单剪与常规三轴条件下土石混合体强度特性差异

开展土石混合体的大型叠环式单剪试验与大型三轴试验，根据颗粒材料及砂土的单剪试验规律分析单剪试样应力状态，探讨两种试验条件下土石混合体的强度特性差异。结果表明：(1)对应相同小主应力，试样在单剪过程中的大主应力率水平更低、变化范围更小，主应力比峰值更低，对应极限应力摩尔圆更小；(2)单剪条件下的割线剪切模量各向异性，其中水平向割线剪切模量在剪切过程中恒低于三轴条件下的割线剪切模量，但差值随主应力轴与主应变轴间的非共轴度减小而减小；(3)对于采用试料，单剪条件下的摩尔-库仑抗剪强度指标值显著低于三轴条件下的值，其中内摩擦角低约9.5%。初步研究认为，单剪过程中的主应力轴旋转以及非共轴性是造成土石混合体2种试验强度特性差异的重要原因。     

冻融循环下饱和含黏粒粉砂动力学参数试验

为研究寒区饱和含黏粒粉砂的动力学特性,对松花江河漫滩饱和含黏粒粉砂土进行循环三轴试验,分析冻融循环、动应力幅值、有效围压、荷载频率等环境因素对饱和粉砂土动剪切模量与阻尼比的影响。结果表明:冻融循环对饱和粉砂土动剪切模量与阻尼比影响显著,表现为在不同冻融次数区间内两者不单一变化;未冻融饱和粉砂土动剪切模量随动应力幅值、有效围压、荷载频率的增大而增大,而阻尼比随动应力幅值、有效围压、荷载频率的增大而减小。并进一步提出了可预测该种土不同工况下动剪切模量与阻尼比的经验公式。研究成果可以为粉砂土在路基工程中的稳定性与安全性设计提供参考。     

初始主应力方向对饱和中密砂动力特性影响的试验研究

利用空心圆柱扭剪仪,以相对密度为50%的饱和中密砂为研究对象,在不同初始主应力方向角的固结条件下,进行了能够模拟海洋波浪荷载作用下主应力轴连续旋转的循环耦合剪切试验。通过试验着重探讨了初始主应力方向对砂土的动强度、孔隙水压力增长特性和残余应变发展的影响,并建立了孔隙水压力和残余应变随相对有效广义偏应力比的增长模式。试验研究表明:在振动过程中主应力轴连续旋转的条件下,初始主应力方向对砂土的动强度有显著的影响,当初始主应力方向角从0°增大到90°,土体的动强度降低可达30%左右。     

动主应力轴连续旋转下砂土的动强度

本文介绍用双向振动的动力扭剪仪模拟海洋波浪的中载形式，通过系统试验和对动主应力轴旋转和常规动扭剪试验结果的对比表明，考虑动主应力轴旋转，砂土的动强度将降低１５％左右。     

中主应力系数及应力路径对砂土剪切特性影响的真三轴试验研究

针对福建标准砂,进行了系列真三轴排水剪切试验,重点探讨了应力路径、中主应力系数对砂土应力-应变关系、广义剪应力比-应变关系及抗剪强度指标的影响,并利用试验实测的三轴拉伸和压缩条件下的内摩擦角及不同中应力系数条件下的强度实测值,验证了岩土材料非线性统一强度模型在π平面上的强度包线。试验结果表明,应力路径完全相同的情况下,砂土的抗剪强度q和广义剪应力比q/p随中主应力系数的增大而减小,强度指标?随中主应力系数的增大而增加;中主应力系数越大,砂土的剪胀特性越明显;不同应力路径对砂土应力-应变关系影响很大,但对应力比-应变关系及抗剪强度指标?的影响相对较小;岩土材料非线性统一强度模型能够很好地描述砂土的非线性强度特性。     

不同应力条件下砂土动模量特性的试验对比研究

利用新研制的三轴—扭剪多功能剪切仪分别进行了竖向与扭转双向耦合剪切振动、振动三轴和振动扭剪等3种试验，采用内置于三轴室的轴力及扭矩双出力传感器和非接触式微小位移传感器测量荷载与位移，着重研究了均等固结条件下福建标准砂的动模量特性。试验结果表明：动力双向耦合试验在扭转方向和竖向的动模量与应变之间的变化规律分别与相同条件下的动扭剪、动三轴试验结果一致；归一化动模量与按照参考应变归一化后的应变比之间的关系不再依赖于初始固结压力、密度及应力路径；动三轴试验与动扭剪试验所得到的最大动剪切模量与初始固结应力之间的关系基本一致，与此相比，由动力耦合试验中扭转向振动分量所得到的结果偏高，由动力耦合试验中竖向振动分量所得到的结果又稍低。     

