红黏土与混凝土接触面剪切特性试验研究

采用大型直剪仪进行红黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究不同法向应力与混凝土表面、不同粗糙度条件下接触面的力学特性,对红黏土与混凝土接触面的应力、应变及破坏形式进行分析。研究结果表明：随着接触面粗糙度的增大,接触面的抗剪强度以及残余强度增大,黏聚力增大,内摩擦角减小;在剪切初始,法向位移随着切向位移的增大而减小,表现为剪缩,之后随着切向位移的继续增大,法向位移增大,表现为剪胀,剪胀速率基本相同;在剪缩阶段,剪缩速率随着法向应力或粗糙度的增大而增大;在剪胀阶段,剪胀速率也随着粗糙度的增大而增大,随着法向应力的增大,剪胀速率基本不变。     

接触面粗糙度对红黏土-混凝土接触面力学性质的影响

在混凝土试块上设计了粗糙度不同的表面,以该表面作为土-混凝土接触面,并采用灌砂法测定了接触面粗糙度。利用大型直剪试验仪对红黏土-混凝土试块接触面进行了剪切试验,定量分析接触面粗糙度对接触面抗剪强度参数、接触面剪应力-切向位移关系以及红黏土剪胀（缩）性的影响。研究结果表明:接触面粗糙度对红黏土-混凝土接触面的内摩擦角影响不大。在接触面粗糙度增大至临界粗糙度的过程中,接触面黏聚力随粗糙度的增大而增大,并逐渐趋近于红黏土自身的黏聚力。接触面粗糙度对剪应力-切向位移关系影响较大。接触面粗糙度对接触面上部土体的影响范围是有限的。该极限影响范围对应于临界粗糙度。当接触面粗糙度小于临界值时,接触面粗糙度越大,其对接触面上部土体的影响范围越大。当接触面粗糙度超过临界值,该影响范围不再变化。法向应力较低时,红黏土主要表现出剪胀性。接触面粗糙度对红黏土剪胀（缩）性影响不大。     

高塑性黏土与混凝土接触面剪切特性

通过高塑性黏土与混凝土接触面大型单剪和直剪试验,研究了高塑性黏土与结构接触面的剪切应力应变关系及强度参数.结果表明:单剪试验的剪应力剪应变和直剪试验的剪应力剪切位移呈双曲线关系;在对应垂直荷载作用下,直剪试验的抗剪强度大于单剪试验的抗剪强度;剪胀现象只在低垂直荷载时发生,且不明显;高塑性黏土达到抗剪强度后,在保持强度基本不变的情况下变形可以有很大的发展,表现出较强的变形适应能力和延展性能.     

粉质黏土与再生混凝土接触面剪切特性试验研究

采用大型直剪仪进行粉质黏土与再生混凝土及普通混凝土的接触面剪切试验,用建筑垃圾和铁尾矿配制再生混凝土,接触面采用在粉质黏土上现浇混凝土形成,研究不同法向应力下接触面的剪切特性。试验结果表明：再生混凝土接触面的剪切位移-剪应力(w-τ)曲线与普通混凝土接触面的类似,接触面的抗剪强度与法向应力呈线性关系,在相同法向应力下再生混凝土接触面的抗剪强度大于普通混凝土接触面的抗剪强度,两种接触面的抗剪强度均小于土体自身的抗剪强度;接触面的初始剪切刚度模量随着法向应力的增加而增大,剪切刚度模量与大气压强的比值(G/Pa)和法向应力与大气压强的比值(σ/Pa)在双对数坐标系上呈线性关系。     

红黏土-混凝土结构接触面残余强度特性试验研究

进行红黏土与混凝土结构接触面大型直剪试验,研究粗糙度对接触面残余强度的影响。试验结果表明：红黏土-混凝土结构接触面剪切应力-剪切位移曲线特征为应变软化型,结构面粗糙度增加能够明显提高接触面残余剪切强度,但这种影响随法向应力的增大而逐渐弱化;接触面残余摩擦因数(即残余强度与法向应力比值)随粗糙度增大而增大,最终接近或者超过土体内部残余摩擦因数,此时,接触面的剪切破坏发生在土体内部;结构面粗糙度对接触面的残余黏聚力的影响较大,而对残余摩擦角的影响较小。     

江西重塑红黏土动特性研究

本文以江西东乡县重塑红黏土为研究对象,在不同物态和应力状态下进行室内动三轴试验研究。主要研究在不同含水率和固结围压条件下,红黏土破坏动应力-破坏振次关系、动粘聚力和动内摩擦角、动应变-动弹性模量关系以及阻尼比的变化规律。试验结果表明：相同破坏振次条件下,高固结围压和低含水率能提高土破坏时的动强度。土的动粘聚力和动内摩擦角随着土样含水率的增加线性递减。红黏土动弹性模量随着轴向动应变的增加而减小,同时动弹性模量的减小幅度也越来越小,最后趋于平缓。相同轴向动应变条件下,高固结围压和低含水率土样的动弹性模量更大。拟合后的红黏土动本构关系符合Kondner双曲线模型。同时红黏土的阻尼比随着固结围压和含水率的增大而增大。     

