狗尾草对加筋土坯力学性能的影响

目的 研究狗尾草作为加筋材料对制作的土坯抗压强度、抗剪强度和抗折强度等力学性能的影响.方法 将不同长度,不同掺量的狗尾草作为加筋材料加入到生土中,制作成相应的土坯,通过测试其抗压、抗剪和抗折强度,研究加筋材料的长度和掺量对土坯力学性能的影响.结果 狗尾草的长度和掺量对土坯抗压强度影响不显著;对狗尾草长度为3～5 cm和5～7 cm的土坯,当狗尾草加筋率在0.5%时,土坯试件抗剪强度达到最大值,分别为42.9 kPa和49.1 kPa,狗尾草长度为7～10 cm的土坯,加筋率在0.5%时,试件抗剪强度达到最大为58.9 kPa;3个加筋长度段的土坯试件抗折强度均随加筋量的增加而增大,当加筋率达到0.7%时,抗折强度达到最大值,分别为56.3 kPa,57.8 kPa和58.9 kPa.结论 加筋草的长度和质量对土坯抗压强度影响不显著,但可以较大程度的提高土坯的抗剪和抗折强度,改善土坯的力学性能.     

球型静力触探仪贯入双层土的困土效应

为研究各种几何类型的球型静力触探仪在双层黏土地基中的贯入特性,采用改进的RITSS(remeshing and interpolation technique with small strain)大变形有限元方法对贯入过程进行数值模拟,研究土体流动特性和贯入阻力变化规律。利用理论解和试验结果验证模型的有效性,通过参数分析探讨上层土厚度、土体强度、球土间摩擦因数和杆轴投影面与球截面面积比等因素对贯入特性的影响。结果表明,球型静力触探仪贯入上硬下软双层黏土地基时存在困土现象(即上层硬土陷于探头底端并被带入下层土)。困土尺寸是影响其困土效应的关键因素。研究发现,困土尺寸随下层土与上层土不排水抗剪强度比的减小而增大,随球土间摩擦因数的增大而增大,杆轴面积比对贯入特性有一定的影响,但是相对摩擦因数和土体强度比影响较小,与上层土厚度和下层土不排水抗剪强度无关。困土厚度变化为0～0.20D、困土宽度变化为0～0.50D。困土效应增大下层软土贯入阻力,导致不排水抗剪强度计算值偏大。基于影响因素量化分析,提出考虑土体强度特性、杆轴比和摩擦因数因素的困土效应修正公式,得到更为准确的下层软土不排水抗剪强度值。     

EPS颗粒整体集合的直剪试验研究

为研究聚苯乙烯泡沫颗粒整体集合的抗剪强度特性,通过直剪试验,针对粒径为1、3及5 mm的泡沫颗粒,测定了不同法向应力条件下剪应力与剪切位移之间的关系,分析了颗粒粒径及压缩性对抗剪强度的作用影响。结果表明:随着粒径的增加,EPS颗粒整体集合的抗剪强度逐渐降低;当EPS颗粒粒径由1 mm增加至5 mm时,其整体的内聚力由8.1 kPa减小至2.75 kPa,内摩擦角也随之减小,其原因在于EPS颗粒整体集合的压缩量随粒径的增加而增大。     

银川滨河路粉土力学性能试验研究

为研究围压和含盐渍对银川滨河路粉土力学特性的影响,采用英国GDS公司生产的空心圆柱扭剪仪(HCA)在100,200,300 kPa围压下进行三轴固结排水剪切试验。结果表明:粉土的应力应变关系曲线属于弱软化型,并有剪胀现象发生;随着围压增大,粉土的抗剪强度增大,剪胀趋势减弱;随着盐分含量的增加,粉土的抗剪强度增大,剪胀趋势增加。由此可见,围压和盐分对粉土的抗剪强度均有明显的影响,围压的增加,有利于增加土体抗剪强度,而盐分含量升高会使得粉土更加容易发生剪胀吸水,不利于地基的安全。     

