砂土介质中多类型土压力盒标定试验

针对厂家给出的土压力盒标定系数K值与实际岩土工程中土压力盒K值之间存在误差的问题,进行了多类型土压力盒标定试验,并结合各类型土压力盒工作原理分析其在相同埋设环境下的差异及其产生原因。选取3类具有代表性的土压力盒(振弦式单膜土压力盒、振弦式双膜土压力盒、电阻应变式土压力盒),采用砂标法对其进行标定试验,将试验所得K值和厂家给定的K值做对比分析,并依据试验结果提出线性拟合公式,给出砂土介质中各类土压力盒的标定系数。结果表明:振弦式土压力盒砂标K值小于厂家提供K值,差值在50%左右;电阻应变式土压力盒砂标K值大于厂家提供K值,差值在3倍左右。     

级配土的力学性能试验

为了确定振动压实仿真分析时土壤的本构关系(应力-应变关系)及性能参数,对级配土的动三轴试验数据和直剪试验数据进行回归分析,研究了级配土的强度参数和应力-应变关系.试验结果表明:级配土的粘聚力c和内摩擦角φ均随干密度的增加而增加,随含水量的增加而减小;取对数后,lg(c)、lg(φ)与级配土干密度、含水量具有较好的线性关系;振动荷载下,级配土的动应力-动应变关系受固结应力、干密度和含水量的影响较大,在低固结应力时,级配土的动应力-动应变近似呈线性关系.     

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。     

生物酶改良膨胀土的应力-应变关系归一化特性

以生物酶改良膨胀土的应力-应变关系归一化特性为研究对象,提出了基于生物酶掺量的生物酶改良膨胀土的应力-应变关系特性的归一化方程.通过不同生物酶掺量下的三轴固结排水剪切试验,生物酶改良膨胀土的应力-应变关系均表现为应变硬化型,应力-应变关系曲线为典型的双曲线.基于Duncan-Chang模型参数拟合方法,分析了生物酶掺量对相应参数的影响,提出了生物酶掺量与相应参数的关系表达式.采用主应力差渐近值(σ_1-σ_3)_(ult)作为归一化因子,给出了相应的归一化条件,对生物酶改良膨胀土在不同生物酶掺量、不同围压σ_3下的应力-应变关系特性进行归一化分析,其应力-应变关系特性归一化程度较高.通过所建立的应力-应变关系归一化方程对生物酶改良膨胀土的应力-应变曲线进行预测,预测曲线与试验曲线较为接近,可以较好地预测出不同生物酶掺量、不同围压σ_3下的应力-应变关系.     

含水率对冻结膨胀土单轴抗压强度影响的试验与分析

为了研究在低温环境下含水率对膨胀土单轴抗压强度的影响,选取合肥地铁施工线路上的膨胀土,开展-5℃下不同含水率的冻结膨胀土的单轴抗压强度试验。结果表明:含水率对冻结膨胀土应力-应变曲线有显著影响,含水率为10%,呈脆性破坏特征;含水率在15%~24%,土体具有明显的应变软化塑性破坏特性;含水率在27%~42.8%,应力-应变曲线过应力峰值点后有塑性硬化的趋势。随着含水率的增大,冻结膨胀土单轴抗压强度逐渐增大,达到峰值后,随着含水率的增加,强度逐渐减小,在试验中,使单轴抗压强度达到最大的含水率为20%左右,为膨胀土地区冻结法施工提供了重要的试验依据。     

土压力盒标定试验研究及工程应用

为了提升土压力盒量测结果的准确性及可靠性,采用ABAQUS有限元分析软件建立了土压力盒工作状态下的数值仿真模型,根据数值分析结果确定出标定试验的最优工装尺寸,基于该试验工装开展了不同量程的双膜式土压力盒标定试验。最后,将标定后的土压力盒用于平南三桥南岸锚碇基础前墙土压力监测项目。结果表明:数值分析结果能较好地反映标定试验中土压力盒表面的应力分布规律;土压力盒标定试验数据相关系数R~2均大于0.98,其中,A类土压力盒的砂标系数K_1值约为厂标系数K_2的50.3%,B类土压力盒的砂标系数K_1值约为厂标系数K_2的55.3%。工程监测数据表明:拱肋吊装阶段扣索过程中较深处土体应力增幅较大,前墙土体抗力主要由深层土体提供,且拱肋吊装过程中扣索钢绞线张力对前墙土体应力的影响在时间上存在一定的滞后现象。     

