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。     

珊瑚砂剪切特性试验分析

为了研究珊瑚砂及其与结构接触面的剪切特性,从南海珊瑚岛礁取样,对试样进行颗分试验、直剪试验和扫描电镜观测,进行了珊瑚砂与钢材、混凝土及纤维增强(FRP)复合材料接触面的剪切特性试验。结果表明:试验珊瑚砂样的粒径主要分布在0.3~4.5mm,约占试样总质量的88%;珊瑚砂表现特殊的剪应力-位移曲线,且内摩擦角随粒径的增大而增大;珊瑚砂与FRP复合材料接触面摩擦角小于与混凝土接触面的摩擦角,大于与钢材接触面摩擦角,珊瑚砂与结构接触面摩擦角较石英砂稍大。通过扫描电镜观测发现,大粒径珊瑚砂颗粒有明显的孔洞,粒径较小的颗粒组织结构疏松。将珊瑚砂破碎颗粒质量占试样总质量的比重定义为颗粒破碎率,颗粒破碎率随珊瑚砂粒径的增大而对数增大,随轴向应力的增大而指数增大。     

大豆粮堆力学特性的直剪试验研究

利用直剪仪针对 6种不同垂直压力(25、50、75、100、125和150kPa)下的大豆粮堆,在0.6、1.0和1.2 mm/min 3种不同剪切速率条件下,进行了系统的试验研究,探讨了剪切速率和剪应力-剪位移曲线规律,分析了大豆粮堆的强度特性和内摩擦特性。结果表明：大豆粮堆剪切变形可分为线弹性阶段、应力强化阶段、颗粒压缩阶段。通过直剪试验测得大豆粮堆抗剪强度符合摩尔-库伦强度准则,大豆粮堆在25至150kPa垂直压力作用下,粘聚力随剪切速率的增大而减小,内摩擦角随剪切速率的增大而增大。在同种垂直压力下,剪切速率越大,剪应力增长越快,但最终会趋于一致。随着垂直压力的增加,大豆粮堆软化程度下降。     

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。     

结构接触面剪切特性及软硬化损伤模型

采用大型直剪仪进行了黏性土、砂土两种土样与混凝土接触面的直剪试验,研究了不同法向应力条件下,土与混凝土接触面上的应力、应变及破坏强度等特征． 试验结果表明:对于黏性土与混凝土接触面的剪切加载,剪切过程表现出应变软化特性,残余应力水平趋于稳定状态;砂土与混凝土接触面的剪切过程主要表现为应变硬化,残余应力缓慢增长． 针对土与结构接触面剪切特性,从损伤力学理论出发提出了考虑应变硬化和软化特性的结构接触面剪切损伤本构模型及模型参数确定的方法． 该模型能充分反映土 － 结构接触面的应变软化和硬化特性,参数较少,方便实用．     

非饱和玄武岩残积土剪切特性试验研究

非饱和土中的基质吸力对其抗剪强度特性有重要的影响。选取贵州毕威高速公路沿线的玄武岩残积土样,采用非饱和直剪仪进行控制基质吸力的剪切试验。试验结果表明,在不同的基质吸力和净法向应力作用下,重塑试样由于结构性遭到彻底破坏,应力应变关系表现为应变硬化型。在300 kPa的基质吸力范围内,基质吸力对黏聚力影响显著,对有效内摩擦角基本无影响。非饱和玄武岩残积土的抗剪强度与基质吸力基本呈线性关系,非饱和抗剪强度参数φ~b=19.4°,验证了非饱和土双应力状态变量抗剪强度公式的适用性。     

颗粒粒度与级配对碎石料与结构接触面剪切特性的影响

为了研究碎石料颗粒粒度与级配对土与结构接触面剪切强度与变形的影响,采用大型直剪仪分别进行4种不同粒度的单粒组碎石料以及3种不同连续级配碎石料与混凝土结构接触面的直剪试验,研究颗粒粒度、级配形式、结构面粗糙度以及法向应力对接触面剪切特性的影响。研究结果表明：颗粒粒度对碎石料与结构接触面的力学特性有显著影响,接触面剪切强度随颗粒平均粒度的增大而增大;而当平均粒度相同时,连续级配碎石料与结构接触面的剪切强度明显比单粒组碎石料与结构接触面的剪切强度高;接触面的体积变形在低法向应力下表现为先剪缩后剪胀,而在高法向应力下接触面则发生明显剪缩;在相同条件下,粗糙接触面的剪切强度和变形量(剪胀或剪缩)均比光滑接触面的高。     