泄流过程中折板型竖井水气两相流动特性研究

折板型竖井在泄流过程中具有复杂的水气两相流动特性,为此本文开展了1:25水力模型试验,并采用Realizable k-ε模型和VOF法对18种体型竖井进行了数值模拟,研究折板型竖井内部流态、流速、气压、壁面压强等变化规律。结果表明：竖井内“空穴区”的形成原因一方面是因为内部空气达到压缩极限而形成,另一方面是由于水流卷吸作用导致竖井湿区为负压而产生；大入流量时流速在竖井内呈现出“中部小、两头大”的分布规律,小入流量时流速沿竖井深度方向逐渐减小；当竖井盖板密封时,顶部压强介于-0.96～2.46kPa之间,当盖板孔径大于4cm时竖井顶部压强基本为0；竖井壁面压强随着竖井高度的降低而增大,竖井上、中、下折板的壁面最大压强分别为42.25kPa、21.5kPa和16.75kPa。研究成果对深隧排水系统折板型竖井设计理论与安全运营提供了重要参考价值。     

最大干密度条件下散体岩石物料的抗剪特性

为探讨最大干密度条件下矿山排土场散体岩石物料的抗剪特性,采用室内直剪试验对散体岩石物料的最大干密度及其抗剪特性进行研究。结果表明:粗颗粒含量为60%～70%时,散体岩石物料的干密度达到最大,其最优含水率呈现最小值;在最大干密度状态下散体岩石物料的"结构性"和"摩擦性"得到增强,其抗剪强度参数较天然状态c值增长14%～115%,φ值增长53%～72%;最大干密度状态下,散体岩石物料剪切过程整体上可分为启动、发展、破坏3个阶段,剪切曲线呈现应变硬化特性;试样在剪切启动阶段剪缩,发展阶段由剪缩逐渐转化为剪胀,破坏阶段剪胀效应增强。研究结果可为掌握排土场散体岩石物料的抗剪特性提供参考。     

剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度影响的试验研究

通过自行研制的大型恒刚度桩土界面直剪仪,进行6种剪切速率的黏性土混凝土界面剪切试验,探讨剪切速率对黏性土混凝土界面抗剪强度的影响规律。结果表明：在黏性土混凝土界面,超孔隙水压力随着剪切速率的提高而增大;法向应力和剪切速率通过影响超孔隙水压力大小,决定黏性土混凝土界面剪切峰值强度和剪切破坏位移的大小;剪应力剪切位移关系曲线由基本一致变化到一定范围内产生偏离,且法向应力和剪切速率越大偏离越显著,并出现明显的应变软化现象;剪切速率从0.4 mm/min增加至5.0 mm/min,黏性土混凝土界面抗剪强度减小幅度增大,摩擦系数减小0.1,有效黏着力的变化介于0.81~5.93 kPa之间。     

昆明击实红土的抗剪强度特性研究

以昆明红土为研究对象,考虑含水率和击实功的影响,通过击实试验和直剪试验研究昆明红土的击实特性和抗剪强度特性.结果表明:随击数增大,红土呈现出最大干密度提高、最优含水率减小的击实特征;过分偏干或偏湿状态,击数的增大反而减小了干密度,不利于红土的击实.击实红土的抗剪强度特征表现为,随含水率增大,偏干红土的抗剪强度和黏聚力增大,偏湿红土的抗剪强度和黏聚力减小;随击数增大,红土的抗剪强度增大,偏松状态黏聚力增大,偏密状态黏聚力减小;低于最优含水3%~5%和25击左右,红土的抗剪强度和黏聚力能够达到极大值;红土的内摩擦角随含水率的增大而减小,随击数的增大而增大.实际红土回填采用室内轻型击实试验结果时,应注意控制红土的含水和击实功,以保证红土回填的质量.     

土与结构物的接触特性研究

土与结构的接触特性受土的类型、密实度、含水量等许多因素的影响,为研究株洲地区典型红土与混凝土结构物的接触特性,设计了9种不同含水量和密实度的土样,并对每种土样分别加上50 kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa 4级不同的法向应力,进行改进的直剪试验.试验数据表明:土与混凝土块接触面抗剪强度随土体密实度的增大而增大,随土体含水率的增大而减小;界面粘聚力随土体含水量的增大先增大后迅速减小,在塑性状态含水量附近时达到峰值.     

