侧限压缩下粒状土颗粒破碎的试验研究

随着国际上高土坝建设的兴起,以及近年来大型工业与民用建筑建设的兴起,特别是堆石、砂石、粗粒料等材料被广泛应用于水利、港口、交通等岩土工程建设中,作为地基的石英砂、砾石等在大荷重下发生颗粒破碎,颗粒破碎成为影响变形和强度的主要因素,许多研究都集中在大颗粒的破碎,忽略了小颗粒的破碎情况。本文以探究土颗粒的破碎特性为目的,采取高压应力下的侧限压缩试验,对两种不同的颗粒材料进行试验分析,通过筛分法和激光散射法分别对试样压缩前后的大颗粒和小颗粒的粒径分别进行描述,进一步探究颗粒的破碎机理。     

极端气候条件下南京附近黏土冻融强度试验

针对极端气候下南方地区黏土的冻融强度与含水率、最低气温和冻融循环次数密切相关的特点,对不同初始含水率的黏土在不同冻结箱温度下经历不同冻融循环次数后的试样进行不固结不排水三轴压缩试验。试验结果表明:同一冻结箱内温度下,冻融试样在开始1～4次冻融循环期间黏聚力和内摩擦角变化显著,随着冻融循环次数的增加,黏聚力减小,内摩擦角增加;同一冻融循环次数下,随着冻结箱内温度降低,冻融试样黏聚力增加,内摩擦角减小。总结了冻融循环冻土损伤的特征。     

侧限条件下充填散体与岩柱相互作用机理

为研究干式充填采矿中充填散体与围岩的相互作用,分析充填散体对矿柱力学性能的影响,利用自制的测试充填散体约束下岩样轴向压缩性能的试验装置模拟充填散体约束矿柱的作用过程,进行不同粒级散体约束下岩柱的压缩试验.结果表明:充填散体改善了岩柱的受力状态,并对岩柱提供被动侧向支撑作用,提高了岩柱轴向应力峰值和残余强度,改变了岩柱的破坏形式;散体与岩柱的相互作用强度随约束散体粒径增大呈先增后减的变化趋势;基于试验分析,建立了充填散体与矿柱相互作用过程中矿柱的承载模型,得到了充填散体变形模量与矿柱弹性模量的关系式.     

木质素对红黏土物理力学特性的影响

为了研究木质素对于红黏土特性的影响,对不同掺量下的木质素改性土进行界限含水率试验、pH实验,探究pH和改性土稠度界限的关系.对不同掺量,不同养护龄期下的改性土进行无侧限抗压强度试验,得到其不同掺量下的抗压强度、不同龄期下的抗压强度及其应力-应变曲线关系.试验结果表明:界限含水率、pH随着掺量的增加而增大,并且和掺量之间存在相应的曲线关系.无侧限抗压强度则随着掺量和龄期的增加而增大,当养护28 d,掺入量为8％时,相对于素土抗压强度提高2.93倍,并且养护龄期下的抗压强度和木质素的掺量存在线性关系,改性红黏土的破坏形态也由脆性破坏向塑性破坏发展.     

无侧限压缩下中心裂缝压实黏土强度及破坏特征分析

为探讨中心裂缝对压实黏土试样无侧限抗压强度及破坏特性的影响,考虑裂缝倾角β、裂缝长度2a和试样厚度H等条件,对预制中心裂缝的立方体压实黏土试样进行无侧限抗压强度试验,并对不同裂缝倾角条件下试样的破坏特征进行了分析。试验结果表明,裂缝倾角、裂缝长度和试样厚度均会对试样的弹性模量和无侧限抗压强度有不同程度的弱化作用。其中,裂缝长度的弱化作用较裂缝倾角的更强,而试样厚度仅在2～6 cm时,其弱化作用才会变得显著。关于试样的破坏特征,其裂纹的扩展方式主要是受裂缝倾角的影响,当β=0°时,裂缝尖端主要是扩展翼型裂纹;当β=15°～60°,裂缝尖端主要是产生翼型裂纹和次生共面裂纹;当β=75°和β=90°时,裂缝尖端主要是产生翼型裂纹和次生倾斜裂纹,此外,在预制裂缝中部还会发育有拉伸微裂纹。     

