不同应力路径下红黏土的力学特性与含水率的变化规律试验研究

针对实际工程中不同部位土体所经历的应力路径不同的问题,以研究不同含水率、不同应力路径下贵州红黏土的力学特性为目的,选取实际工程中典型的三种应力路径,设计了采用K_0固结方式的不同含水率的三轴固结不排水试验。结果表明:不同的含水率及不同的应力路径对贵州红黏土的力学特性有很大的影响,红黏土的水敏性及对应力路径的敏感性都与其自身的结构性有很大关系;含水率及应力路径对红黏土抗剪强度指标的影响主要都表现在对黏聚力的影响上,而对内摩擦角的影响较小;坚硬、硬塑状态的红黏土在卸荷状态下达到抗剪强度峰值时的变形值最小,而含水率较高的红黏土在卸荷状态下的抗剪强度最差,在实际工程中该部分往往是发生变形破坏的突破点,应重点加强对该部分土体的加固与治理。研究成果对今后红黏土基坑的支护设计与计算及相关的数值模拟等具有参考价值。     

不同应力路径下饱和粉土强度与变形特性试验研究

为了模拟地下工程施工过程中不同位置处受扰动土体实际的应力和变形状态,探讨不同应力路径条件下土体的强度和变形破坏特性,共进行了4组试验,分别为常规三轴压缩试验、等 P 压缩试验、等压固结减压压缩试验和偏压固结减压压缩试验。试验结果表明在不同的剪切路径下土体表现出不同的强度与变形特征,即在常规压缩条件下强度最高,减压压缩条件下的强度最低。而且,常规三轴压缩、等P压缩和减压压缩这3种剪切方式下土体均没有出现应变软化现象。试验结果所揭示的规律可为现场施工提供科学有益的指导。     

干湿循环条件下干燥应力历史对粉质黏土饱和力学特性的影响

以大连地区典型粉质黏土为研究对象,对经历不同干燥应力历史的粉质黏土试样在饱和条件下进行了固结不排水三轴剪切试验。通过对各组试样固结不排水剪切试验的应力-应变关系、孔隙水压力和有效应力路径等试验结果的对比分析,探讨了干燥应力历史对粉质黏土饱和力学特性的影响。固结不排水三轴剪切试验结果表明:干湿循环过程中粉质黏土在饱和条件下的力学特性变化与历史干燥应力有关,历史干燥应力越大,土体在饱和条件下的力学特性变化越明显。相同围压条件下,干湿循环试样的初始剪切刚度比未经历干湿循环的原始试样要高,历史干燥应力越大,初始剪切刚度增长越明显。随着历史干燥应力的增加,干湿循环试样的应力-应变曲线逐渐由应变硬化转变为应变软化,孔隙水压力的发展由先增加后减小转变为孔压持续增长,有效应力路径逐渐由"S"型转变为向左下方发展。干湿循环过程引起了土体的不可逆体积压缩和微裂隙的发展,进而影响土体的饱和力学特性。     

基于GDS的土体侧向卸荷变形试验研究

利用英国进口的GDS标准应力路径三轴测试系统对南京地区有代表性的粉质粘土进行了等向固结-侧向排水卸荷试验研究,得出土体侧向卸荷时轴向应力-应变之间关系。根据应力-应变关系曲线性状,在修正剑桥模型的基础上,运用弹塑性理论,推导出土体在保持轴压不变侧向卸荷条件下的轴向应力-应变关系模型,模型的理论计算结果与试验结果吻合较好。更多还原     

一种新型结构性土三维本构模型

在NAKAI等基于应力张量t_(ij)和修正剑桥模型建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ和土体黏结效应的状态变量ω,提出了适用于描述结构性土强度和变形规律的新型结构性三维本构模型。这一模型具有以下特点:结构性土三维本构模型在正常固结土的三维本构模型的基础上仅增加一个材料参数的情况下能够较好地描述三维应力状态下试样排水与不排水剪切特性、固结特性、围压对应力路径和应力应变曲线的影响及平均应力、偏应力增大时出现的应力路径可逆性等特点。应用新型结构性土三维本构模型对粉质黏土的固结试验和三轴剪切试验进行模拟计算,验证了其在模拟结构性土特征方面的可行性。     

应力路径对固结排水条件下饱和原状黄土

在轴向加载、径向卸载和轴向卸载、径向加载二种类型的等应力比应力路径下,对杨凌饱和原状黄土进行K0固结排水三轴剪切试验,探讨了应力路径、固结围压等对饱和原状黄土的变形及强度特性影响的规律.研究表明,应力路径类型对其变形及强度特性有明显的影响;在二种类型等应力比应力路径下,体积变形皆表现为剪缩性,且固结围压及应力路径类型相同时,体应变随应力路径的变化呈现出规律性的变化;对于同一类型的等应力比应力路径,破坏强度值因应力路径的变化而异,但不同应力路径下临界状态线是唯一的,挤伸破坏时抗剪强度要比压缩破坏时低.     

