原状粉质黏土K_0固结状态变形响应特征

为耦合原状粉质黏土在2种K0固结状态下变形响应的协调性,开展高围压K0固结及一维固结试验,分析K0固结状态下压缩模量及压缩指数的响应特征,建立响应特征参数间的关系,研究压缩模量及K0的发展规律,探讨经验公式用于预测K0的适用性。结果表明:K0固结的压缩模量比一维固结大,其差值随固结应力的增大而减小;当超固结比为1~3时,压缩模量显著增大,正常固结状态下其增幅有限;K0增大呈阶段性特征,正常固结状态下K0比超固结状态提高40.6%左右;加载阶段K0随超固结比的减小先减小后增大,进入正常固结状态后,K0趋于一致,卸载阶段K0与超固结比的关系可以用幂函数较好地描述;正常固结状态K0经验式的计算误差在12%之内,Fraser,Jaky及Brooker法的误差在5%之内,当超固结比大于3时,误差会随超固结比的增大而增大。     

重塑上海软土的压缩特性试验

对上海第4层淤泥质软土重塑试样,进行等向压缩试验、K0试验及单向压缩试验.分析不同试验条件下压缩指数和膨胀指数的关系,给出不同试验条件下压缩指数Cc的大小.对8次等向压缩 回弹试验结果进行了分析,比较了膨胀指数Cs的大小.通过对2次K0试验结果的分析,给出重塑上海软土在加载-卸载-再加载过程中,K0随σv的变化规律及K0与OCR(超固结比)的关系.讨论在3种不同试验条件下,卸载过程中膨胀指数Cs与OCR的关系.通过室内试验对压缩性参数的确定,为进一步建立重塑上海软土的本构模型提供了基础.     

海相软土一维固结流变特性及模型

通过分别加载和分级加载2种方式进行了一维固结流变试验,研究了上海海相软土一维固结流变特性和计算模型.试验结果表明:分别加载试验影响因素较多,试验结果易出现偏差,而分级加载试验结果容易得到保证;上海软土具有非线性流变特性,垂直压力较低时(分别加载垂直压力低于100 kPa;分级加载垂直压力低于200 kPa),ε-lnt曲线近似为平行直线,可直接采用对数函数描述土的流变行为;垂直压力较高时(分别加载垂直压力超过100 kPa;分级加载垂直压力超过200 kPa),ε-lnt曲线近似为平行折线,分别加载试验和分级加载试验斜率变化分别在49 min和16 min,此时可采用分段对数函数描述土的流变行为.建议应力-应变关系采用幂函数,应变-时间关系采用双曲线函数建立流变方程,该模型能较好的描述垂直压力在400 kPa范围内上海海相软土一维固结流变分级加载全过程.     

固结应力比对不同应力路径下饱和原状黄土孔压特性的影响

对杨凌饱和原状黄土在均压固结和K0固结条件下进行了不同应力路径饱和固结不排水三轴剪切试验,探讨了固结应力比对不同应力路径饱和原状黄土孔压发展特性的影响,提出了饱和黄土的孔压方程。研究结果表明：①当忽略被动压缩应力路径在较小围压开始阶段所产生的极小负孔压值时,均压固结和K0固结饱和原状黄土在不同应力路径下随轴向应变（压缩或挤伸）的增大,孔压均为正值;②应力路径对饱和原状黄土的孔压发展特性有很大的影响,但均压固结时应力路径对孔压特性的影响规律与K0固结时明显不同;③固结围压相同时,固结应力比对孔压发展有显著的影响,且固结应力比对不同应力路径下孔压发展的影响是不同的;④孔压方程的参数随固结应力比及应力路径的变化而变化。     

低应力下膨胀土的压缩与剪切行为

以相同初始密度和含水率的荆门弱膨胀土原状样和压实样及其泥浆固结样为研究对象,采用一维压缩-卸荷试验(0～4000 kPa)获得压缩行为,采用覆盖低(≤50 kPa)、中(50～400 kPa)、高(400～800 kPa)应力水平的直剪试验获得峰值、完全软化与残余强度。结果表明:(1)原状、压实、泥浆固结样压缩曲线相交于压力1200 kPa对应点;压实样压缩曲线总位于原状样与泥浆固结样之间。泥浆固结样压缩曲线与固有压缩线ICL经验公式几乎重合;原状与压实样压缩曲线均穿越ICL,并向下弯曲;原状样膨胀敏感性大于压实样,表明原状样颗粒间胶结更强。(2)低应力下原状样峰值强度主要受土体结构性控制。峰值与残余强度比可作为反映土体结构性强弱的一个显性指标。整个低中高应力水平,原状、压实、泥浆固结样峰值强度线均为线性,且有效内摩擦角基本一致(25.0°～25.7°)。原状与压实样的结构性体现于峰值强度有效凝聚力,分别为29.6 kPa与15.2 kPa。整个低中高应力水平原状与压实样残余强度基本相同;低应力水平下残余强度线表现出强烈非线性;采用幂函数可很好描述低中高应力水平下的残余强度特征。     

气候边缘地带膨胀土强度特性随冻融循环劣化规律

为了探究冻融循环对膨胀土静力特性的影响,以河南平顶山膨胀土为研究对象,开展不同初始含水率下膨胀土冻融循环试验,并对冻融循环后的膨胀土试样进行不固结不排水(UU)三轴剪切试验.研究结果表明:土体初始含水率变化对冻融循环后的膨胀土应力?应变关系、抗剪强度指标有显著影响;应力?应变关系随冻融次数的增加呈现出由强应变硬化型向弱...     