砂土的共振柱试验与液化剪应力

共振柱试验是测试土动力变形特性的一种室内试验,用实心的或空心的圆柱试样,在三轴仪压力室的压力下施加不同频率的竖向或扭转的稳态激震力,测定其一阶共振频率,根据试样的共振频率,几何形状和两端的约束条件,计算出压缩波或剪切波的波速,再按弹性波速度与介质模量和密度的关系,推算出试样的动弹性模量E或动剪切模量G,共振柱试验的应变范围是从10~(-6)至10~(-3),不能用于确定大应变时的动弹性模量或剪切模量,也不能用于测定砂土的液化剪应力,在大应变的情况下必须用周期加荷的三轴试验或单剪试验。共振柱试验由于应变的幅值小,安装一次试样可以在几种不同的固     

不同冲击频率与中主应力下细砂力学响应研究

使用SPAX-2000改进型真三轴试验系统对饱和细砂进行循环冲击动力固结试验,研究不同固结条件、不同冲击荷载作用频率与不同中主应力作用下细砂应力-应变关系等力学响应;并结合三轴剪切试验,分析对比了不同条件下冲击荷载作用后试样强度的变化特征。试验结果表明：中主应力增大,试样在冲击荷载的作用下更容易趋于密实,抗剪强度得到较大的提高;频率降低,在中主应力较小时动力固结后试样抗剪强度有明显的提高,而在中主应力较大时试样抗剪强度没有太大变化;表明了中主应力和冲击荷载频率是影响试样动力固结效果的重要因素。     

一台多用途的体变测量及控制系统

研制了一台多用途的体变测量及控制系统，这台设子可以与空心圆柱扭剪仪、静动三轴仪等多种试验设备相结合，既可用于测量饱和砂土完全排水试验中的体变，也可用于消除饱和砂土完全不排水试验中的橡皮膜嵌入效应。     

细粒含量对饱和砂土液化特性的影响

通过对原状土样进行共振柱和动三轴试验,排除扰动样对原状土体结构性的破坏,研究不同细粒含量对饱和砂土动剪切模量和液化强度的影响。研究结果表明,在细粒含量小于30％时,由于细颗粒赋存于砂颗粒骨架形成的孔隙中,在砂颗粒之间起到类似于“滚珠”的作用,使得饱和砂土的抗液化强度随细颗粒的增加而降低。大于30％时,细颗粒逐渐占据砂颗粒形成的孔隙因而起着土体骨架的作用,并和砂颗粒一起承担由循环荷载引起的剪切变形,表现为抗液化强度随细粒含量的增加而升高。     

细粒含量对饱和砂土液化特性的影响

通过对原状土样进行共振柱和动三轴试验，排除扰动样对原状土体结构性的破坏，研究不同细粒含量对饱和砂土动剪切模量和液化强度的影响。研究结果表明，在细粒含量小于30%时，由于细颗粒赋存于砂颗粒骨架形成的孔隙中，在砂颗粒之间起到类似于“滚珠”的作用，使得饱和砂土的抗液化强度随细颗粒的增加而降低。大于30%时，细颗粒逐渐占据砂颗粒形成的孔隙而起着土体骨架的作用，并和砂颗粒一起承担由循环荷载引起的剪切变形，表现为抗液化强度随细粒含量的增大而增大。     

一台多用途的体变测量及控制系统

研制了一台多用途的体变测量及控制系统，这台设备可以与空间圆柱扭剪仪、静动三轴仪等多种试验设备相结合，既可用于测量饱和砂土完全排水试验中的体变，也可用于消除饮和砂土完全不排水试验中的橡皮膜嵌入效应。     

K0应力条件下砂土小应变剪切模量研究

利用带弯曲元波速测试的三轴仪对不同密实度下饱和丰浦砂进行了侧向静止土压力系数K₀固结试验,旨在得出丰浦砂在不同密实度下K₀值,并通过弯曲元波速测试计算K₀固结条件下饱和砂的小应变剪切模量。研究表明:随着砂土密实度的增加,K₀变小。同时,确定了K₀固结下砂土的小应变剪切模量G₀随有效围压和密实度的变化,并确定了G₀预测公式中的参数A和n的值。基于试验成果,进一步尝试建立了丰浦砂K₀系数和其小应变剪切模量G₀的关系。     

波浪荷载作用下饱和珊瑚砂动强度特性研究

分析了ＨＣＡ－１００空心圆柱扭剪仪加载限制条件,选择了符合实际波浪荷载作用的广义圆形应力路径实现方法和加载公式;利用空心圆柱扭剪仪模拟不同频率波浪荷载的广义圆形应力路径,研究了波浪荷载的加载频率和珊瑚砂相对密实度对饱和珊瑚砂动强度的影响规律。研究结果表明:广义圆形应力路径能够较好的模拟波浪荷载;试样破坏所需荷载循环次数随波浪荷载加载频率增加而增加,在低偏应力比条件下更为明显;相同加载频率下,饱和珊瑚砂动强度随破坏循环次数增加而减小;波浪荷载作用下饱和珊瑚砂动强度随荷载加载频率和珊瑚砂相对密实度增大而逐渐增大。根据不同荷载加载频率下饱和珊瑚砂对应的偏应力比与初始荷载加载频率为０．１Ｈｚ时的偏应力比之间的关系,建立了考虑荷载加载频率的饱和珊瑚砂动强度经验公式。     

