压实Q_3黄土的高压压缩与浸水变形特性研究

为揭示压实Q3黄土的高压压缩与浸水附加压缩变形特性,对陕北某黄土高填方工程的压实Q3黄土进行了不同压实系数、垂直压力和含水率下的高压固结和湿陷试验,采用多元线性回归分析方法,建立压实Q3黄土的浸水附加压缩变形与压实系数、垂直压力和含水率三个物理指标的经验关系式,并通过F检验和残差分析评价了经验关系式的预测效果。结果表明,提高压实黄土的干密度可显著减少压缩变形,压缩模量受土体含水率的影响显著;当压实系数≥0. 90(采用重型击实试验控制)时,压实黄土浸水后产生的附加压缩变形基本可以消除;经验关系式可用于预测依托工程压实Q3黄土的浸水附加压缩变形。研究成果可为黄土高填方工程中土方压实标准的制订提供参考。     

延安新区黄土压缩特性试验研究

为研究高填方体黄土在侧限压缩状态下的结构性变化及其变形特性,以延安新区某场地黄土为研究对象,开展原状、重塑黄土的高压固结试验,研究不同试验条件下原状、重塑黄土的压缩特性及结构性变化规律,探明黄土的初始结构性、结构屈服压力与压缩指数之间的关系,考虑黄土结构性参数建立了修正的黄土一维压缩模型,并结合试验结果进行了验证。试验结果表明：增减湿和压实度的变化直接影响黄土的初始结构性和压缩特性,含水率的增大导致结构屈服压力和初始结构性的减小及压缩指数的增大,初始结构性参数与结构屈服压力及压缩指数均呈线性变化关系;重塑黄土的压缩变形随压实度的增大而减小,压缩指数随结构屈服压力和初始结构性的增大而减小;在同一含水率下,原状黄土的初始结构性参数明显大于重塑黄土;在增湿作用下原状黄土初始结构性的削弱程度远大于重塑黄土的削弱程度;采用结构屈服压力和压缩指标表征了原状黄土和重塑黄土之间的初始结构性参数关系函数,计算模型显示,随着压实度的增大,含水率的变化对黄土压缩指数和初始结构性的影响逐渐减小,而对结构屈服压力的影响仍较为显著。     

黄土湿陷性与其物理力学指标的关系及评价方法

根据黄土物理力学指标可快速评价其湿陷性,故很有必要对黄土湿陷性与其物理力学指标之间的关系进行研究。为探究该关系,在大量现场试坑浸水试验及相应的室内试验基础上,采用数理统计、理论分析和数据挖掘相结合的方法,针对郑西(郑州—西安)高速铁路沿线的Q₃大厚度湿陷性黄土,系统研究了马兰黄土湿陷系数与深度、含水率、干密度、孔隙比、塑性指数和压缩系数之间的关系,并提出工程中用单个或多个物理指标评价黄土湿陷性的新方法。研究结果表明黄土湿陷系数与其物理力学指标之间具有较好的相关性,其中湿陷系数与深度、含水率、干密度之间呈线性负相关性,与孔隙比呈线性正相关性;对于关中地区Q₃黄土,黄土是否具有湿陷性的界限含水率为20%,界限干密度为1.4 g/cm³,界限孔隙比为0.9;相比而言,孔隙比对黄土湿陷系数影响最大,干密度和含水量次之,而后是塑性指数,压缩系数与湿陷系数的相关性较低。最后,基于数据挖掘技术,提出用多个物理指标综合评价黄土湿陷性的经验公式,可用于估算黄土的湿陷性。     

压实黄土水理特性试验研究

为深刻了解黄土路基的浸水病变特征，认清路基破坏与浸水崩解之间的关系，对压实黄土进行了不同初始状态下的三轴渗透与崩解试验，并对三轴试验破坏前后的圆柱样崩解特性进行了对比分析。得出了压实黄土的渗透系数与干密度和周围压力的定性关系以及压实黄土的崩解特性与压实度、含水率的关系；对实际工程的防护提出了一些建议。     

影响重塑黄土湿陷性因素的试验研究

以陕西杨凌Q3黄土为例,通过对不同初始含水率和压实度重塑黄土土样的单轴压缩试验,总结了黄土湿陷系数随初始含水率、压实度和外力变化的规律,并利用试验结果进行回归分析,建立了湿陷系数与含水率、压实度和外力之间的定量关系,经过模型检验后证明该模型较为准确,具有一定的实用性,可以作为判别黄土湿陷性的一个初步依据。     