侧限条件下泡沫轻质土压缩特性研究

为更好地分析泡沫轻质土在侧限条件下的压缩特性,探究轻质土压缩性能与施工后沉降之间的关系,利用GDG系列高压固结仪对在标准养护条件下28 d和120 d的泡沫轻质土进行了压缩试验,分析了其压缩曲线特性和沉降的关系,比较了其与普通混凝土、土体等材料压缩性的差异,并确定了其侧限压缩模量、临界压应力与龄期的关系,以及压缩模量随龄期变化的规律。研究结果表明:泡沫轻质土压缩曲线呈典型的反"S"型,可分为三个阶段;泡沫轻质土养护龄期越长,压缩临界荷载就越大,抵抗变形能力也越强,且龄期主要影响压缩曲线第一阶段;泡沫轻质土侧限压缩模量随荷载的增加而先增加后减小,当荷载超过1 200 kPa时,出现塑性变形,发生破坏。     

侧限条件对岩石单轴压缩性能的影响分析

为研究侧限条件对岩石单轴压缩性能的影响规律,借助FLAC3D有限差分软件对位移控制和应力控制两种加载模式下的大理岩试样实施了数值模拟试验。试验实施过程中将侧限条件分为无侧限、单面侧限、邻面侧限、对面侧限、三面侧限和完全(四面)侧限六种工况,试验结果显示:位移控制模式和应力控制模式对岩石单轴压缩性能存在显著区别,两种加载控制模式下岩样的竖向位移均在竖向应力达到相同数值后出现增长速率分离,但前者使试样出现显著的蠕变现象;不同侧限工况下,临空面Y向离面位移的发展可划分为近似线性低速发展和非线性高速发展两个阶段,在位移控制模式下三面侧限条件对应的后期位移发展更为剧烈;最大剪切应变率计算云图显示部分侧限条件下远离侧限面的试样角点优先破坏,但最大剪切应变率数值与侧限数量并非呈线性关系。研究结论对更为精准的确定复杂应力条件下岩土体的强度和形变特征具有一定的参考意义。     

纤维地聚物改性粉质黏土无侧限抗压强度试验研究

通过对杭州市某隧道工程开挖产生的废弃粉质黏土添加不同改良剂后开展无侧限抗压强度试验,研究了不同矿渣掺量、矿渣-粉煤灰比例、聚丙烯纤维掺量条件下改良土样的抗压强度特性,并对抗压强度形成的机理进行了分析;同时,基于扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）试验对反应土体孔隙特征的有关指标展开了定量分析。结果表明：在矿渣掺量为12%时UCS值最大,为6738.04 kPa,较素土强度提高80.69 倍;粉煤灰的掺入可提高试样后期强度,在K8F2（矿渣/粉煤灰比例80%:20%）试样中最优;聚丙烯纤维的掺入能有效地改善材料的脆断性能,最优纤维掺量为0.4%。试样孔隙的定向频率在80°~100°区间内分布的概率最大,掺入粉煤灰后定向性较为均匀;孔隙率随着矿渣掺量的增加、地质聚合物中矿渣含量的增多均逐渐减小,在K12（矿渣掺量12%）和K8F2试样中出现最小值;而随着纤维掺量的增加,呈现先降低后升高的趋势,当纤维掺量0.4%时其值最小,为6.204%;孔隙平均直径主要分布在1 μm之内,矿渣掺量增多则小孔隙增多,大孔隙减少;孔隙丰度主要分布在0.4~0.6区间,孔隙形状主要为椭圆。     

碱污染下红黏土强度指标变化的微观角度分析

为了研究碱性环境条件下桂林红黏土强度指标变化机制,对不同质量分数NaOH溶液污染下的红黏土开展直剪试验、物化分析试验、颗粒分析试验以及比表面积试验,进而探究地基土体宏观力学指标与微观结构之间的关系.研究结果表明:随着NaOH质量分数的增加,黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小.随着孔隙溶液中Na+质量分数的增加,微小土颗粒...     

