三种原状土动力特性试验研究

动剪模量和阻尼比是土动力分析中最重要的参数,是土动力计算和场地地震安全性评价中不可或缺的内容,一般通过室内共振柱试验得到。影响原状土动剪模量和阻尼比的因素很多,土体的埋深是不可忽略的因素之一。采用GCTS共振柱仪器分别对不同深度下粉质黏土、强风化粉砂质泥岩、强风化砂岩3种原状土样进行试验,得到了不同埋深对土样动剪模量、阻尼比的影响关系。利用H-D模型对数据进行处理,得到土样的最大动剪切模量和最大阻尼比。并给出了最大剪切模量与埋深计算公式,得到不同埋深下G/G_(max)~γ、λ~G/G_(max)的关系式,间接得到了阻尼比与剪应变的关系,并对不同埋深下的G/G_(max)~γ、λ~G/G_(max)进行归一化处理。结果表明,土体埋深对动剪模量比和阻尼比影响较小。研究成果对实际工程具有一定的参考价值。     

驿城区原状黏性土动力特性试验研究

为研究驿城区各类黏性土的动剪切模量G和阻尼比λ随埋深的变化特性,对驿城区不同埋深下的各类原状黏性土进行系列动三轴试验,试验结果表明：(1)对于基础物理性质相近的原状黏性土样,埋深越深,动剪切模量越大,阻尼比越小。(2)埋深越深,原状黏性土的最大动剪切模量越大,两者符合指数关系。(3)埋深越深,原状黏性土的G/G_max-γ曲线越偏向右上方,λ-γ曲线越偏向右下方;埋深对粉质黏土的G/G_max-γ和λ-γ曲线的影响均大于黏土。(4)总结了G/G_max-γ和λ-γ关系曲线随埋深变化的拟合参数值,可对实际工程提供一定的参考价值。     

武汉天然老黏性土的压缩和剪切特性试验研究与数值模拟

武汉天然老黏性土是一种超固结硬黏土 ,在开挖卸载条件下容易产生应变软化 ,经常给深基坑、边坡工程带来不利影响.目前对其超固结性、结构性以及剪切特性等还缺少深入认识.利用高压固结仪和三轴剪切仪对其饱和原状样和饱和重塑样分别进行了压缩试验和三轴不排水剪切试验 ,并且应用上下负荷面剑桥模型对原状样的三轴不排水剪切试验进行了模拟.研究结果表明 :天然老黏性土为一种强超固结的结构性土 ,采用两种方法得到的原状土前期固结压力和结构强度基本一致 ;在低围压下 ,原状样明显表现出应变软化和剪胀性 ,其破裂面易受微裂纹影响;与文献中的天然软土不同 ,天然老黏性土在结构破坏后剪缩并不明显 ;原状样的黏聚力明显高于重塑样 ,两者内摩擦角非常接近 ;采用上下负荷面剑桥模型模拟的原状样应力-应变曲线和孔压曲线与室内试验结果基本一致.     

贵阳红黏土介-微观结构对力学特性影响试验研究

为阐明贵阳红黏土宏观力学强度与变形特性的介-微观机理,同时考虑不同围压、不同干密度下贵阳重塑红黏土宏观力学特性之间的差异,通过不固结不排水三轴剪切试验、N2吸附测试及电镜扫描(SEM)测试,研究了原状和重塑土样因颗粒形态、孔隙结构与分布等不同所产生的宏观力学特性之间的差异。试验结果表明:不固结不排水三轴剪切试验条件下贵阳红黏土原状样应力-应变曲线表现出具有驼峰状的应变软化特性;重塑样则呈现出明显的应变硬化现象。随着干密度的增加,一定围压下重塑样强度曲线硬化现象加强;随围压增加,强度不断增强。原状和重塑土样氮气吸附-脱附等温曲线均表现出明显的Ⅳ型、H3滞后环,曲线整体均呈反“S”型。不过,在平均孔径、比表面积、总孔容积等指标上有差异,反映出原状样孔隙主要由中大孔构成,含部分微小孔;经重塑后大孔和微孔有所减少,介孔呈增多趋势。扫描电镜(SEM)下原状样较重塑样介-微观结构更加复杂,介-微观结构形态参数更加优化,表现出明显的原生结构、更强的力学强度。     