冀北地区原状土与重塑土的抗剪强度对比研究

为研究冀北地区原状土与重塑土的抗剪强度特性,对不同法向应力作用下的原状土与重塑土进行了饱和快剪试验和饱和固结快剪试验,分析了原状土与重塑土应力-应变曲线及抗剪强度-法向应力曲线。结果表明：饱和快剪试验中,原状土与重塑土在低于200 kPa的法向应力下具有应变软化的特性,而在高于200 kPa的法向应力下具有应变硬化的特性;饱和固结快剪试验中,原状土在不同法向应力下具有应变软化的特性,重塑土应力-应变变化特征与饱和快剪试验一致。在应变软化状态下,重塑土峰值强度对应的剪切位移小于原状土峰值强度对应的剪切位移。在应变硬化状态下,随着剪切位移的增加,重塑土的剪切应力增加速率高于原状土。在不同法向应力作用下,重塑土的抗剪强度基本低于原状土,其黏聚力c的最大降幅为33.8%,内摩擦角φ的最大降幅为22.0%。     

尾矿土物理力学性质指标的相互关系

目的正确有效地确定尾矿土的抗剪强度,以保证尾矿库工程的稳定性．方法通过现场取样,然后在试验室进行土的物理及力学指标试验,研究尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土的含水率与孔隙比之间的关系以及含水率、孔隙比、干密度与抗剪强度指标之间的关系．结果随着含水率的增大,尾粉砂的孔隙比减小,尾粉土与尾粉质黏土的孔隙比增大;尾粉砂、尾粉土和尾粉质黏土的含水率与抗剪强度指标呈非线性关系;孔隙比、干密度与抗剪强度指标呈线性关系：随着孔隙比的增大,黏聚力与内摩擦角减小;随着干密度的增大,黏聚力与内摩擦角均增大．结论尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土的物理指标与抗剪强度指标之间存在相关性,在明确物理指标的情况下可以推断出相应的抗剪强度指标范围．     

沥青混合料抗剪强度参数影响因素分析研究

山区高速公路陡坡路段由于沥青路面抗剪强度不足易导致推移、拥包、车辙等早期病害。通过影响沥青混合料抗剪强度参数的因素进行试验分析,考虑不同沥青混合料级配、沥青类型、集料类型以及沥青用量对抗剪强度参数的影响。试验结果表明:沥青是影响最大抗剪强度的主要因素,最大抗剪强度随着沥青当量软化点增加比例而增加;集料特性对混合料的内摩阻角影响显著;在最佳沥青用量附近,混合料的最大抗剪强度达到最大值;可采用1 mm/min的加载速率进行沥青混合料抗剪强度验算。     

微型贯入仪测定界限含水量试验研究

本文依据重塑粘性土的界限含水量与对应的等效抗剪强度之间的关系,使用微型贯入仪测定粘性土体的界限含水量。这种实验方法操作简便、精高度、所定义的界限含水量概念更加清晰。     

含水率对非饱和砂土抗剪强度影响试验研究

为深入研究含水率对非饱和砂土抗剪强度影响,运用DHJ50-2型叠环式剪切试验机,对相同干密度下的6种不同含水率的砂土进行直剪试验,结果表明:(1)砂土含水率变化造成土中基质吸力的变化,从而影响土的黏聚力;(2)砂土在低竖向荷载(100 kPa)作用下,适宜的含水率(8%)有助于提高土体的抗剪强度;砂土黏聚力最小时(37.10 kPa)试样产生最大的剪变形量(-2.32 mm);(3)砂土在高竖向荷载(400 kPa)作用下,含水率增加降低土的内摩擦角,含水率超过6%后对内摩擦角不再产生影响;内摩擦角最大时(39.68°),试样剪缩变形量最小(0.26 mm)。     

含表面裂缝的半刚性基层路面的抗剪性能分析

目的 为了研究路面结构的抗剪能力与面层厚度及基层模量之间的关系．方法 基于有限元法计算得到裂尖的位移场，进而计算出应力强度因子，分析了裂尖应力强度因子随基层模量、面层厚度变化的变化规律．结果 当面层厚度在8～18cm之间变化时，裂尖的Ⅱ型裂纹应力强度因子先增大后减小，说明不能单纯的靠增加路面厚度来增强路面的抗剪能力；虽然增加基层模量可以提高路面的整体强度，但同时应力强度因子也变大，从而会降低面层的抗剪能力．结论 当基层模量变大时，应力强度因子也变大，虽然增加基层模量可以提高路面的整体强度，但同时也会影响到路面的抗剪能力，所以在保证路面整体强度的基础上适当柔化基层是必要的．     

级配和含水量对赣南红土抗剪强度特性影响的试验研究

以赣南红土为研究对象,运用直剪试验和库伦强度理论,试验研究了含水量、粒径和颗粒级配对红土强度特性的影响。研究结果表明:粒径为0～0.5 mm时,随着粒径增大,颗粒形成的团聚体稳定性增强,红土液限和塑限快速减小;粒径为0.5～2 mm时,随着粒径增大,团聚体稳定性略有减弱,红土液限和塑限缓慢减小并趋于稳定;当含水率为18%,红土黏聚力达到最大值;颗粒级配对红土强度参数影响非常大,当法向应力不超过200 kPa时,红土抗剪强度主要受细颗粒含量的影响,而大于300 kPa时则主要受粗颗粒含量影响。     

黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构

滑带土抗剪强度取值及微观结构特性对于边坡稳定及防治具有重要意义。以陕西延安地区二庄科滑坡为研究对象,通过剪切试验、扫描电镜及X射线衍射仪等,对典型黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构进行研究;通过剪切试验得到不同含水率、不同干密度条件下滑带土的抗剪强度参数及其与含水率、干密度之间的相关性函数;通过研究其微观结构及矿物成分,分析了不同干密度、不同垂直压力条件下的土样微观结构。结果表明:随着含水率的减小和干密度的增加,土样的抗剪强度参数均有所提高;黏聚力与含水率呈负指数关系,内摩擦角与含水率呈负线性关系,黏聚力、内摩擦角分别与干密度呈正线性关系;随着垂直压力的增大,孔隙离散指数增大,颗粒离散指数、孔隙(颗粒)平均形态系数、孔隙(颗粒)定向概率熵及孔隙(颗粒)定向分维数均减小;随着干密度的增大,颗粒定向概率熵及颗粒定向分维数均增大。     

重塑非饱和粉质黏土抗剪强度特性试验研究

含水率对非饱和土的抗剪强度有很大影响,因此研究含水率与非饱和土抗剪强度之间的关系,具有重要的工程意义.以粉质黏土为研究对象,通过直剪和基质吸力试验,研究含水率对抗剪强度及内摩擦角和黏聚力的影响.结果表明:随着基质吸力的增大,非饱和土的抗剪强度不断增大,说明基质吸力对抗剪强度有较大贡献;随着含水率增大,土的内摩擦角减小;在含水率较小时,黏聚力增大,当含水率增加到一定值时,土的黏聚力急剧下降.     

不同注浆工况对砂土-混凝土接触面剪切特性影响

为研究后注浆对土与结构物接触面力学特性的影响,采用自主研发的注浆装置和可注浆的大型直剪仪,通过3种注浆压力、3种注浆量和4种荷载工况下的共计22组后注浆砂土-混凝土接触面大型直剪试验,分析不同注浆工况和荷载工况对砂土-混凝土接触面剪切力学特性、剪胀(缩)性以及强度参数等的影响.结果表明:在注浆压力和法向应力一定的情况下,接触面峰值剪切应力随着注浆量的增大而增大,但随着法向应力的增大,增加注浆量对接触面力学特性的改善效果逐渐减弱;在注浆量和法向应力一定的情况下,注浆压力较低时,接触面峰值剪切应力变化不大,当注浆压力达到一定值,其对接触面峰值剪切应力提高效果较为明显;不同注浆和荷载工况下接触面抗剪强度增强系数介于1.1～2.0;浆液主要通过提高接触面等效黏聚力改善接触面力学特性,等效内摩擦角近似与未注浆接触面一致;接触面在未注浆工况下均发生剪缩,且最大剪缩量随着法向应力的增大而增大;后注浆能够转变较低法向应力下的接触面剪胀(缩)性;同一法向应力下,接触面最大剪胀量均随着注浆压力和注浆量的增大而增大,而最大剪缩量则随着注浆压力和注浆量的增大而减小.     

尺寸效应对结构面抗剪强度影响研究

岩体中存在的结构面对岩体的物理力学性质有着重要的影响,而尺寸效应是结构面的物理力学性质的重要影响因素。为研究尺寸效应对岩体结构面强度与变形的影响,对岩芯岩样进行扫描,根据数据建立模型,对不同尺寸岩样进行直剪试验的数值模拟,同时进行法向应力下的直剪试验,对结构面在剪切应力作用下的抗剪强度曲线以及不同尺寸结构面的剪切特性进行深入研究,得出结构面抗剪强度与结构面尺寸之间的关系,并建立抗剪强度经验公式。结果表明:随着结构面尺寸的增大,结构面抗剪强度也随之增大,当达到一定尺寸后,抗剪强度开始稳定,定义此临界尺寸为表征单元面,在确定结构面抗剪强度时,结构面尺寸不得低于表征单元面面积, 本文中岩样表征单元面面积为0.384 8 m2。