考虑结构表层粗糙度的混凝土桩-黏土界面剪切特性试验研究

为探讨结构物表层粗糙度对桩-土界面剪切特性的影响及其规律,基于砂纸规格及表面粗糙度指标的实测数据,构建砂纸规格与结构物表层粗糙度之间的指数化拟合模型,并得到相应的计算公式及参数。基于指数化拟合公式,利用不同规格砂纸模拟混凝土桩-黏土接触面处表层的粗糙度,采用ZJ型应变控制式直剪仪开展混凝土桩-黏土接触面直剪试验,定量分析粗糙度对混凝土桩-黏土界面剪切破坏、变形的影响。研究结果表明：混凝土桩-黏土接触面抗剪强度符合莫尔-库仑破坏准则,破坏形式表现为接触面剪切滑移破坏;在高法向应力作用下,接触面剪切破坏过程可分为“土体弹性剪切变形—接触面剪切滑移—土体弹塑性剪切变形”3个阶段;接触面抗剪强度随粗糙度的增加而呈幂函数关系增大,但随着法向应力的增大,粗糙度对抗剪强度的影响呈现减弱趋势,即粗糙度存在临界值。     

考虑粗糙度和相对密实度下砂土-混凝土桩接触面力学特性试验研究

为探究粗糙度和土体相对密实度对砂土-混凝土桩接触面力学特性的影响规律,利用大型直剪仪开展了不同粗糙度、相对密实度下的砂土-混凝土接触面直剪试验,分析了粗糙度、相对密实度对砂土-混凝土接触面的剪切应力-切向位移、峰值剪切强度、割线摩擦角、归一化摩擦系数的影响.研究结果表明：密砂的剪切应力-切向位移曲线在光滑接触面下呈轻微软化型,随粗糙度增加,软化越明显;松砂的剪切应力-切向位移曲线始终呈硬化型.界面峰值剪切强度随法向应力增加呈非线性增长,土体相对密实度越大,非线性越明显.接触面割线摩擦角随法向应力增加呈指数衰减,而由于剪切强度增量较小,导致接触面峰值摩擦系数随法向应力增加呈幂函数衰减.存在临界粗糙度Icr, 当I > Icr时,接触面峰值摩擦系数和归一化割线摩擦角不再随粗糙度增大而增加,而是呈减小趋势.     

考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

荷载与干湿循环协同下红黏土的强度特性与裂隙演化规律

为获取符合工程实际的设计参数,研发一种荷载与干湿循环协同作用下土的直剪试验装置与方法,采用图像处理系统,提出了考虑表面裂隙和侧面裂隙下土的裂隙率计算方法,分析了荷载与干湿循环协同作用下红黏土抗剪强度指标及裂隙演化规律,建立了抗剪强度指标与裂隙率、压实度的关系。结果表明:红黏土在荷载与干湿循环协同作用下,黏聚力随干湿循环次数增加在前3次降低显著,后趋于稳定; 随上覆荷载增加先显著增加,后缓慢增加; 内摩擦角随干湿循环次数和上覆荷载变化总体在10°范围内波动; 表面和侧面裂隙都随着干湿循环次数的增加而不断发育,其中表面裂隙在10 kPa时裂隙宽度达到最大,且大、中裂隙发育最明显,同时侧面裂隙由环向裂隙向纵向裂隙发展; 裂隙率随压实度的增大而降低,随干湿循环次数增加而增加,随上覆荷载增加先增加后降低,在上覆荷载为10 kPa时达到最大,黏聚力、内摩擦角与裂隙率、压实度的关系可以用二元非线性函数关系来拟合。此研究可为获取符合工程实际的红黏土设计参数提供参考。     

木质素改良红黏土的抗剪能力及动剪切特性研究

针对红黏土具有高含水率、高塑性、高孔隙比等不良工程性质,不宜直接作为路基填料这一现象,采用静三轴、动三轴试验方法研究了干湿循环下木质素改良红黏土抗剪强度指标(黏聚力和内摩擦角)及动剪切模量变化规律.结果表明,木质素可以显著提高红黏土的抗剪强度指标和动剪切模量,抗剪强度指标及动剪切模量随木质素掺量的增加先增加后减小,最佳掺量在9％～12％.木质素改良红黏土动剪模量与动应变关系可用H-D模型表示.改良土与素土最大动剪切模量与木质素掺量关系可以用三次函数表示.素土与改良土最大动剪切模量与围压关系可以用过原点的线性函数表示.经历相同次数的干湿循环,改良土抗剪强度指标及动剪切模量均较素土有明显提高,抗剪强度指标与干湿循环次数关系可以用倒数函数表示.建议在实际工程中木质素掺量为9％,养护时间为1d.     