排水剪切下湿地湖泊相黏土结构性宏微观试验研究

为了探讨排水剪切条件下结构性对湿地湖泊相黏土力学特性的影响,对湿地湖泊相黏土原状样和重塑样进行三轴排水剪切试验,将试验后的原状样进行微观定性和定量分析,研究不同围压下结构性对土体剪切强度和变形特性的影响。结果表明:在土体结构屈服破坏前,结构性会提高原状土抗剪强度,减小剪切变形;当土体结构屈服破坏后,结构性会降低原状土抗剪强度,增大剪切变形。原状土的峰值结构强度随围压增大近似呈线性增加,而峰值结构体积应变随围压增大呈指数型趋势减小。在围压小于结构屈服应力时,剪切阶段由胶结联结和结构骨架承担荷载,孔隙压缩较小,颗粒和孔隙的形状和排列变化较小;当围压超过结构屈服应力后,在剪切阶段胶结联结和结构骨架逐渐破坏,孔隙受到压缩,颗粒和孔隙的形状趋向圆形,并向荷载优势方向调整排列。研究成果对于揭示湿地湖泊相黏土的结构破损机理及指导湖泊湿地地区的工程建设具有重要意义。     

三轴压缩试验中活塞摩阻和橡皮膜的影响

本文利用原状块样通过三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验检验了活塞摩阻和橡皮膜对软粘土强度特性的影响.活塞摩阻和橡皮膜的约束将增加试样的不排水强度和应力—应变曲线的初始刚度;在固结不排水剪试验中主要影响总应力强度线的截距,对倾角的影响不大.     

砂质原状黄土强度各向异性试验研究

为研究各向异性条件下原状黄土的变形及强度特性,针对取自北京市郊某施工现场原状黄土试样,在保持土样天然含水率条件下,分别对水平方向和竖直方向原状土样开展了固结不排水和固结排水三轴剪切试验。试验结果表明:试验用原状黄土黏粒含量相对较低,砂粒含量则偏高;其抗剪强度在水平方向和竖直方向表现出明显的各向异性。对于固结不排水试验,竖直方向的内摩擦角和黏聚力均大于水平方向,当增大围压时,水平方向和竖直方向试样的最大偏应力以及破坏应变值都呈上升趋势;对于固结排水试验,竖直方向的内摩擦角大于水平方向,而黏聚力则是水平方向大于竖直方向,当增大围压时,水平方向和竖直方向试样的最大偏应力都呈上升趋势,水平方向试样的破坏应变值呈上升趋势,然而竖直方向的试样则呈现出先下降后上升的变化趋势。     

含水率对青海地区原状黄土力学性能的影响

为了研究青海地区原状黄土在不同含水率下的力学特性,利用英国GDS标准应力路径试验系统对原状黄土进行了不排水三轴试验,并且对偏应力-应变关系进行了归一化分析。建立了考虑含水率和围压影响的归一化偏应力-应变关系,通过计算结果和试验结果对比得出归一化的偏应力-应变关系,预测原状黄土的偏应力-应变关系。结果表明:试样偏应力-应变曲线呈应变硬化型。而且,在相同的围压下,试样最大偏应力随着含水率的增加而减小;弹性模量随着围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小;黏聚力随着含水率的增加降幅比较大,内摩擦角变化很小。通过拟合黏聚力与内摩擦角随含水率变化曲线得到以含水率为变量的库仑抗剪强度公式,对青海地区实际工程设计以及地基处理具有一定的参考意义。     

原状与重塑粉土固结不排水剪切特性的对比试验研究

利用应变控制式静力三轴剪切仪，对3组原状饱和粉土试样进行了不同围压下固结不排水剪切试验；在此基础上，又采用干装法和控制固定含水率的湿装夯实法制备了相同干密度的重塑饱和粉土试样，对两种方法制成的试样进行了同样的对比试验研究。通过对原状试样与不同成样方法的重塑试样的应力-应变关系、应力路径、抗剪强度指标等试验结果的对比分析，探讨了两种室内成样方法制备重塑试样的试验结果与原状试样结果的差别及其产生的原因。试验结果表明：在3组对比试验中，两种重塑样之间、重塑样与原状样之间的应力-应变关系和应力路径均差异较大；湿装重塑样的抗剪强度指标均低于干装重塑样，两种重塑样抗剪强度指标均低于原状样。固结后的密实程度并不是导致试验结果差异的根本原因。原状样和重塑样固结过程的孔压消散曲线及正常固结线均有所不同，说明原状样和重塑样的结构不同，是导致试验结果不同的根本原因。     

原状与重塑粉土固结不排水剪切特性的对比试验

利用应变控制式静力三轴剪切仪,对3组夯实原状饱和粉土试样进行了不同围压下固结不排水剪切试验,在此基础上,又采用干装法和控制固定含水率的湿装夯实法制备了相同干密度的重塑饱和粉土试样,对两种方法制成的试样进行了同样的对比试验。通过对原状试样与不同成样方法的重塑试样的应力-应变关系、有效应力路径和抗剪强度指标等试验结果的对比分析,探讨了两种室内成样方法制备重塑试样的试验结果与原状试样结果的差别以及产生的原因。试验结果表明：在3组对比试验中,两种重塑样之间、重塑样原状样之间的应力-应变关系和有效应力路径均差异较大     