冲击荷载下钙质砂侧限压缩及颗粒破碎试验研究

海洋动力环境中钙质砂受荷载时的压缩变形特性是工程建设考虑的重要因素。对1~2 mm粒径钙质砂在侧限条件下进行静荷加载、冲击加载、冲击后静荷加载试验,分析试样在三种加载方式下的e-P曲线,运用Hardin模型中的相对破碎率Br值对其颗粒破碎进行度量。试验结果表明:相同荷载幅值水平下,相对静荷加载,试样对冲击加载较为敏感,其压缩变形更加明显,颗粒级配变化更显著;冲击加载时,存在临界冲击次数N_(cr),此时试样孔隙比趋于稳定;且冲击荷载幅值越大,相应临界冲击次数N_(cr)值越大;同时发现冲击加载会影响试样压缩性,冲击加载时试样颗粒破碎程度越高,冲击加载后静荷加载时表现的压缩性越低,颗粒相对破碎率B_r值变化越小,试验结论对工程建设具有一定参考意义。     

单幅值动载下加筋红黏土路基动三轴试验分析

为探究红黏土路基在循环荷载作用下的动力特性,以柳州红黏土为试验研究对象,在不同加筋层数下对加筋红黏土进行固结不排水动三轴试验,研究加筋层数对加筋红黏土动力特性的影响。试验结果表明: 加筋红黏土的轴向累积应变随着加筋层数的增加而减小,但加筋的增幅作用呈现递减趋势,从无筋试样开始,相邻加筋层数轴向累积应变降低的幅度分别为14.5%、10.6%和6.4%;随着加筋层数和振次的增加,加筋红黏土的回弹模量逐渐增大,但是加筋对土体回弹模量的增强效果并不显著;加筋能有效减小加筋红黏土的体应变,且随着加筋层数的增加,加筋效果越显著,3层加筋相比于2层加筋,体应变降低的幅度达75.04%;利用滞回圈斜率k描述土体刚度和弹性性能,随着加筋层数和振次的增加,k值先平缓上升,随后迅速增大,说明土体的刚度和弹性得到提高,但加筋效果与加筋层数并不成正比。     

初始含水率对红粘土胀缩变形特性的影响试验研究

红黏土是一种特殊土,其作为路基填料时在季节性干湿循环条件下会发生变形破坏,从而导致一系列路基病害的产生。利用收缩仪和膨胀仪,对不同初始含水率下的重塑红黏土土进行了无荷条件下的干湿循环试验,研究了不同初始含水率下红黏土的反复胀缩变形特征。结果表明:初始含水率及干湿循环次数对红黏土的胀缩变形均有影响。随着干湿循环次数的增加,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率绝对值逐渐增大;相对膨胀率、相对收缩率均越来越小;相同的干湿循环次数下,初始含水率越大,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率越大,对于前3次干湿循环,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率越小,而对于3次干湿循环之后,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率却越大。红黏土在干湿循环中,发生了不完全可逆的胀缩变形。     

基于压汞试验及氮气吸附试验下柳州红黏土微观结构分析

土体微观结构是影响其变形破坏、强度等特性的内因,为探究土中孔隙分布特点,针对柳州红黏土的原状样和重塑样进行压汞试验、氮吸附试验,通过探究发现：红黏土中发育有大小不一的团粒,由于游离氧化铁的胶结作用,团粒内部具有高的稳定性,在一般的荷载作用或扰动下不会发生破坏,且团粒内部存在大量尺寸较小的孔隙,与团粒间孔隙一起构成红粘土的孔隙空间;红黏土中孔径分布的双峰结构非常明显,团粒内的孔隙由于强胶结作用而保持稳定。不同制样方法形成的土体的团粒内孔隙是稳定的,重塑土样相对原状土样,孔隙体积更大,结构松散;压汞试验孔隙测量比较全面,含盖广,包括了大孔隙和微孔隙,整体孔隙分布和孔隙累积体积展示清晰,而氮气吸附试验更侧重于微孔隙体积的测量,且测量精确度高,故两者结合能更为详细、精确。     

