红砂岩土石混合料高填路基强夯压实试验研究

通过室内直接剪切试验,研究了红砂岩土石混合料在水作用下的强度衰变规律,得到了红砂岩土石混合料,并对高填路基进行了强夯试验研究,试验表明强夯法压实土石混填路基可行,瑞雷面波法测试结果表明强夯法的压实效果良好。     

煤矸石地基在强夯冲击荷载作用下的物理模型试验研究

 为了研究强夯法加固煤矸石地基的加固效果,了解强夯过程中不同深度处动应力分布规律,测定不同夯击能的有效加固深度,进行室内模型试验研究。用DH5939动态应变仪采集不同夯击能、不同击数、不同测点位置煤矸石地基中的动应力。试验结果表明：单击夯沉量随夯击次数的增加而减小。在夯击次数相同情况下,单击夯击能越大,夯沉量也越大。在强夯作用下,动应力主要为单一的波峰,没有明显的第二波峰,作用时间极短,动应力达到峰值所需的时间明显小于衰减时间。沿夯锤不同深度的动应力达到峰值具有明显的时滞性,在同一深度,随着夯击能、夯击次数的增加,动应力也相应增加。另外,强夯后煤矸石地基的物理力学特性指标如压实度、黏聚力等较夯前有较大提高,夯击能越大,提高幅度越明显,夯击能相同时,距夯点位置越近,提高幅度越明显。满足实际工程需要的最佳夯击能约为3 000 kN•m,最佳夯击击数为7～9击。该成果不仅适用于强夯法处理煤矸石地基,对其他松散易碎介质如建筑渣土的强夯地基加固也有一定的参考价值。     

强夯作用下土体加固效果研究

强夯法具有操作简单、施工周期短、工艺简单等特点,已在国内外得到广泛应用。为进一步研究强夯法加固地基土效果,利用有限元软件模拟强夯施工过程,考虑夯锤及地基土弹塑性本构关系,分析了在不同的夯击能下,土体的竖向位移、动应力、速度、土体塑性区域变化规律。得出如下结论：(1)在冲击荷载下,土体发生弹塑性变形,土体塑性变形主要从夯锤向下呈一定角度扩散,呈苹果形分布,随着夯击时间增加,塑性变形区域也在逐渐增大;(2)土体竖向位移及动应力随深度逐渐衰减且在空间上呈椭圆形分布;(3)随着夯击能增加,土体加固效果也越好。     

强夯动应力的量测及现场试验研究

结合常吉高速公路强夯补强加固路基工程,做了大型的现场试验。在试验路段布置了43个土压力盒,运用动态应变仪记录了强夯动应力的传播和衰减过程,并尝试用动应力的传播与衰减曲线说明冲击波在土体中的传播。试验结果表明:强夯对红砂岩填土路基的加固效果明显,强夯动应力也相当明显,强夯动应力在水平方向的衰减速度比竖直方向快,竖直方向的影响范围比水平方向大;强夯法加固地基的影响深度远大于有效深度;随着夯击次数的增加,有效加固范围内的动应力增加明显,但在3～5击后基本稳定;从动应力等值线图上也可分析出强夯作用时压缩波、剪切波、瑞利波的作用范围。     

强夯法处理填土地基试验研究

通过对强夯加固填土进行现场试验研究,分析了强夯加固前后地基的物理力学特性和不同夯击能下强夯有效加固深度。得出强夯加固地基存在盲区（距地表50cm左右）,且强夯影响深度可大致分为高加密区、中加密区和低加密区。有效加固深度随夯击能增加而增大,有效加固深度为锤底直径的2．5倍左右。     

红砂岩三轴压缩变形与强度特征的试验研究

利用RMT–150B型岩石力学试验系统对红砂岩进行单轴、常规三轴压缩和巴西劈裂试验,分析红砂岩的变形、强度与破坏特征,以拟合偏差的绝对值之和最小为目标确定5种强度准则中待定参数,比较拟合偏差及单轴抗压强度、抗拉强度和破裂角的预测值与试验值的差异。结果表明:直线型的Mohr-Coulomb强度准则的拟合偏差较大,高估了低围压和高围压时的岩石强度;Hoek-Brown准则、广义Hoek-Brown准则、Rocker准则和指数强度准则对单轴抗压强度的预测值与试验值(68.0 MPa)基本一致,但对抗拉强度均给出偏高的估计;广义Hoek-Brown强度准则预测的抗拉强度接近于试验值,整体拟合效果较好;红砂岩的破裂角为52.5°~66.6°,与围压呈负相关。Mohr-Coulomb强度准则预测破裂角为65°,与实际破裂角相差较大,其余4种强度准则预测的破裂角与围压均呈负相关,与实际破坏角的差距有所减小。     

红砂岩强度特性的微结构试验研究

为探讨红砂岩强度特性的微观机制,运用自主开发的微细结构光学测试系统,对荷载作用下红砂岩微结构的演化进行全程观测,并测定对应岩样的无侧限抗压强度和提取相应的微结构量化参数.运用多元线性回归分析法对微结构量化参数和无侧限抗压强度进行关联性分析,筛选出对红砂岩无侧限抗压强度有显著影响的微结构要素,并对荷载作用下显著性微结构要素的演化特性进行分析.研究结果表明:在单轴压缩条件下,红砂岩先结构强化,后结构劣化,直至最终破坏;红砂岩的单轴抗压强度主要与密实程度、微孔洞等缺陷的分布情况及矿物颗粒之间的联结状态有关,随着红砂岩风化程度的增强,以上各因素对其单轴抗压强度的影响将更加显著;伴随荷载的增加,红砂岩的矿物颗粒面积比例及欧拉数总体上趋于减小,孔隙向着集中化和集团化的趋势发展,红砂岩抗变形能力逐步丧失.     

