砂岩颗粒填料压缩与回弹特性试验研究

通过设定不同的干密度和含水率,进行了16组压缩与回弹试验,探究了灰白砂岩填料压缩与回弹过程中应变与孔隙比随应力的变化趋势,分析了卸荷过程填料回弹率与卸荷比的关系,得到了填料最大回弹率与干密度、含水率的数学经验公式,总结了压缩模量与回弹模量的变化规律。     

交通荷载路径下超固结软黏土变形特性研究

长期交通荷载作用下软基道路往往产生过大沉降,超载预压地基处理是目前控制沉降的有效方法。经超载预压处理后,路基软土表现出明显的超固结特性。利用GDS空心圆柱扭剪系统模拟交通荷载应力路径,对不同超固结比软黏土进行不排水循环加载试验,研究超固结比对软黏土应变发展规律、应力-应变滞回曲线发展规律、回弹模量发展规律的影响。试验结果表明:超固结作用可以限制循环荷载作用下软黏土累积应变的发展;当荷载一定时,土体的超固结比越大,循环荷载作用下的累积应变值就越小,孔压和累积应变达到稳定所需要的循环次数就越少;当荷载一定时,超固结比越大,应力-应变滞回曲线随循环次数的变化越不明显;土体的回弹模量越大,弹性特征越明显。     

考虑压实度差异的软岩路堤填料强度与变形特性试验研究

路堤填筑碾压施工平面上不同部位填料所受约束条件存在较大差异,特别对于颗粒强度较低、骨架结构锁固效应较弱的软岩填料,碾压后靠近路堤中部的填料压实度大于两侧。基于采用含砂质泥岩作为填筑料的某路堤工程开展试验研究,结果表明:①靠近路堤中线和两侧临空面填料现场检测压实度分别不低于0.95和0.93,满足下路堤压实度要求,但压实度存在差异;②对碾压后的路堤填料取样,并分别在0.95和0.93的压实度下进行大型三轴固结排水试验,压实度0.95试样摩擦角较压实度0.93的约高13%,但黏聚力基本相同;③大应变过程压实度0.93填料体变与围压基本无关,细观结构压缩呈主导,而在压实度0.95下体缩与围压呈正相关,颗粒骨架受力更为充分,但仍呈全过程体缩,表明大变形过程伴随有颗粒破碎后的二次挤密;④进一步分析发现两种压实度下球应力-体变以及体积模量-围压均很好满足线性拟合关系,采用邓肯-张E-B模型可较好描述压实度差异状态下软岩填料的变形力学特性。     

不同动应力比下加筋前后砾性土的动三轴试验分析

针对加筋前后饱和砾性土填料的动力特性,开展循环荷载下饱和砾性土动三轴试验。对比分析不同动应力比下加筋作用对饱和砾性土轴向累积应变、回弹模量和动孔隙水压力等动力特性的影响,并对不同动应力比下的轴向累积应变与振次关系进行拟合分析。结果表明:加筋前后,试样的轴向累积应变均随动应力比的增大而增大;与加筋前相比,加筋后的试样轴向累积应变均有减小;加筋前后,试样的回弹模量均随动应力比的增大而增大,且加筋试样的回弹模量均大于无筋试样;随着动应力比的增大,无筋试样的动孔隙水压力减小,加筋试样动孔隙水压力变化不大。加筋前后,砾性土轴向累积应变与振次的拟合公式和拟合参数可为预测加筋砾性土在长期循环荷载作用下的累积变形提供参考。     

软岩筑坝堆石料劣化特性研究

为全面了解软岩料的工程性质,以软岩筑坝堆石料为对象,针对其劣化前后的力学特性与设计参数开展了室内试验研究。基于不同围压与压实度条件下的试验研究,分析了堆石料强度与变形的劣化规律,建立了压实度与归一化强度、归一化变形模量的关系,提出了堆石料的压实度控制指标。进一步结合水下休止角试验,针对堆石料的非线性强度尤其是低应力强度特性进行了分析。结果表明:劣化作用引起体积应变减小,劣化作用对模量的影响远大于对强度的影响;96%的压实度对于软岩填料而言较为合理,既保证了归一化的强度>0.9,归一化的变形模量>0.8,也确保了压实机械的效率;可采用击实样水下休止角试验来获得低应力状态下软岩填料强度参数,用三轴试验来获得的中高应力状态下软岩填料的强度得到软岩填料的非线性强度。研究成果可为正确评价软岩堆石坝的应力、变形规律和指导工程实践提供依据。     