饱和状态下岩体抗剪切特性试验研究

采用自制的试验装置对饱和状态下的岩体试件进行剪切试验,绘制出相应的变形和强度曲线,得出饱和状态下岩体的抗剪性能参数,并将其与天然状态时的结果进行对比,以便定量地分析各参数的下降幅度。试验结果表明:岩体抗剪强度不仅与岩体所受法向应力有关,而且与岩体含水量有关;饱和状态下岩体的抗剪强度比天然状态时的抗剪强度平均减小11.17%;与天然状态相比,粘聚力c、内摩擦角φ的变化也比较明显,c平均下降16.09%,φ平均下降10.02%。这充分说明在降雨条件下,尤其是大降雨发生时,岩体失稳的可能性会大大增加,这也正是地质灾害经常在降雨后发生的主要原因。     

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。     

土的剪切试验方法及其强度指标的分析与选用

1 引言 土的抗剪强度指标是掐土的内摩擦角Φ和粘聚力C。Φ、C值是挡土墙设计土压力计算、地基承载力确定、土坡稳定性分析、地基稳定性计算。地基基础设计的重要参数。准确测定Φ、C值,最直接和有效的方法是做原状土的剪切试验来获得。由于取土技术条件等因素,对于无法取得原状上样的土类,应采用现场大型剪切试验;对于软塑状态的粘性土,可采用现场十字板剪切试验;对于取土质量较高的土样,可以选用原状上室内剪切试验确定[1]。室内剪切试验常用的仪器主要有直接剪切仪和三轴剪切仪两种。根据太沙基有效应力原理,土的抗剪强度是由…     

直剪条件下单裂隙岩体力学行为数值模拟试验

为探究单裂隙岩体剪切过程中的力学行为,利用颗粒流程序研究裂隙倾角和法向应力对单裂隙岩体力学行为的影响,分别从岩体力学性能、破坏模式及细观力学特征3方面对非贯通单裂隙岩体试样直剪试验中的力学行为进行数值模拟。研究结果表明:(1)法向应力越大,剪应力峰值及对应剪切位移越大,裂隙倾角为60°时,剪切应力峰值最低,与完整试样相比,裂隙试样黏聚力下降最为明显;(2)剪应力曲线由低法向应力(小于5 MPa)时的\"光滑\"状转变为高法向应力(大于15MPa)时的\"台阶\"状,主要是高法向应力时岩体内微裂纹产生的速度快慢相间,致使裂纹扩展具有明显的阶段性;(3)法向应力越大,试样内微裂纹数目越多,剪切裂纹数目逐步增加,但仍以张性裂纹为主,大部分微裂纹在剪应力峰后段形成,单裂隙岩体的破坏主要是由张性裂纹汇聚贯通而形成的宏观拉破坏;(4)单裂隙岩体的剪切破坏是颗粒间最大接触力位置的转移与微裂纹交汇贯通的结果,\"压致拉\"作用力在剪切过程中作用明显。     

剪切试验中筋土界面土颗粒运动的细观量测

基于互相关理论,将粒子图像测速(PIV)技术应用到筋土界面直剪试验中,从细观角度来研究试验过程中土颗粒的运动情况.筋土界面的剪切试验分别在法向应力为50和87.5 kPa下进行.通过对一系列试验结果的分析,可以得到:界面附近砂颗粒的水平位移和竖向位移均随着剪切位移的增加而增加,但增加的速率随剪切位移逐渐减小;试验中砂颗粒的水平变位较为明显,但随着距离筋土界面高度的增加,变位的程度有所减弱;试验中界面附近发生变位的砂颗粒范围不超过45 mm,即剪切带的范围大致为45 mm,相当于试验用砂平均粒径的7～9倍.     