砂土地基强夯地面变形与加固深度的半模试验研究

在量纲分析的基础上,利用尺寸50cm×40cm×60cm(长×宽×高)的玻璃模型箱,采用3种不同干重度的砂土,对之施加4种不同能量的冲击能,观测了不同的夯击能作用时夯点下的地面变形与中心点下不同深度的竖向位移,拟合了位移—深度关系,建立了夯坑深度和有效加固深度与土质参数及施工工艺参数之间无量纲的相关方程,并用工程实例对方程进行了验证。结果表明:方程可有效地定量分析强夯时的夯坑深度和有效加固深度,对强夯法的设计与施工具有一定的指导意义。     

红砂岩的一种新的抗风化化学加固方法试验研究

以浙江龙游石窟群围岩的抗风化加固为研究背景,对红砂岩试件进行了多种化学材料处理方案的室内试验,通过对试验结果及相应试验参数的分析,提出了一种新的化学加固材料CRS。利用该材料进行加固时首先利用无机硅与砂岩的反应物填充岩石的孔隙,然后用有机硅与岩石中的羟基反应,以脱水缩合,达到加固目的。将岩石浸泡在该材料的溶液中,与浸泡前相比,岩石的弹性波速度增加15%左右,粘聚力增加50%,内摩擦角变化不大,在围压5 MPa时,三轴抗压强度增加50%左右。将选定的化学加固材料喷洒在龙游石窟的多处围岩表面上,岩体结构明显致密,加固深度大于3 cm,围岩的弹性波速度比加固前提高了5%(淋水岩体)～10%(较干岩体),加固将近1 a时间,被加固的岩石表面和内部均未发现颜色的明显改变。     

路基压实黄土动力特性的试验研究

 在大量动三轴试验的基础上,对压实黄土的动力特性进行研究。试验结果表明：压实黄土的动应力–应变曲线在一定条件下近似为双曲线模型,并得到部分试样的模型参数取值。压实黄土动弹性模量随着动应变的增加而减小,逐渐趋于稳定,并且在不同干密度、不同含水率及不同围压状态下变化趋势基本相同。阻尼比受含水率、固结应力比、干密度及围压等因素的影响,综合反映为随动应变的增加而增加,取值为0.2～0.3,但离散性较强。振陷变形与干密度、含水率及荷载作用次数有着密切关系,干密度愈大,含水量越小,振动次数愈大;在同等的应力条件下,振陷变形愈小,并且存在一临界动应力。当动应力小于该值时,振陷变形较小,与动应力近似线性关系;当动应力大于该值时,振陷变形增加较快,呈现明显的非线性。     

红砂岩粗粒土流变工程特性试验研究

在自行设计的粗粒土单轴流变试验仪上,进行红砂岩粗粒土流变试验,分析红砂岩粗粒土的流变特性。流变试验结果表明,在比较低的应力状态（轴向应力σ≤0.8MPa）下,红砂岩粗粒土表现出线性黏弹性;在较高的应力状态（轴向应力σ〉0.8MPa）下,红砂岩粗粒土表现出非线性黏弹塑性。为描述红砂岩粗粒土的非线性黏塑性变形特征,提出一个新的双曲线型黏塑性体,将双曲线型黏塑性体与Burgers流变模型串联,建立一个新的红砂岩粗粒土非线性黏弹塑性6元件流变本构模型,该流变本构模型能很好描述红砂岩粗粒土的非线性流变特征。同时,通过红砂岩粗粒土流变试验曲线,采用改进的最小二乘拟合方法确定该流变本构模型参数;流变试验曲线和该流变本构模型的理论曲线进行对比,对比结果验证了该模型合理。     

采用强夯置换墩加固湿地中高速 公路路基的研究

 海拉尔至满洲里一级公路部分路线穿越海拉尔河漫滩湿地,软土层位于地表,厚度较薄,而且地下水位较高。综合考虑施工难易以及经济效益,提出强夯置换墩复合地基的设计方案,采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗料材料,形成大直径置换墩(桩)作为复合地基的骨架。强夯置换法是一种经济、简单易行的地基处理方法,但目前仍没有成熟的设计计算方法,施工前必须进行试夯以确定其适用性及加固效果。为此,进行了有限元分析,研究相同置换率条件下,桩(墩)径对加固效果的影响,为桩(墩)径的选择提供参考依据。通过试验区的试夯试验,确定施工参数,验证强夯置换法用于这类湿地地基的合理性。     