全风化软岩填料的工程特性及其高填路堤沉降特性分析

为研究全风化软岩填料的工程特性,对压实度为96%、94%、93%的全风化软岩开展了室内承载比试验以及压缩试验,并据此对其特殊填筑路段高填路堤开展了数值模拟研究。结果表明,全风化软岩填料的膨胀率为1.29%～1.87%,不属于膨胀土;压实度越大则CBR值也呈增大的趋势,其值符合规范要求,可用作路堤填料。压缩模量随压实度的增大而增大,不同压实度对应的湿化变形率分别为2.03%、3.24%、3.86%,其湿化变形率总体不高。软岩高填路堤沉降随深度的增加呈先增大后减小的趋势,在路堤高1/3处取得最大值。随着软岩高填路堤压实度的增加,其沉降量逐渐减小,但差距不大;随着含石量的增加,其沉降量先减小后增大,在含石量为55%时达到最小沉降。因此在软岩填筑过程中,依靠提高压实度来减小路堤沉降不够经济,可采取增大含石量至55%左右来减小路堤沉降量。     

不同应力路径下膨胀岩力学特性试验研究

针对实际工程中膨胀岩应力状态的变化情况,对南水北调中线膨胀岩开展了三轴循环加卸荷试验以及卸荷试验。试验结果表明,可以用一负指数函数来拟合膨胀岩应变增加量与循环次数的关系。膨胀岩初始损伤度越大,滞回圈面积越大。经历一次循环加卸荷之后,膨胀岩的峰值强度和残余强度的增加量随着初始损伤度的增大逐渐减小。经历多次循环加卸荷作用的膨胀岩,其峰值强度和残余强度比只经历一次加卸荷循环作用的低。卸荷量与变形模量降低量之间的关系可近似用一条直线来拟合。     

二灰土的压缩特性研究

为研究二灰土的压缩特性,采用室内压缩试验方法,分析最优含水率、压实度对压缩性的影响。结果表明,试样最优含水率＋2％时,压实度在95．5％时压缩系数发生拐点,压缩模量在土体压实度增大过程中存在极值。由此可以得出结论,最优含水率附近,二灰土的压缩性随压实度的增加而存在拐点。研究结果可作为工程建设参考依据。     

内河码头回填料压缩-渗流耦合特性试验

利用高级固结试验系统对不同配合比的砂泥岩混合料进行压缩固结试验,研究不同竖向压力下土体的压缩、回弹及再压缩过程中压缩与渗透的耦合变化特征。试验结果表明:土体的压缩系数随竖向压力的增大趋于稳定,随泥岩含量的增大而增大;压缩指数随泥岩含量的增大而增大,即泥岩含量越高,土体的压缩性越强;土体渗透系数随孔隙比的增大而加速增大,随泥岩含量的增大而减小;提出一维渗流-压缩固结耦合有限差分计算方法,克服了太沙基固结理论中渗透系数恒定及小变形的假定。     

双向激振对饱和软黏土应力应变循环刚度软化的影响

地震荷载作用将引起土体孔隙水压力上升，从而使土体的刚度、强度发生软化现象。循环软化是地震荷载作用下土体发生破坏的主要原因。本文利用双向动三轴试验系统，通过双向激振循环荷载试验对地震荷载的作用进行了模拟。并对双向激振循环荷载作用下饱和软黏土每一次循环内刚度软化现象进行了初步的探讨。分析了循环次数、循环偏应力比、径向循环应力比、初始剪应力等因素对双向激振循环作用下软黏土刚度变化规律的影响。研究结果表明：双向激振下，当循环偏应力比小于临界循环偏应力比时，饱和软黏土存在临界屈服应变，当应变幅值小于该值时，割线剪切模量逐渐增加不发生软化现象；只有在应变幅值大于该值的情况下才发生软化。循环偏应力比的增加、径向循环应力的提高都将加快刚度软化。双向激振下，随着初始剪应力的增加，刚度有所提高。并在试验的基础上建立了双向循环荷载作用下饱和软黏土的刚度软化模型。以该软化模型作为Masing准则的放大系数对双向激振下土体的应力－应变关系进行了描述，得到了与实测较吻合的结果，同时也验证了本文软化模型的准确性。     

预压作用下重塑软土蠕变特性试验研究

杭州地区滨海软黏土具有含水量高、强度低和压缩性高等特点，研究其固结蠕变特性对保证构筑物地基稳定具有重要意义。利用GDSAOS全自动固结仪对杭州重塑软黏土展开了一维固结蠕变试验，分析前期预压对土体蠕变特性的影响。试验结果表明：不同加荷比或不同预压条件下，土体蠕变变形量均随加载而逐渐减小；应变与孔隙比时程曲线具有类似发展规律，在应力施加100 min后主固结基本完成，进入次固结阶段；次固结系数与固结压力、预压条件和加荷比均有关，加荷比越小，次固结系数在后期加载中的增长越明显；在相同加载模式下，预压荷载越大，次固结系数在分级加载前期的值越小。这表明可通过施加预压荷载增大土体的固结度，以提高实际工程中软土地基的稳定性。     

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。     

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和,控制施工期坝体内孔隙水压力,有利于对大坝的应力变形控制。     