碱污染红黏土土工试验方法温度效应影响研究

碱污染土碱土作用过程对温度极为敏感,实践中发现按现行《土工试验规程》测定含水率、液塑限和比重时,烘干或加热过程都会严重影响参数测定准确性,为了系统的研究这一影响规律,用不同浓度的碱液拌合制作高、中、低含水率红黏土,在不同温度下进行含水率、液塑限和比重的测定。结果表明:各测定值随着温度的升高,含水率值偏高,液限值和塑性指数值减小,塑限值变化不大;预制含水率不同时,变化规律有差异;碱液浓度越大偏差的程度越大;比重测定受取土和煮沸排气两个过程的影响,直接烘干土偏大,煮沸排气风干土偏小。温度效应通过影响初期侵蚀和中期胶结两个碱土作用过程来影响土工试验方法,建议在碱污染土的含水率、界限含水率测定时,用低温风干再烘干的方法。在比重测定时干土制做用先风干后烘干的方法,排气用中性液体真空抽气法。结论为考虑温度效应的污染土研究做准备。     

不同围压下岩石材料强度尺寸效应的数值模拟

应用岩石破裂过程分析系统,对不同围压下不同尺寸岩石材料进行了数值模拟试验．研究了围压与岩石材料强度尺寸效应之间的关系．结果表明,围压越大,岩石材料强度尺寸效应越不明显,即围压能够降低尺寸对岩石强度的敏感程度．岩石材料的非均质性不是一个静态变量,而是一个动态参数,与岩石材料内部裂纹的损伤演化密切相关．低围压时,岩石试件内材料并未趋于均匀化,非均质性显著,强度尺寸效应明显;而高围压时,岩石试件内材料由低到高逐渐屈服破坏,材料趋于均匀化,均质性较好,因而强度尺寸效应不明显．     

高围压下岩石椭圆裂纹面构型变化规律

采用复变函数和保角变换的方法,对受压条件下张开型裂纹面的变形规律进行了分析,得出了变形过程中裂纹面新构型的参数方程,并给出了新的裂纹面构型的保角变换关系式;考虑到椭圆裂纹面在高围压下产生的较大变形,采用几何非线性的分析方法分析了构型方程参数的理论解,并与小变形线性方法的结果进行了对比分析,表明采用小变形结果误差不大.扩充了受压条件下岩石张开型裂纹的非奇异断裂理论,为研究受压条件下裂纹面的闭合规律和裂纹变形对断裂破坏规律的影响提供了理论依据.     

基于三轴压缩试验的红砂岩本构模型

利用RMT150B型岩石力学多功能试验机对红砂岩试样在不同围压条件下的三轴压缩应力应变全过程曲线进行了系统试验研究。研究表明：围压增大，岩石的峰值强度也随着增高；红砂岩的体积应变在峰值后区表现出很大的剪胀性。基于试验结果，分析了岩石屈服强度、峰值强度、残余强度与围压之间的关系，根据试验得到了典型三轴压缩应力应变全过程曲线，建立了一个由线弹性段Ⅰ、线弹性段Ⅱ、线性软化段、线性残余塑性流动段组成的线性本构模型，给出了红砂岩4个阶段的本构方程，并确定了相关参数。     

聚丙烯纤维红黏土渗透性与剪切特性试验研究

通过三轴压缩试验研究了聚丙烯纤维红黏土的渗透性与力学特性.击实与渗透试验结果表明,纤维含量变化时,纤维红黏土的最大干密度变化较小,而最优含水率变化较大.在0.25%～0.80%含量下,纤维红黏土可保持较低渗透性.三轴固结不排水试验结果表明,纤维红黏土的抗剪强度随着轴向应变增加而增大,具有典型的加工硬化特征,且随纤维含量与长度增加而增加,同时围压显著影响纤维红黏土的剪切特性.当纤维含量较小时,破坏模式为鼓胀型;当纤维含量较大时,尽管试样轴向应变较大,但未发生破坏.     

烧结砖粗骨料取代率对再生混凝土柱轴压性能的影响

研究烧结砖再生粗骨料取代率对再生混凝土抗压强度和再生混凝土柱轴压性能的影响.以烧结砖再生粗骨料取代率为变量,设计并完成15个标准立方体试块和15个棱柱体试块的抗压试验, 10根取代率分别为0%、 25%、 50%、 75%和100%的再生混凝土柱进行轴心受压试验.结果表明:随着取代率的增加,再生混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和柱极限承载力呈下降趋势,柱极限承载力时的裂缝最大宽度和柱端轴向相对位移呈上升趋势;采用现行规范计算柱极限承载力时,试验值比计算值略小,可对混凝土强度进行系数折减,折减系数与取代率有关.