不同固结压力下膨胀土微观结构的演化过程研究

文章利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对不同固结应力下膨胀土试样进行微观成像,基于ArcGIS数字图像处理技术分析原状土、重塑土、石灰改良土在不同固结应力下的孔隙比、三维分形维数、圆形度及形状系数的演化规律。图像分析结果表明,在三维空间基于灰度值法可以较好地分析不同固结应力下土体孔隙比的变化规律;在一定固结应力范围内,随着压力的增加,土体微观结构单元体的分形维数与固结应力存在较好的线性关系;随着固结应力的增加,单元体的熵、圆形度、形状系数先增加再减小。该研究结果揭示了土体微观结构与宏观固结应力之间存在的相关关系;同时通过不同的土体试样微观结构参数演化过程,说明了石灰对膨胀土改良的效果。     

湿化作用下改良膨胀土永久变形特性多级加载试验研究

针对列车荷载与湿度变化作用下改良膨胀土累积塑性变形问题,以浩吉(浩勒报吉—吉安)铁路三荆段中膨胀土为研究对象,在素膨胀土、石灰改良土和水泥改良土最优含水率(wopt)基础上分别增湿2％,4％和6％,通过多级连续加载和单级加载的动三轴对比试验,分析湿化幅度、应力水平和应力历史对膨胀土及其改良土累积应变特性的影响.通过时间...     

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.     

侧限条件下压实膨胀土的侧向压力试验研究及简化预测方法

针对侧限条件(即K0状态)下压实膨胀土在吸湿饱和过程中的侧向压力问题,采用K0固结仪对南阳压实膨胀土开展试验研究,测定:1)竖向荷载σv与试样浸水饱和后的侧向压力PL和孔隙比e的关系以及饱和试样在一维固结过程中的PL?σv?e关系;2)不同初始干密度ρd0以及制样含水率w0条件下等体积浸水饱和过程中试样的侧向压力PL0...     

循环荷载作用下海北地区原状黄土动力特性试验研究

为了探究固结应力比、循环动应力比与加载频率对原状黄土动力特性的影响,本文以青海省海北地区原状黄土为研究对象,基于英国GDS双向动态三轴试验系统,考虑土体不同起始应力状态及交通荷载不同动力条件进行试验.结果表明:固结应力比、循环动应力比与加载频率对原状黄土的轴向累积应变、回弹应变与回弹模量均有影响,且固结应力比相较于循环...     

固结方式对黏性土不排水强度性状的影响

针对天然沉积黏性土原状土样开展三轴等向固结和K_0(静止土压力系数)固结不排水剪切对比试验,探讨固结方式对不排水强度性状的影响规律。结果表明:原状样在不同固结方式下,偏应力-应变曲线在低固结压力下均呈应变硬化性状,高固结压力下呈应变软化现象;K_0固结与等向固结不排水强度均随固结压力增大而增大,且K_0固结不排水强度大于等向固结不排水强度;2种固结方式的不排水强度包线均显示为以固结屈服压力为分界的双直线,屈服前不排水强度增长较慢,屈服后为一条通过原点的直线;相同固结压力下,等向固结不排水剪切应力路径位于K_0固结的路径下方;无论何种固结方式,屈服前的偏应力峰值均高于临界状态线,屈服后偏应力峰值均落在临界状态线上;固结方式对有效应力强度指标参数的影响较小,对总应力强度指标的影响主要反映为内摩擦角的不同。     

超固结比对合肥硬黏土剪胀特性的影响研究

为了定量探讨超固结比(overconsolidation ratio, OCR)对合肥硬黏土剪胀性的影响，文章对合肥地区原状硬黏土进行三轴剪胀试验，并与重塑土试验结果进行对照；制备超固结比分别为1、2、4、8的重塑土进行三轴对比试验。结果表明：OCR为2.70～4.68的原状土，其最大体积剪胀率为1.1%～3.0%,在一定范围内，OCR与最大体积剪胀率呈抛物线关系；重塑土与同深度原状土相比，最大体积剪胀率降低33.3%～36.4%,且部分土样出现先剪缩后剪胀的现象；与原状土相比，OCR越大，重塑土的剪胀性降低程度越大，重塑土样的最大体积剪胀率降低5%～51%,在一定范围内，重塑土OCR与最大体积剪胀率之间存在较强线性关系。     