考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体的动力变形特性参数

深厚覆盖层土体原位结构性强,原状样取样困难,且由于粒径、级配的改变,室内重塑样试验确定的力学参数不能反映原位土体的实际性质,如何准确确定深厚覆盖层土体的力学参数是工程建设中的难题。本文联合室内和现场试验,研究了考虑原位结构效应确定深厚覆盖层砂土动力变形特性参数的方法。研究结果表明,可以通过联合现场波速试验和室内共振柱试验综合确定的最大动剪模量Gmax反映深厚覆盖层砂土动力变形特性的原位结构效应;基于室内共振柱试验确定的砂土归一化G/Gmax-γ/γr曲线和λ-γγr曲线受颗粒大小、级配和结构性的影响很小,用其可以分别较为接近地表征原位土体动剪模量G随动剪应变γ的衰减关系及阻尼比λ随动剪应变γ的增长关系。联合现场剪切波速和室内重塑样动力变形特性试验成果,能够较好地考虑原位结构效应确定深厚覆盖层土体的动力变形特性参数。     

非饱和黄土平面应变下结构性及水敏性研究

为探究在平面应变条件下非饱和黄土的结构性发展规律及其抗剪强度与含水率之间的关系,进行了不同含水率、不同围压下的非饱和黄土平面应变试验。试验结果表明:陕西子洲非饱和黄土的应力应变曲线呈现强硬化性;平面应变条件下,非饱和黄土结构特性曲线分为上升段和稳定段两段,分界点为原状黄土应力应变曲线的转折点(斜率突变点);最大结构应力分担比随着围压的增大而减小,随着含水率的增大而减小。针对试验样,给出了平面应变条件下非饱和原状黄土抗剪强度的计算公式,对实际工程有一定的参考价值。     

应力路径对固结排水条件下饱和原状黄土

在轴向加载、径向卸载和轴向卸载、径向加载二种类型的等应力比应力路径下,对杨凌饱和原状黄土进行K0固结排水三轴剪切试验,探讨了应力路径、固结围压等对饱和原状黄土的变形及强度特性影响的规律.研究表明,应力路径类型对其变形及强度特性有明显的影响;在二种类型等应力比应力路径下,体积变形皆表现为剪缩性,且固结围压及应力路径类型相同时,体应变随应力路径的变化呈现出规律性的变化;对于同一类型的等应力比应力路径,破坏强度值因应力路径的变化而异,但不同应力路径下临界状态线是唯一的,挤伸破坏时抗剪强度要比压缩破坏时低.     

剪切速率对沼泽草炭土抗剪强度的影响研究

剪切速率对岩土体力学特性有重要影响,为揭示剪切速率对沼泽草炭土抗剪强度的影响规律,进行原状沼泽草炭土的分解度试验、扫描电镜试验以及不同固结围压下4种剪切速率(0.006%·min~(-1)、0.008%·min~(-1)、0.010%·min~(-1)和0.012%·min~(-1))的固结排水三轴压缩试验。试验结果表明:当固结应力较小时,轴向应变较小时(4%),剪切速率对应力-应变关系曲线影响较小;同一固结状态下,随着剪切速率的增加,相同轴向应变(4%)的主应力差逐渐增大;轴向应变达到15%时,0.012%·min~(-1)的主应力差比0.010%·min~(-1)约大25%,0.010%·min~(-1)的主应力差比0.008%·min~(-1)约大20%;剪切速率对草炭土三轴固结排水强度影响较大,剪切速率增加,内摩擦角增大,黏聚力变化不大,抗剪强度提高。研究成果为沼泽草炭土地区铁路与公路线路工程的路堤填筑施工提供试验参考。     

结构性对淤泥质土强度影响试验研究

以郑州新区淤泥质土为研究对象,在室内对原状土、部分愈合重塑土及完全重塑土进行不固结不排水三轴试验,研究淤泥质土的结构性对应力-应变关系及土体抗剪强度的影响.结果表明:受土体天然结构性的影响,原状土体具有明显弹性变形阶段,完全重塑土体无明显弹性阶段,部分愈合重塑土体具有较小范围的弹性变形阶段;部分重塑土体的抗剪强度大于原状土体,原状土体的抗剪强度大于完全重塑土体.     