高应力条件下南京砂破碎特性的试验

对南京砂进行了不同终止压力下的侧限压缩试验,研究其高应力下的破碎特性.对试验前后的试样进行颗粒分析,并运用修正后的Hardin模型对其破碎进行了度量,分析了试样的粒径及级配与破碎率之间的关系.结果表明:当应力从20MPa增加到120MPa时,不同粒径土样发生了不同程度的破碎;粒径为0.5～1mm的颗粒在相同的应力下相对破碎Br明显小于粒径为2～5mm的颗粒;2种不同级配的颗粒,级配良好的试样在应力为120MPa时Br为16%,而级配不良的试样在相同应力下Br为26%.因此,颗粒破碎程度随所受压力和颗粒粒径增加而增大,且颗粒级配越差颗粒破碎率越高.     

不同应力路径下粘土的本构关系验证

本文通过对小浪底土坝心墙粘土等应力比和变应力比的固结排水剪切试验,研究了不同应力路径下粘土的应力应变特性。结果表明,应力路径对土的应力应变关系有显著的影响,而对强度指标则影响很小;在一定的等应力比范围内,土的应力应变关系具有较好的归一性。对邓肯-张模型、修正剑桥模型和双屈服面弹塑性模型进行了验证,这些模型对应力路径的适应性各不相同。根据几种基本试验,利用插值方法推求了等应力比路径下土的应力应变关系曲线,取得了较为满意的结果。     

冰川泥石流物源区冰碛土剪切力学特性研究

为研究冰川泥石流物源区松散堆积体的剪切破坏行为及其剪切强度特性,选取帕隆藏布流域3条泥石流沟道内的冰碛土作为主要研究对象,进行室内常规三轴饱和状态下不排水剪切试验,获得冰碛土在不同应力状态下的剪切变形特征、孔隙水压力变化以及强度特性,分析不同泥石流沟内冰碛土孔隙水压力对土体破坏的作用机制.结果表明,冰碛土的应力-应变关系表现为应变软化型,呈脆性破坏特征,在较小轴向应变(2%)下可达峰值强度;孔隙水压力与轴向应变增长到峰值后趋于稳定,两者呈无明显峰值点的非线性关系曲线;总应力路径近似直线,有效应力路径曲线在总应力路径的左侧,剪切过程中产生正孔隙水压力;有效固结围压增加,变形模量、峰值强度及其对应的轴向应变随之提高;孔隙水压力变化可间接反映土体剪切力学行为,但易受岩性、应力状态等因素影响.     

基于不同密度与含水率下的砂卵石强度参数研究

砂卵石土在我国大量分布,然而砂卵石土的颗粒离散性以及卵石几何分布的随机性使得其力学特性异常复杂。为反映其在不同应力状态下的变形强度特性,通过室内大型三轴试验,对不同含水率和密度的砂卵石土进行研究。试验结果表明:1不同含水率和密度的砂卵石土的应力应变关系表现为应变硬化型,随着围压的增大,砂卵石土的初始模量变大;2含水率相同时,砂卵石土的密度越大其内摩擦角越大,黏聚力越大;3砂卵石土的内摩擦角与黏聚力随着含水率的变化呈二次抛物线型变化,并且均有突变现象,内摩擦角在含水率为6%左右时最小,黏聚力则最大。     