基于分数阶微积分的Q2黄土含水损伤蠕变模型

为探索含水Q₂黄土的蠕变特性,对Q₂黄土进行不同含水状态下的三轴蠕变试验,试验结果表明随着含水率的增高,Q₂黄土的流变性能增强。基于分数阶微积分构造的软体元件可描述理想的固体与流体之间材料性质的特性,选用包含软体元件在内的四元件非线性蠕变模型对试验数据进行回归计算拟合求参,并对不同含水率下的模型参数进行分析。结果显示瞬时变形模量E_H与黏弹性系数ξ₁均随含水率增加呈指数形式递减;引入含水损伤变量D_(ω),计算得出各蠕变参数含水损伤演化方程,进而建立考虑含水损伤的非线性蠕变模型,通过应用试验数据对其进行验证,结果表明基于分数阶微积分的含水损伤蠕变模型能够有效地描述Q₂黄土的整体流变特征,模型具有较好的应用前景。     

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。     

冻融循环作用下粉质砂土的压缩变形特性研究

以季节冻土区粉质砂土为研究对象,以含水率、压实度与冻融循环次数为控制变量进行了冻融循环试验以及固结压缩试验,并对试验结果与规律进行可行性分析和总结。压缩模量是判断土体压缩性的重要指标,通过室内试验测得粉质砂土的压缩模量,并得出重塑试样的含水率、压实度以及冻融循环次数的相关规律。结果表明:冻融循环3次时压实度为0.85、含水率为16%的试样压缩变形量最大,可达1.118 mm。经过反复冻融10次后试样的压缩变形量趋于稳定。冻融循环15次时,压缩变形率随固结压力的增加而增长。在同一含水率下,压缩变形率随压实度的增加而减小,在同一压实度下,压缩变形率随含水率增加而增大。压缩模量随着含水率的增加而减小,随压实度的增加而增大,随着冻融循环次数的增加而增加。对于粉质砂土,提高压实度、降低含水率是减小路基沉降的有效措施。     

膨胀土的浸水变形特性

使用压缩仪,对不同起始密度及不同起始含水率的膨胀土进行了分级浸水和一次性浸水膨胀变形试验,同时测试了试样在浸水前后不同压力下膨胀变形量的变化过程.试验结果表明,不同浸水路径在浸水的初期阶段对膨胀土的膨胀变形速率有一定的影响,但膨胀率最终值基本一致;浸水膨胀再压缩试验中压缩稳定后的膨胀率比先压缩再浸水膨胀试验膨胀稳定后的膨胀率要小,但变化较快,并随着压力的增大,加压后膨胀率逐渐减小,最终两种试验的膨胀率趋于一致;压力对不同初始含水率试样膨胀率的影响较小,对不同初始干密度试样的影响较大;在浸水单向膨胀试验过程中试样的干密度与膨胀率呈双曲线变化规律.     

单线法黄土湿陷试验方法的应用探讨

单线法黄土湿陷性试验目的就是测定黄土变形和压力的关系,计算压缩变形系数、湿陷变形系数等黄土压缩性指标,判定土的性质。从检测过程中的各个环节分析,提出试验过程中的各因素对黄土湿陷系数的影响。     

黄土湿陷系数同初始含水率和上覆压力的关系研究

黄土湿陷变形使得工程造价变高,且工程事故引起的损失增大,湿陷性仍是值得研究和探索的问题。湿陷变形量的计算目前常用的方法有原位浸水试验和规范建议的湿陷系数法。原位浸水测试结果准确但成本高、耗时长,湿陷系数法更为常用,但计算结果和实际值差异很大,为此需对湿陷系数的影响因素进行研究。文章旨在探索湿陷系数与初始含水率和上覆压力的关系,在甘肃兰州和平镇取样进行基本物理力学性质的测试,取环刀样烘干后配置不同含水率的固结试验,双线法获得不同初始含水率和压力下的湿陷系数,分析其关系。结果表明:相同初始含水率下,湿陷系数随着压力的增大先快速增大后基本保持不变;相同压力下,初始含水率越高,湿陷系数越小。湿陷系数与初始含水率和上覆压力的关系可在三维空间中湿陷面表示,根据试验结果文章建立了该湿陷面的数学表达式。     

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。     

挤密土桩在南水北调工程湿陷性黄土地基处理中的应用

湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔和垂直节理,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形,对建筑物危害性大。因此需要根据湿陷性黄土的特点和工程要求,因地制宜,采取以地基处理为主的综合措施,防止地基浸水湿陷对建筑物产生的危害。湿陷性黄土的处理直接影响着南水北调工程渠道的边坡稳定和其上建筑物的结构安全,因此湿陷性黄土的处理是南水北调工程在湿陷性黄土段保证结构安全的主要措施。     

TDR测量黄土含水率的影响因素分析及其评价

时域反射法(TDR)已被岩土工程领域广泛用于测量土壤体积含水率。采用延安新区和吴起县2种黄土试样分别对TDR水分测试进行试验率定,分析了TDR水分测试过程中的测试误差,探讨了黄土的干密度及塑性指数等因素对TDR水分测试率定的影响。结果表明:TDR水分传感器未进行试验率定时,测试结果误差较大;当黄土试样在质量含水率一定时,TDR水分传感器测得的体积含水率与干密度之间均呈线性增长关系;对于塑性指数I_p<10的延安新区黄土,TDR水分传感器测得的体积含水率θ_v均大于烘干法测得的体积含水率θ_w,TDR测试结果均在等值线θ_w=θ_v下方;对于塑性指数介于10~17之间的吴起县黄土,当质量含水率w<12%时,θ_v >θ_w,TDR测试结果在等值线θ_w=θ_v下方,当w>12%时,θ_v <θ_w,TDR测试结果在等值线θ_w=θ_v上方。通过比较分析2个地区θ_w与θ_v的关系,建立了TDR水分测试结果的修正公式。研究成果为TDR水分传感器测定黄土含水率这一测试技术在陕北黄土地区的岩土工程应用提供了参考。     