考虑固结路径影响的花岗岩残积土 不排水剪切试验研究

针对常规的等向固结剪切试验不能反映实际工程中复杂应力路径对土体力学特性的影响,采用GDS应力路径三轴仪,对华南地区广泛分布的花岗岩残积土进行了不同固结条件下的不排水剪切试验,探讨不同初始平均有效主应力p′_c与初始应力比η_c对其不排水特性的影响。结果表明在初始应力比相同的情况下,初始平均有效主应力越大,花岗岩残积土的不排水剪切强度越大,破坏时的孔压也越大;在初始平均有效主应力相同的情况下,初始应力比越大,花岗岩残积土的不排水剪切强度越大,而破坏时的孔压越小。然而,e-p′-q三维空间中的临界状态线是唯一的,不受初始平均有效主应力和初始应力比影响。     

软土卸荷强度试验方法探讨及试验研究

通过不同固结、剪切路径,对广州典型软土进行了卸荷抗剪强度试验,试验结果显示,不同的试验方法得到不同抗剪强度参数。不同试验方式下,土样卸荷后的抗剪强度指标都低于加荷下的抗剪强度指标;对基坑工程而言,采用DCU（侧向卸荷三轴试验）更符合实际情况,鉴于该试验方法较难,可采用DGK（先预压固结后卸荷至不同固结压力再进行快剪试验）得到的指标来代替。试验结果还表明：卸荷状态下土体应力应变曲线仍为双曲线形式,且曲线为加工硬化型;在相同的围压下,卸荷强度小于加荷强度;初始切线卸荷模量小于初始切线加荷模量,即用加荷下的加荷模量来代替卸荷下的卸荷模量将会使得工程偏于危险。     

循环荷载后饱和海相软黏土不排水静力试验研究

通过静、动三轴试验,研究了波浪循环荷载作用对饱和海相软黏土不排水静力特性的影响.试验结果表明:循环荷载作用后,饱和海相软黏土不排水剪在q～p'平面上的应力路径与超固结土相似,循环应力幅值比越大,土体表现的超固结性越强.循环荷载的作用会导致不排水剪阶段孔压的降低,孔压系数表现出超固结土的性质,正常固结土、超固结土和由循环荷载作用导致的似超固结土在不排水剪破坏时的孔压系数均随着平均有效应力比值pi'/pc'的增大而增大.此外,循环荷载作用会导致软黏土不排水强度发生变化,当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'小于0.175或循环荷载后弱化指数大于0.70时,不排水强度降低;当循环荷载后孔压比值upc/σ1c'介于0.175～0.256或弱化指数介于0.54～0.70时,循环荷载后不排水强度略有增大.     

膨胀土侧向卸荷试验研究及归一化特性分析

【目的】为探究膨胀性黏土在侧向卸荷应力路径下的应力-应变特性，【方法】以合肥地区典型膨胀土为研究对象，开展了侧向卸荷应力路径三轴试验，分析了卸荷应力路径下合肥膨胀土的破坏形态、应力-应变特征和强度指标，并基于Kondner双曲线模型，获得了膨胀土卸荷模型参数，对其卸荷应力-应变曲线进行了归一化分析，建立了其归一化方程。【结果】结果显示：在侧向卸荷路径下，膨胀土在不同围压下呈现出剪切、鼓胀劈裂和鼓胀3种破坏形态；膨胀土卸荷应力路径下应力—应变曲线呈双曲线型，为典型应变硬化型土；卸荷路径下膨胀土的黏聚力c=68.4 kPa,明显小于常规加载黏聚力c=101.7 kPa。基于Kondner双曲线模型，建立了以幂因子σ^0.466为归一化因子的膨胀土卸荷归一化经验方程，通过试验验证，该归一化经验方程对合肥地区典型膨胀土卸载应力-应变拟合度达到99%以上，【结论】采用该模型预测合肥地区典型膨胀土在卸荷路径下的应力-应变曲线较为理想。研究结果可为合肥地区典型膨胀土的卸荷工程提供理论支持。