粗粒含量对砂卵石土宏细观力学特性影响分析

摘 要: 砂卵石土粗粒含量对基坑及隧道围岩等稳定性影响较大,然而不同粗粒含量砂卵石土宏细观力学特性尚不明确。采用室内大型粗粒土三轴试验与数值三轴试验相结合的方法,对不同粗粒含量砂卵石土宏观及细观力学特性开展研究。研究结果表明：随着粗粒含量增加,砂卵石土的应力应变曲线表现为应变软化性;围压不变时,砂卵石土随着粗粒含量增加,应力峰值增大而达到峰值时的应变逐渐减小;建立了砂卵石土粗粒含量与内摩擦角和粘聚力等力学指标之间函数关系,随着粗粒含量的增加,砂卵石土的内摩擦角与粘聚力呈线性增大;提出了不同粗粒含量砂卵石土的接触模量、颗粒刚度比、摩擦系数、接触粘结强度等颗粒离散元细观参数。研究成果为砂卵石地层工程精细化设计及施工提供理论支撑。     

黄土场地水平受荷桩的应变楔计算方法改进

应变楔方法是一种能较好地考虑桩土相互作用和土的非线性本构关系的水平受荷桩理论计算方法,桩-土相互作用模式和土的本构关系是应变楔方法研究的切入点和难点。在已有应变楔模型的研究基础上,结合结构性黄土联合强度,将黄土的抗拉强度引入应变楔法计算中,对桩前应变楔土体的水平应力增量Δσ_h、发挥摩擦角φ_m和桩侧剪应力τ做出改进,并通过算例验证了改进计算方法的适用性。计算结果表明：改进计算方法适用于黄土场地水平受荷桩的计算,迭代算法和流程可靠;考虑黄土抗拉强度的水平应力增量Δσ_h和桩侧剪应力τ的计算值略微偏小,发挥摩擦角φ_m的计算值会略微偏大,导致考虑黄土抗拉强度的桩顶位移和桩身弯矩最大值比不考虑黄土抗拉强度的计算值略微偏小,但和现场试验实测结果基本一致。     

基于统计损伤理论的饱和土邓肯-张修正模型

为了描述饱和土变形过程,以某边坡饱和土为研究对象,开展固结排水三轴压缩试验。试验发现饱和土的应力-应变曲线近似为双曲线,由此选择邓肯-张模型作为基础模型,结合统计损伤理论,构建一种新的饱和土邓肯-张修正模型。通过邓肯-张模型自身特性及线性回归的方法,求解模型参数。采用所建模型对饱和土试验数据进行辨识,对比分析试验曲线和理论曲线。结果表明,所建修正模型结构简练,参数较少,能较为准确地辨识饱和土偏应力-应变曲线,具有一定的可行性和合理性。     

振弦式压力盒在刚性接触面应力

在阐述振弦式压力盒组成结构和测试原理的基础上，结合江阴大桥(封面)南锚碇基底应力监测实践，分析了振弦式压力盒在刚性接触面应力监测中的可行性和存在的问题，推导出压力盒率定系数的表达式，提出基于有限元模拟分析的压力盒实测资料修正方法，建立了修正系数与被测介质刚度的关系式。研究成果表明，在刚性接触面应力监测中，振弦式压力盒的实测值普遍明显偏小，甚至仅为理论值的十几分之一，其原因是压力盒的实际受力条件与率定受力条件有明确而明显的不同，被测介质刚度对压力盒测值有重要影响。     

考虑3种因素影响的硫氧镁水泥固化土修正邓肯-张模型

为了研究初始含水量(w)、固化剂掺量(Wg)和龄期(T)对硫氧镁水泥固化土力学特性的影响规律,开展不同初始含水量、固化剂掺量和龄期下硫氧镁水泥固化土的不排水三轴试验,并根据试验结果建立邓肯-张模型参数K,c,φ与w,Wg,T关系的经验公式,提出考虑初始含水量、固化剂掺量和龄期影响的硫氧镁水泥固化土的修正邓肯-张模型,通过算例分析验证修正模型的准确性。研究结果表明:硫氧镁水泥固化土的破坏形式主要分为侧向鼓胀破坏和斜向剪切破坏,应力-应变关系主要分为加工硬化型和软化型2种形式。随着初始含水量的减少、固化剂掺量的增大和龄期的增长,硫氧镁水泥固化土的强度和刚度(初始切线模量)显著提高,修正邓肯-张模型准确可靠。     