延安新区黄土结构性参数对无侧限抗压强度的影响规律

为研究高填方黄土的结构性在无侧限压缩状态下对其强度与变形特性的影响,以延安新区某高填方场地黄土为研究对象,开展不同试验条件下原状黄土与重塑黄土无侧限抗压强度试验,研究含水率与压实度对黄土结构性的变化规律及其力学特性的影响,并构建原状黄土和重塑黄土的初始结构参数与抗压强度关系的数学模型。结果表明：随着土样含水率的增大或压实度的减小,土体的应力-应变关系曲线由“陡峭”向“平缓”特征过渡,应力峰值减小且后移,结构性参数-应变关系曲线的峰值减小且前移;塑性指标可以作为影响初始结构性参数变化的临界值指标,含水率小于塑限值时,小应变会导致黄土结构性增强,反之则减弱;随着含水率的增大,初始结构性参数呈非线性减小,抗压强度呈线性减小;原状黄土结构性参数-应变关系曲线比相应的重塑黄土曲线分布“陡峭”, 含水率增大对原状黄土初始结构性的削弱程度明显大于重塑黄土;初始结构性参数与抗压强度具有非线性关系,可较为精确地表征出原状黄土和重塑黄土基于抗压强度、饱和黄土抗压强度及初始结构性参数的双曲线函数模型。     

黄土的动变形特性及模型研究

利用SDT-20型双向动三轴仪对原状黄土和重塑黄土的动变形特性进行研究,定性分析了不同试验参数对原状和重塑黄土动剪切模量和动剪切应变累积特性的影响。基于小应变前提,忽略试样在加载过程中的径向应变,并利用其轴向动应变推算出试样在动力加载过程中的孔隙比变化,作出e-σ_d曲线并分析了黄土试样的动力压缩特性。分析发现,和静力压缩不同,黄土的结构性在动力压缩过程中并没有表现出来,原状黄土和重塑黄土在动荷载作用下经历相似的形变过程,其e-σ_d曲线均存在明显的拐点,原状和重塑黄土均存在临界动应力σ_dc。当σ_d<σ_dc时,黄土的动变形发展缓慢;而当σ_d>σ_dc时,黄土的动变形急剧增大并迅速发生破坏。此外,提出双曲模型对黄土在循环荷载作用下的动应变累积特性进行了描述,并利用差分进化法求得模型参数,发现双曲模型可以较好地描述黄土在动荷载作用下的应变累积特性。     

饱和原状素填土的压缩特性研究及结构性效应初探

为研究已有建筑物地基在上部荷载作用下的变形特性,运用从已有建筑物地基下取得的原状素填土,开展了饱和原状土样的一维高压固结试验,分析了其压缩特性、回弹特性和蠕变特性。结果表明:饱和原状素填土的压缩曲线可分为陡降段和平缓段,其屈服强度因土样的结构性出现差异;可用经典的双曲线模型表示其应力应变关系;土样回弹及后继压缩时的孔隙率变化与其所经历的应力历史密切联系,即土样在经历较大压力后再次进入明显塑性变形发展的应力水平有所提高;不同孔位土样在相同的蠕变时间下其应力-应变曲线线型相似。饱和原状素填土在不同应力条件的压缩、回弹及蠕变特性受其内部结构性影响。     

原状砂取样和动力性质试验研究

在砂土动力性质的研究中,原状砂土的取样、试验技术及原状结构对砂土动力性质的影响等一直令人困惑,归纳四个方面:(1)如何取得不扰动的原状砂土;(2)如何对所取得的原状砂土的扰动程度进行评价;(3)原状砂土与重塑砂土的动力性质差别何在;(4)如何在实践工程中考虑原状结构性的影响。本文试图通过两种取样方法的取样及对所取试样进行的动力试验,对上述问题进行探讨。     

剪切速率对沼泽草炭土抗剪强度的影响研究

剪切速率对岩土体力学特性有重要影响,为揭示剪切速率对沼泽草炭土抗剪强度的影响规律,进行原状沼泽草炭土的分解度试验、扫描电镜试验以及不同固结围压下 4 种 剪 切 速 率( 0. 006%·min－1、0. 008%·min－1、0. 010%·min－1和 0. 012%·min－1) 的固结排水三轴压缩试验。试验结果表明: 当固结应力较小时,轴向应变较小时( ＜4%) ,剪切速率对应力－应变关系曲线影响较小; 同一固结状态下,随着剪切速率的增加,相同轴向应变( ＞4%) 的主应力差逐渐增大; 轴向应变达到 15%时,0. 012%·min－1的主应力差比 0. 010%·min－1约大 25%,0. 010%·min－1的主应力差比0. 008%·min－1约大 20%; 剪切速率对草炭土三轴固结排水强度影响较大,剪切速率增加,内摩擦角增大,黏聚力变化不大,抗剪强度提高。研究成果为沼泽草炭土地区铁路与公路线路工程的路堤填筑施工提供试验参考。