湿陷性黄土强夯加固振动试验研究

对采用强夯法加固湿陷性黄土地基所产生的振动影响进行了试验，归纳出了振动在湿陷性黄土中的衰减规律，分析了加固振动对毗邻建筑及人体舒适度的影响情况、黄土振陷产生的原因及条件。试验结果表明：强夯施工会产生巨大的振动，这种振动在湿陷性黄土中衰减很快；振动会对毗邻建筑产生破坏性影响并影响人的舒适度，当单击夯击能较大时，可能会使黄土产生振陷。     

低能量强夯–电渗法联合加固软黏土地基试验研

 针对电渗过程中土样开裂造成电阻增大,阳极腐蚀造成界面电阻增大,能量消耗增大且加固效果减弱,极端情况下甚至造成电渗过程中断的问题,以及考虑到强夯法对开裂土体进行处理,不仅使开裂土体重新弥合,更可弥补电渗法的土骨架加密部分的功能缺失。因此,通过低能量强夯联合电渗法室内模型试验与单独电渗试验进行对比分析,分别获得2种试验条件下电路电流、土体出流、土体含水率、土体电导率、pH值等变化规律。研究结果表明：低能量强夯时改善了土体排水路径,使得土体出流表现强于单纯电渗的情况;低能量强夯能够增强电路电流、增强土体密实性以弥补土体裂纹的同时,促进土表沉降发展、改善环向土体处理的不均匀问题和减缓阳极腐蚀发展。在实际工程中,为提高加固效果,低能量强夯重点施加于阳极区土体开裂处,而不对阴极区土体进行强夯;在土体出流量突然变小且阳极区土体干燥时,选取阳极区土体干燥处作为夯点并开始强夯,待所有区域点夯完后,再针对阳极区土体进行低能量满夯,不对阴极区土体进行满夯处理。     

加筋格宾挡墙在重复荷载作用下动变形特性试验研究

 为研究加筋格宾挡墙变形特性,对加筋格宾挡墙进行重复荷载作用下的模型试验,得出5种频率(2,4,6,8,10 Hz)、3种振幅(40～80,50～100,60～120 kPa)的动载作用下加筋格宾挡墙面墙累计侧向变形和竖向变形(沉降)的变化规律,以及影响面墙动变形特性的主要因素及其显著性;并对分级卸载时面墙的变形特性也进行分析研究。结果表明：挡墙动变形特性受振动次数、动荷载幅值以及格宾笼填充率等因素的影响,振动频率影响不显著;挡墙较大侧向变形发生在第3～5层;随着动荷载幅值的增大,达到变形稳定所需的振动次数增加,变形值亦增大;动变形的发展随振动历时的增长而增大,初期增长较快,随后逐渐变缓;分级卸载过程中,面墙侧向变形几乎没有弹性恢复。     

砂性土宏细观强夯加固机制的试验研究

 通过自行设计的可视室内强夯模型试验仪,借助于图像跟踪拍摄和数字处理技术,对夯击作用下砂性土密实的宏细观机制进行试验研究,得到不同夯击次数下砂土位移等值线图和动接触应力时程曲线等宏观力学响应;分析夯击后砂土颗粒的定向性和平均配位数等细观特征变化。试验结果表明,砂性土强夯加固的单遍最佳夯击次数宜为8击左右,其加固机制宏观上表现为地面变形不断发展,细观上是一个颗粒从无序排列到定向排列、颗粒与颗粒之间接触数不断增加的过程。研究结果对强夯法的设计与施工具有一定指导意义,也为研究冲击荷载作用下土体宏细观力学响应特性提供一条新的思路。     

强夯处理后黄土地基的动力特性与抗震性能*

 黄土不仅具有湿陷性,而且具有很高的地震易损性。本文通过强夯处理后黄土地基的动力本构模型、弹性模量、阻尼比、震陷性和液化势的试验研究以及波速和地脉动测试,定量评价了强夯处理对黄土地基抗震性能改善的效果,在此基础上,提出了将黄土地基震陷性与湿陷性进行一次性施工处理的技术标准。     

粉煤灰铁路路基的静动力特性研究

结合工程实践对包钢电厂的粉煤灰在不同含水量、不同压实度、不同应力水平等情况下进行了静、动力试验,根据实测数据,分析并总结了其静、动力特性,对其作为铁路路基填料提供了依据.     

用数字图像处理技术进行膨胀红砂岩细观结构动态劣变特征研究

针对南京红山窑水利枢纽工程红砂岩具有微膨胀、易风化、易湿化的特点,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、MTS81503岩石力学刚性电液伺服试验机等先进设备为测试手段,获得大量红砂岩在不同吸水时间下的细观结构照片,并对图片进行灰度处理,提出用数字图像相关技术处理不同含水状态下红砂岩试验随时间动态劣化过程的灰度分布图;进一步探讨不同注水时间的红砂岩细观结构劣变状态及裂纹扩展的定量描述,从而为分析与定量评价膨胀红砂岩随时间膨胀变形破坏机制,寻求一种可靠的研究方法.这一结果对南京红山窑水利枢纽工程地基处理方案设计与施工具有重大的参考价值.