椰壳纤维土的三轴试验研究

采用室内三轴试验的方法,研究了椰壳纤维土的应力-应变关系及强度特性。探讨了不同加筋情况下椰壳纤维土的加筋效果及变化规律。试验结果表明:在红黏土中掺入椰壳纤维,能够提高土体抵抗变形的能力;椰壳纤维的加筋作用只有当试样的应变足够大时才能发挥出来;且随着轴向应变的增加,椰壳纤维土的加筋作用越来越明显;椰壳纤维土的应力-应变曲线近似呈双曲线,其试样的主要破坏形式表现为鼓胀破坏;在红黏土中加入椰壳纤维后,纤维土的黏聚力c值和内摩擦角φ值均有一定的提高;其中黏聚力c值提高明显,而内摩擦角φ值变化不明显;相同条件下,随着椰壳纤维掺量的增加,椰壳纤维土的加筋效果逐渐提高;相同条件下,围压越低,纤维土的加筋效果越好。     

基于应力应变曲线类型的邓肯张模型修正

邓肯张模型应用于钙质结核土三轴试验的分析时,发现部分应力应变曲线不能有效地被预测。文章基于本构模型所具有的特性,结合土的结构性及应力应变曲线的特性,分析本构方程参量的作用并引进能有效描述S型应力-应变曲线的参量(密实点D为切线弹性模量为最大值时对应的应力应变点)。通过推广邓肯张模型、建立和修正反正切模型,结合钙质结核土应力应变曲线类型,探究本构模型各自的实用性与适应范围。结果表明:应用于应变硬化的反正切修正模型与邓肯张修正模型,由于变量的增加,而使得对应力-应变曲线的拟合度有所增加;邓肯张修正模型适应于反映应变软化岩土的性质,但其表现岩土物理性质的形式随着参量增加而更加复杂;反正切修正模型能较为简单地体现S型应力应变曲线的性质,表达密实点D的位置。     

砂砾料液化机理与孔压特性的试验研究

利用自行研制开发的高精度中型动三轴仪(试样尺寸φ200×510mm),对选定的砂砾料液化过程中的孔隙水压力增长和轴向应变发展模式进行了研究.同时对剔除粒径大于5mm后的模拟料,采用相似级配法,运用DS-2T型动三轴仪(试样尺寸φ61.8×1 25mm)进行了一组平行试验.着重比较了砂砾料和模拟料在振动荷载作用下孔压和应变发展模式的区别.结果表明:在均压固结条件下,砂砾料在循环应力作用下,其孔压的发展模式与模拟料不同,可以用修正的反正弦进行拟合,而模拟料振动孔压的发展模式可用反正弦拟合;二者振动孔压均达不到初始有效固结围压,约为初始围压的90%左右.模拟料与砂砾料在振动荷载作用下,应变发展模式不同.前者在初始液化前应变幅值较小且无明显增长,临近初始液化时应变大幅度增加导致试样突然破坏,后者应变幅值在循环荷载作用过程中一直稳定增加.对影响砂砾料液化的主要因素进行了初步定量研究.     

RST轻质砂强度特性试验研究

为了研究RST轻质砂抗剪强度特性,对不同配合比的RST轻质砂进行常规三轴固结不排水试验,得到在不同条件下的应力应变关系曲线.研究发现,初始相对密实度越大,软化现象越明显;橡胶颗粒掺量的影响随应力水平的不同而变化,而且抗剪强度指标随橡胶颗粒掺量的增加呈现明显减小的趋势;粒径不同时,RST轻质砂的峰值应力存在差异性,掺加的橡胶颗粒最佳粒径为不大于0.5mm;固结围压对峰值应力比和残余应力比的影响较大.研究成果可作为进一步研究这种新材料本构关系的依据.     

灰岩强度特性的三轴压缩试验分析

对灰岩进行三轴压缩试验，分析与比较了其应力、应变关系曲线，并进行了曲线拟合。结果表明，岩石的变形可分为5个不同的阶段，围压对岩石的应力、应变关系有一定影响，用多项式函数拟合应力、应变关系曲线是比较理想的。而依据岩石的应力、应变关系可以在一定的强度理论下得到强度参数c,φ值，能为有关工程提供参考与借鉴。