生物酶改良膨胀土的应力-应变关系

为了准确描述生物酶改良后膨胀土的应力-应变关系,控制生物酶掺量(即掺入的生物酶质量与膨胀土干质量之比)为唯一变量,进行等向固结与回弹试验以及不同固结压力下的三轴排水剪切试验。基于黏性土常用的修正剑桥类模型框架,得到生物酶掺量对参数λ(正常固结线斜率),κ(回弹曲线斜率)和M(剪切破坏线斜率)的影响规律,分析生物酶掺量对弹性墙内的塑性剪切变形以及对魏汝龙模型相关参数的影响。最终,建立以生物酶掺量为扰动因子的修正MCC模型与修正魏汝龙模型。研究结果表明:修正魏汝龙模型对膨胀土的应力-应变关系描述更准确;与MCC模型相比,修正MCC模型能够大幅提高对生物酶改良膨胀土的应力-应变关系描述的准确程度。     

上海软黏土结构屈服特性的试验研究

结构性与各向异性是天然沉积软黏土的两个重要特性。为研究其结构屈服特征,对上海软黏土进行了一系列相关试验,包括灵敏度试验、一维固结试验、K0固结试验、三轴排水应力路径试验。灵敏度试验研究表明,天然沉积上海软黏土在结构破坏前后的不排水抗剪强度存在明显差异,灵敏度为4.86,属高灵敏性土。一维压缩试验结果表明,原状上海软黏土在结构屈服前后压缩特性存在明显的差别,具有结构性土所特有的分段特征。不同应力路径下三轴排水剪切试验表明,上海软黏土具有显著的塑性各向异性,其初始屈服面在p'-q平面上呈倾斜的椭圆形状,但其对称轴略低于K0线。     

不同含水量下原状黄土的动力变形特性

通过在不同固结应力条件下对不同湿度西安原状黄土的动三轴实验,研究了不同湿度原状黄土的动应力应变关系、动模量、阻尼比特性。实验结果表明:①在不同固结应力条件下,不同湿度原状黄土的动应力应变关系符合双曲线模型,固结应力条件、含水量变化对动应力应变关系有明显的影响,但对动剪切模量比与动剪应变比关系基本没有影响;②不同含水量下模型中起始动剪切模量、最大动应力两个参数和固结平均主应力与固结应力比两者之积之间均有良好的幂函数关系,且对不同固结应力状态可以归一,而此幂函数关系式的系数与含水量之间也呈幂函数关系;③原状黄土的动阻尼比随动应变的增大而呈逐渐上升的趋势,阻尼比与动应变关系在半对数坐标系中呈线性关系,且对不同固结应力条件和不同含水量可以近似归一。     

K_0固结饱和软黏土的三轴应力路径试验研究

利用GDS三轴仪对原状温州饱和软黏土进行5种应力路径下的K0固结三轴不排水试验,分析不同应力路径下土体的应力-应变关系、孔压发展及有效应力路径。利用Skempton公式对常围压下应变与孔压的双曲线关系进行修正,建立不同应力路径下孔压与应变之间统一的表达式。研究结果表明:在不同应力路径下,K0固结软黏土的应力-应变关系和孔压发展均表现出明显的区别。由于不同总应力路径下饱和软黏土孔压的产生抵消了围压的变化值,使有效应力路径基本一致。在本文采用的应力路径下,正常固结黏土p-q-e具有唯一性关系。     

吹填土真空固结变形特性的室内试验

为了研究吹填土在真空预压作用下的固结特性和应力应变关系,设计了室内试验装置.在该装置中,吹填土作为一个土单元进行真空固结,通过测量该吹填土体单元在分级真空荷载作用下的体应变和轴向应变过程来研究吹填土的固结变形特性.试验结果表明,吹填土在真空荷载作用下的固结为等向固结,土体的变形各向同性.各级真空荷载作用下,土体的体应变和轴向应变与真空压力之间呈双曲线关系,孔隙比和真空压力的对数之间呈线性关系,且与初始含水率无关.分级荷载下固结时间和变形量表明,超软土在初始阶段的固结在整个固结过程中占据主导作用.试验结果可用于建立吹填软土在真空荷载作用下的应力应变关系和预测真空加固吹填土的固结沉降值.     

分级加载下黏土中的超静孔压消散试验研究

为直观地认识土体固结时超静孔压的消散过程,弄清固结理论产生偏差的原因,利用研制的大尺寸固结装置,对饱和黏土开展分级加载下的超静孔压、压缩变形和土压力的测试,并与太沙基一维固结理论计算值进行对比。测试结果表明土样中的超静孔压呈现加载后先增加、后消散缓降的规律,分级加载下,随着固结荷载增大,孔压变化明显滞后于荷载的变化,且超静孔压的消散也趋慢。经与采用固定固结系数计算的理论值对比可证实土样中的固结系数呈动态变化,表现为随固结荷载和固结时间的增加而减小,且不同位置处的固结系数也存在差异。     

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.