考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13％、19％、25％)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力30、60、90 kPa条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标.试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19％附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面黏聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势.粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15％～20％,接触面粗糙系数位于16～18时,接触面剪切强度达到峰值.     

不同桩侧粗糙度对桩-土接触面力学特性的影响研究

从桩的承载机理来看,桩-土间的相对位移是桩侧阻力发挥的必要条件,而影响相对位移一个非常重要的因素就是桩表面的粗糙度,在不同的粗糙度下,桩-土接触面间表现出明显不同的力学特性。本文采用大型直剪试验研究了不同粗糙度对桩-土接触面力学特性的影响。试验结果表明:随着剪切位移的增大,剪切应力增长速度越来越小,最后趋于平缓,且粗糙度的变化,对曲线形态的影响不大;存在一临界粗糙度,当粗糙度小于临界粗糙度时,剪切应力的峰值随粗糙度的增大而增大,反之,随粗糙度的增大而减小。     

干湿循环下红黏土路堤边坡稳定性分析方法研究

红黏土边坡破坏面形状并非圆弧面、参数选取不合理、对雨水入渗考虑不够充分是当前红黏土边坡稳定性分析中存在的主要问题,导致传统计算方法的计算结果不太可靠。通过理论分析和数值模拟,提出了干湿循环下红黏土路堤边坡的稳定分析方法,并进行了工程算例验证。结果显示,干湿循环和红黏土边坡损坏特征有关。土体强度、水压等物理指标的下降均导致稳定性降低。建议将边坡分为三层,裂缝较多层、裂缝一般层、裂缝较少层来进行稳定性分析,各个范围层采用不同强度指标。提出了基于复合滑动面(折线-圆弧)红黏土边坡稳定性分析方法,并进行了工程算例验证,结果表明本文提出的方法是可行的。     

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...     

干湿循环下磷石膏稳定红黏土强度及水稳特性研究

针对红黏土路基在干湿循环运营过程中出现的问题以及磷石膏固废资源浪费和污染的现象,设计配合比为石灰∶磷石膏∶红黏土=8∶46∶46,外加剂OTS-02型掺量10%,在最佳含水率下制备压实度90%、93%和96%的混合料试件,在干湿循环下开展石灰磷石膏稳定红黏土的无侧限抗压强度试验、三轴试验及水稳试验。结果表明：无侧限抗压强度在前2～3次干湿循环次数下衰减最快,之后缓慢衰减并趋于稳定。掺有10%OTS-02型外加剂混合料的无侧限抗压强度明显比未掺外加剂的大,且随着循环次数的增大,差值越来越小。无侧限抗压强度随龄期的增加而增大,养护7 d的无侧限抗压强度达到28 d的80%以上。混合料的内摩擦角随着干湿循环次数的增加缓慢减小,黏聚力随着干湿循环次数的增加显著减小。未掺外加剂的混合料水稳性极差,掺10%OTS-02型外加剂后水稳性能显著提高,且水稳系数随着干湿循环次数的增加而降低。     

压实度与初始含水率对红黏土崩解特性的影响

为了研究压实度和初始含水率对红黏土的崩解影响机制,将取自桂林市南郊的红黏土压制成不同压实度和初始含水率的试样,采用自制仪器进行崩解性试验,计算不同时间的累积崩解率.同时,基于非饱和土力学分析不同初始条件下红黏土的崩解机制.试验结果表明:非饱和红黏土的崩解率随压实度增大而增大,随初始含水率增大则先减小后增大,最优含水率土...     

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.     

红黏土CBR值影响因素分析

路基填料的承载比(CBR值)(California Bearing Ratio)是土体局部抗剪切强度(潜在强度)的反映,是评价路基土和路面材料强度特性的主要依据.采用路面材料强度试验系统从试样制备方法、浸水方式、上覆压力和干湿循环等因素对红黏土的CBR值进行了试验.结果表明,三种成型方式(静力压实、重型击实和振动压实)...     

带肋钢筋与堆石料接触面剪切特性

设计了一种用于堆石料中筋材拉拔试验的试验装置,并开展了带肋钢筋在堆石料中的一系列拉拔试验,研究钢筋-堆石料接触面的剪切特性。试验结果表明:接触面的剪应力-剪切位移关系曲线均呈明显的非线性关系,形状类似于下端开口的抛物线;堆石料上覆压力对试验结果影响较大,随着上覆压力的增加,峰值和残余剪应力均逐渐增加,但峰值剪切位移逐渐减小。此外,基于损伤力学理论建立了一个接触面损伤本构模型,该模型能较好地模拟上覆压力对接触面剪切特性的影响,以及剪应力-剪切位移曲线的应变硬化、应变软化、残余状态等非线性特征。