华北平原卸荷深层土体变形特性

利用压缩试验,对在华北平原地区199～479m深处所取的深层砂土、粉土、黏土土样进行取样后卸荷的变形特性进行了研究。结果表明,荷载1 200kPa和3 200kPa,199～439m土样变形量分别在0.43～1.386mm和0.725～1.896mm间;不同岩性土变形量砂土>黏土>粉土,黏土回弹最强。变形过程分析发现,砂土变形压缩初期主要为孔隙压缩,后期主要为颗粒磨损;黏土变形为颗粒相对移动和破损交互作用结果;粉土变形主要为孔隙压缩。     

面板堆石坝软质砂岩主堆料工程特性研究

软岩料筑坝与传统硬岩料筑坝存在较大的工程差异性,通过室内物理力学试验,对软质砂岩筑坝料的级配、压实性、渗透性、压缩性、强度及应力应变特性进行了测试分析,成果对于软岩堆石坝的设计与施工具有重要的指导意义。     

考虑塑性发展系数的简化软土基坑回弹变形预测

为了解决现有的基坑回弹变形计算方法所需参数较多、计算过程较为繁琐、工程应用上受到限制等问题,利用孔隙比和压缩变形量的关系推导出塑性发展系数β的表达式,根据卸荷比R对回弹变形量的影响,估算坑底回弹土层的计算深度,且忽略深大基坑中央土体应力分布的空间效应和坑底中部土体在开挖前及开挖后均为均匀的自重应力场,建立一种基于塑性发展系数β的回弹量估算方法。利用该法对上海市某挖深17.9 m的深大基坑中部回弹量进行估算,并与回弹实际监测值作比较,结果表明,可以用该方法估算回弹量;同时,分析了该方法的工程应用可靠性,并对预测效果修正提出了相应的建议。     

膨胀岩渠坡不同处理措施压实效果研究

将开挖的膨胀岩作为回填料是南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡处理措施中的大胆尝试。比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下,土工格栅＋泥灰岩开挖料、换填黏性土料、土工袋＋泥灰岩开挖料等三种不同处理措施的压实效果。研究表明,开挖出来的泥灰岩膨胀岩用作回填材料时,压实度宜控制在90%左右,并根据不同处理措施现场碾压的压实效果,提出了相应处理措施的施工碾压参数及施工质量控制标准建议值。     

重力式码头抛石基床压缩特性和变形参数试验研究

通过对重力式码头抛石基床的块石体进行原型尺度的压缩试验,研究其压缩特性和变形参数。在钢料筒中随机抛填10～80 kg块石,分级施加压力荷载,观测块石的破碎现象,测试块石体的荷载-压缩量曲线及钢料筒的环向应变,结合有限元分析,得到块石体的应力-应变曲线及变形参数。对5组不同初始孔隙比和级配的块石体试样进行了往复加卸载的压缩试验,结合试验现象和测试数据,分析了块石体的颗粒破碎特性、压缩特性和孔隙比变化特性。块石体的泊松比参数介于0.2～0.3之间,其压缩模量参数与加载次数有关,可分为一次加载、二次加载和多次加载的三个压缩模量参数。重力式码头抛石基床中块石体的应力-应变曲线可以以不同加载次数的历史最大应力为分段点,分段选取对应的压缩模量参数来分段线性表达。     

双层超固结软黏土地基一维非线性固结分析

本文通过引入固结土层孔隙比与固结压力和渗透系数之间的非线性经验模型，建立双层超固结饱和软黏土地基非线性固结控制方程，并基于半解析法，编制了相应的计算程序。利用该程序，针对不同排水条件、变荷载、自重应力沿深度实际分布等条件分析双层超固结饱和软黏土地基一维非线性固结性状。计算结果表明，双层超固结软黏土地基比正常固结软黏土地基沉降小、固结发展快。荷载的大小、上下土层先期固结压力、土体压缩性和渗透性的变化等对双层地基的固结性状均有明显影响。     

北疆某工程膨胀土的力学特性及微观机制试验研究

北疆某工程穿越膨胀土区域,自运行以来发生多次滑动破坏,为深入探讨其破坏机理,通过对膨胀土进行室内直剪、压缩、渗透及扫描电镜试验,从宏观角度分析其力学特性,微观上揭示其物理机制。宏观分析表明:随含水率增加,黏聚力降低,内摩擦角呈先增后减趋势,在最优含水率时达到峰值;随干密度增加,黏聚力增加,内摩擦角呈逐步增大的趋势;随含水率增加,稳定孔隙比呈下降趋势,表明土体的压缩性增强;随干密度增加,初始孔隙比减小,稳定孔隙比趋于定值。电镜扫描结果显示:随固结压力增加,土体的结构类型由絮凝结构逐渐向紊流和层流状结构演化,孔隙数量与大小均下降,颗粒聚集效应明显,膨胀土压缩性降低;膨胀土在低固结压力下渗透性较强,在较高压力（200~1 600 kPa）下较小,渗透系数量级为10?6~10?8,与孔隙比呈正相关,可用幂函数的形式表达;随固结压力增加,松散堆积结构转变为紧密结合的层流状结构,孔隙面积减少,渗透系数显著降低。