含水率和冻融循环对筋土界面剪切特性的影响

制作了一套可实现温度控制的筋土界面直剪试验设备。为了研究含水率、界面温度、冻融循环次数对筋土界面剪切特性的影响,开展11组土工格栅-砂土界面直剪试验。研究结果表明,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随含水率的增加而减小,当含水率提高时,筋土间的抗剪强度减弱。加筋可显著提高冻土的抗剪强度,当界面温度为-10 ℃时,土工格栅-砂土界面剪应力峰值较冻结后砂土的剪应力增加了约20%。筋土界面剪应力随着界面温度的降低而增大,当界面温度在0 ℃以下时,剪应力较大且剪应力-剪切位移曲线会出现峰值强度和残余强度,而在无冻结情况下,筋土界面剪应力稳定值基本相同。冻融循环后筋土界面的抗剪强度减小,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随着冻融循环次数的增加而减小,但在4次冻融循环后趋于稳定。研究成果可为冻土地区土工格栅加筋土结构的设计和应用提供理论依据。     

珊瑚砂与土工格栅界面的剪切特性及本构模型

采用南海原位级配珊瑚砂和聚丙烯双向土工格栅,开展了不同法向应力下珊瑚砂和筋土界面大型直剪试验。试验结果表明,珊瑚砂和筋土界面剪应力—剪切位移曲线呈现明显的应变软化特征,峰值抗剪强度线呈现双折线形态,残余抗剪强度线则呈现较好的线性关系;各级法向应力下珊瑚砂与土工格栅界面摩擦比均值达到1.37左右,远高于石英砂与土工格栅界面摩擦比,说明在珊瑚砂中加筋能充分发挥加筋效果;珊瑚砂和筋土界面在剪切过程中总体上经历了相对剪缩—相对剪胀—相对剪缩的过程,对珊瑚砂加筋可显著减小其剪缩变形;珊瑚砂和筋土界面直剪试验试样的相对破碎率接近,均随法向应力的增大而增大,但增幅逐渐趋缓。采用邓肯—张模型和剪切软化模型分别描述南海原位级配珊瑚砂与聚丙烯双向土工格栅界面峰前和峰后剪应力—剪切位移曲线,所建立的筋土界面本构模型能够很好地反映其剪切特性。     

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。     

脏污材质对散体道床剪切力学性能影响的试验研究

道床脏污会影响道床的剪切力学特性.为揭示脏污材质对道床剪切力学性能的影响规律,通过自主研发的大型铁路碎石道砟直剪仪,对道砟集料进行直剪试验.分析了不同道床脏污材质及脏污程度对道床平均剪应力、最大剪应力和最大剪胀位移等参数的影响.研究结果表明,煤灰和黄沙所构成的道床脏污均会使散体道床剪切力学性能显著降低;煤灰脏污对散体道床剪切力学性能的削弱作用比黄沙脏污更明显.     

砾砂与混凝土管界面剪切力学特性试验

基于数字图像相关技术,通过自主研制的可视化直剪容器,对砾砂与混凝土管接触面在常法向应力作用下的剪切力学特性进行较系统的试验研究.试验结果表明:砾砂-混凝土管界面初始剪切模量随法向应力的增大而增大;D_r=0.8的砾砂土样与混凝土接触面的摩擦系数较D_r=0.4时增大约17.5%,相对密实度每增大0.2,摩擦角平均增大2°;砾砂-混凝土接触面的剪应力-剪切位移曲线软化程度随法向应力增大逐渐减小,硬化程度逐渐明显;土体剪切位移随着与接触面距离的增加而增大,剪切变形主要发生在剪切错动带内,剪切错动带厚度约为3D₅₀.     

土质边坡抗剪强度试验结果分析

通过对两个实际工程中边坡的现场剪切试验及室内直剪试验成果进行分析，认为现场试验较室内直剪试验更符合实际受力状态，应尽可能采用现场直剪试验确定的c、φ值作为边坡治理的依据。     

生土结构的土料受压及受剪性能试验研究

对我国广大农村仍在使用的生土结构房屋的主要建筑材料——生土土料的受压受剪性能进行了试验研究。取西北地区黄土、麦秸、石灰等为原材料，分别制作素土试件、不同比例的麦秸土和石灰土试件。按土工试验规程进行土样的直剪试验、轴向抗压试验。通过直剪试验、轴压试验得到了土块的破坏形态、破坏过程、荷载位移曲线及土块的受压受剪承载力；分析了影响生土结构土料性能的主要因素，得出土的种类、土中掺料、土的含水率及土体垂直压应力等因素直接影响土的抗压、抗剪性能，麦秸、石灰等掺料能够改善土料性能等结论，为生土结构的墙体抗震性能、受力性能的研究提供了参考。