fredlund&Xing模型更符合试验结果.通过体积含水率和失水量随时间变化研究发现:起始基质吸力对体积含水率差异的产生有明显影响;主排水量在2~3d内完成,应在主排水结束之后进行相关试验,以降低对SWCC的影响.     

干湿循环条件下水泥改良红砂岩土的力学特性试验研究

为研究水泥改良红砂岩土受到干湿循环作用各项力学性质的变化规律,将未改良与掺入不同水泥剂量的红砂岩土试件进行干湿循环,并开展室内三轴试验,研究干湿循环后土体应力-应变曲线、破坏面形式、峰值强度、弹性模量的变化规律。研究结果表明:水泥作为改良剂不改变红砂岩土的应力-应变曲线,但在曲线的各个阶段,水泥对红砂岩土的受力特征均有一定改善;水泥使红砂岩土的破坏形式由塑性破坏向脆性破坏转变;掺入不同剂量的水泥,红砂岩土的峰值强度和弹性模量均有明显提高。随着干湿循环次数的增加,经水泥改良的试件弹性模量和峰值强度呈先降低后提高的趋势;采用指数函数关系式对弹性模量和峰值强度进行多元非线性拟合,建立弹性模量和峰值强度关于干湿循环次数、围压与水泥剂量的关系式,拟合效果理想。     

水泥-碱渣改良膨胀土干湿循环耐久性及其劣化机制试验研究

通过系统的室内试验对水泥-碱渣改良膨胀土的工程性质及其干湿循环耐久性进行评价,并通过微观测试技术分析了改良机理以及干湿循环劣化机制。结果表明,经水泥-碱渣改良后,膨胀土的液限、塑性指数和自由膨胀率明显减小,无侧限抗压强度显著增大;降低水泥-碱渣质量比引起的工程性质劣化可归因于复合型化合物CaO·SiO₂·CaCO₃·nH₂O的胶凝性能比典型水化胶凝产物弱。干湿循环初期,试样宏观形貌及无侧限抗压强度无明显变化;随着干湿循环次数的增加,试样强度明显减小,其宏观破坏特征表现为剥落。干湿循环作用下,改良土的微观劣化作用机制在于水化胶凝产物对土颗粒或团聚体的胶结作用遭到破坏,以及微裂缝的发育及扩张。