黄土湿陷系数与浸水对其力学性质的影响之间的关系初探

黄土湿陷性系数的变化与其土体的其他物理力学性质存在一定的相关性,文中通过收集万家寨引黄工程北干线工程区原状黄土湿陷性土工试验及其物理力学试验资料,分析初探其抗剪强度在原状土状态与浸水饱和后变化值与湿陷性系数之间关系,通过线性回归分析初步得到其抗剪强度变化值与湿陷性系数之间的经验关系式。对于湿陷性黄土场地工程设计和重新评估湿陷性黄土浸水后对工程建设的危害提供一定的参考。     

长期浸水作用下重塑黄土渗透特性变化规律分析

为探究长期浸水作用下黄土渗透性变化特性,针对黑方台因长期灌溉作用导致台塬整体不断产生沉陷,下部黄土处于长期浸水状态,浸水作用下黄土性质也随之变化等问题,采用室内变水头试验和电镜扫描试验对浸水与未浸水黄土进行对比,研究两种工况下黄土渗透性变化规律。结果表明:长期浸水作用使黄土渗透性降低;浸水与未浸水两种工况黄土渗透性均随干密度和初始含水率增大而减小,黄土渗透性与干密度拟合曲线符合指数函数关系,相关系数大于0.963;相同干密度与初始含水率条件时,浸水工况相较未浸水工况黄土渗透性低10%;浸水工况黄土渗透性降低主要是由于黄土颗粒间胶结物质溶解导致黄土内部结构变化引起。浸水作用下黄土渗透性研究对预测台塬地下水位变化以及滑坡防治具有积极意义。     

裂隙性黄土在减压三轴压缩下的变形破坏特征

为了研究黄土地区各种开挖工程所引起的土体变形乃至破坏现象,通过对裂隙性黄土样进行减压三轴压缩试验,得到其应力应变关系曲线,总结了裂隙性黄土的变形破坏特征。试验结果表明:减压三轴压缩试验下,裂隙性黄土的应力应变曲线以近似理想塑性或软弱化型为主,随着轴向压力的增大,其软化现象越明显;其总体变形方式为轴向变形和侧向弯曲变形;当土样裂隙角度为45°,60°时,容易沿原裂隙发生剪切破坏。     

冻融循环条件下高含水率黄土构度指标研究

针对季节性冻土地区黄土结构性的特点,依据综合结构势、构度指标的思想,提出"冻融构度指标",进而通过浸水、冻融循环和加载作用释放黄土的结构性来分析冻融循环过程中结构性的演化规律。以山西阳曲地区高含水率黄土为研究对象,进行不同含水率、不同冻融循环次数的无侧限抗压强度试验和侧限压缩试验,分析冻融循环过程中浸水作用和冻融作用对无侧限抗压强度峰值的影响规律;采用冻融构度指标反映冻融循环条件下该地区黄土压缩性与结构性的关系。研究结果表明:在不同冻融循环次数下,冻融构度指标越大,土的结构性就越强,受冻融和浸水作用的破坏潜势就越大,反之则减小;冻融构度指标能够连续且有规律地反映出该地区黄土的压缩性在不同冻融循环次数和含水率下的演化规律。     

西北地区重塑黄土增湿变形特性研究

为了探究重塑黄土在增湿过程中的压缩变形及湿陷变形特性,采用双线法对取自新疆伊犁河流域的重塑黄土进行了室内压缩试验。研究结果表明:干密度一定时,黄土的压缩性随着含水率的增加而增大;湿陷性随着增湿效果而减弱,上覆压力较大时,增湿的敏感性较高,上覆压力较小时,增湿敏感性较弱;增湿湿陷性系数随着黄土饱和度的提高而增大,增湿含水率提高后,敏感度降低;压缩变形和湿陷性变形在增湿过程中可以相互转化。     

浅析碾压含水率对黄土均质坝应力变形的影响

以最优含水率为界,分别在土料含水率低于最优含水率和高于最优含水率两种情况下,对黄土均质坝填筑施工和蓄水过程中的应力变形进行了模拟分析.根据大坝应力变形规律,碾压后土体饱和度和孔隙水压力对大坝的应力变形状态影响显著,而孔隙水压力与碾压时土料的含水率密切相关,因此在黄土碾压过程中要特别注意含水率控制,尽量使土料压实后远离饱...