振动频率对饱和松砂动力特性影响试验研究

利用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪,在均压固结条件下对福建标准砂进行了不同振动频率的循环三轴试验,研究了振动频率对其动力特性的影响。研究表明:在围压相同且均压固结条件下,饱和松砂的动强度随着振动频率的增大而增大;达到同一峰值孔压的水平,振动频率越高,所需要的振次越多;对应于相同的轴向动应力,动轴向应变随着振动频率的增加,达到5%的应变所需的振次增多,动轴向应变与动孔压的发展不是一致的。振动频率越高,达到液化所需要的振动时间急剧减少,较高频率比较低频率的动荷载作用更能迅速地使饱和砂土达到某一变形、孔压和强度发挥水平,也使饱和砂土产生液化的可能性显著增大。     

相对密度和固结应力比对饱和含细砾砂土动强度的影响

采用TAJ-20振动三轴仪对饱和含细砾砂土进行了不同相对密度、不同固结应力比下的循坏振动三轴试验,研究这两个因素对饱和含细砾砂土的动强度影响。试验结果表明:相对密度对饱和含细砾砂土的动强度影响较为显著。随着相对密度的增大,饱和含细砾砂土的动强度也在不断增大,但增大的幅度有限。固结应力比对饱和含细砾砂土动强度的影响很显著。随着固结应力比的增大,饱和含细砾砂土的动强度也在不断增大。在相对密度或固结应力比下,动强度和振动周次在半对数坐标上成线性关系。     

初始剪应力和相位差对饱和砂土动力特性的影响

自然边坡存在初始剪应力,地震波双向振动存在相位差,两者对边坡砂土的动力特性都有影响。利用GCTS双向动三轴测试系统实现对初始剪应力和相位差的控制,研究了饱和砂土动剪切模量和阻尼比的变化规律。结果表明:在一定范围内,随着初始剪应力和相位差的增大,土体趋向于更稳定的状态,变形幅值减小,最大动剪切模量增大,最大增幅达125%;初始剪应力对阻尼比有放大效应,但相位差对其影响较为复杂;两者的耦合作用对最大动剪切模量的影响是比较显著的,根据试验结果得到了该条件下的最大动剪切模量经验预测公式。     

循环扭剪试验中饱和砂土的某些动力特性

本文用国内研制的首台循环扭剪三轴仪研究了饱和砂的动强度和液化的特性，围绕着模拟现场地震时土体应力条件，系统地进行了等压无预剪固结，等压有预剪固结和偏压无预剪固结的不排水循环扭剪试验，并将扭剪试验与一些相应动三轴试验结果作了比较，根据循环扭剪的试验结果，文中给出了一个孔压增长的概化模式。     

常体积振动单剪仪的研制与试用

本文指出了用振动单剪仪进行不排水试验存在的一些问题,分析了叠环式剪切盒的缺陷,详细介绍了我们研制的常体积振动单剪仪.该单剪仪为电磁激振式,有一特殊的静力加荷系统,以加筋乳胶膜作为剪切盒.它不仅具有普通的振动单剪仪的一切功能,还可以用来进行螺母加载或砝码加载常体积试验,可在?肖除了孔压的情况下测定土的不排水动力特性,从而克服了不排水试验存在的问题.本文还给出了饱和砂样的不排水、砝码加载常体积、螺母加载常体积振动液化试验,及干砂样的螺母加载常体积振动液化试验的结果,并进行了分析比较,表明常体积液化试验基本上不受试样饱和度的影响,甚至可用干砂样测试砂的振动液化特性,具有迅速简便的优点. 一、引言 1976年唐山地震后,国内对砂土液化的研究更加重视起来.在我国,振动三轴仪是室内研究砂土液化最早使用的仪器,并积累了不少经验和资料.然而动三轴试验对现场     

残坡积土动力特性的试验研究

利用动单剪仪研究某地震滑坡地区残坡积土的动力强度特性,针对残坡积土进行了不同固结压力、不同干密度、不同振动频率下的动单剪试验。结果表明:在振动荷载作用下,饱和和非饱和残坡积土动剪应力－动剪应变关系呈双曲线型,动荷载频率越大、震动持续时间越长、产生的动应变越大;动剪切模量随动剪应变的增加而减小,阻尼比随着动剪应变的增加而增大;固结围压、干密度和振动频率对残坡积土的最大动剪切模量有显著影响;非饱和残坡积土的动剪模量和最大动剪模量较饱和土大,阻尼比较饱和土小。试验结果为该地震滑坡地区稳定性评价提供了相关参数,为动力作用下残坡积土变形机制和动本构模型的分析提供了必要的理论基础。