膨胀土在动静力学作用下的微观结构变化

以南水北调中线禹州段膨胀土为研究对象,对原状样和试验后的土样进行了动静力学试验,从定性和定量两个方面分析其微观结构变化.定量分析时,首先利用Matlab软件对二值化处理后的SEM图片进行参数提取,提取的参数主要有颗粒或孔隙的面积及周长、长轴长度及短轴长度、长轴方向的倾角等,然后利用雷达图对颗粒的定向频率进行分析.分析结果表明:膨胀土原状土样的颗粒棱角比较明显,大颗粒中间夹杂着许多小颗粒,土体结构性强;动静力学试验后的颗粒棱角变得圆滑,大颗粒消失不见,颗粒大小比较均匀,土体结构性变弱;动静力学试验后土样的孔隙比都减小了,说明在剪切过程中土体被挤密;动力学试验后颗粒排列无定向性,静力学试验后颗粒排列有明显的定向性.     

冻融作用对石灰土临界动应力影响的试验研究

通过冻融循环前、后土的动三轴试验,对比分析了黏土与掺入6%石灰后土的累积塑性变形在加载次数、外加动载值和冻融循环次数影响下的变化规律,得出了季节性冻土区修建高速铁路时,路基采用黏性土填料的石灰改良方案,即黏土中掺入6%的石灰后可满足寒区高速铁路路基动强度的要求。     

砂岩层理构造对力学特性影响分析

层理构造是影响岩石力学特性的重要因素,通过开展不同层理构造砂岩的三轴蠕变试验,分析层理构造对砂岩力学特性的影响。试验结果表明:砂岩具有蠕变特性,并且层理构造不同,蠕变特性具有明显的各向异性特性。分析表明,在三轴应力状态下砂岩表现出瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变特征;在低应力水平条件下,砂岩变形以瞬时变形为主,随着应力水平增加,蠕变变形不断增大,最终导致试样破坏;随着层理角度增大,砂岩试件的长期强度、峰值强度、弹性模量先减小后增大,稳定蠕变速率呈"M"形变化;应力与层理夹角不同导致砂岩的破裂模式不同,层理角度30°时,主要发生沿着层理面的剪切破坏,其他层理角度时,主要发生斜交层理面的剪切破坏。     

深圳土体蠕变特性在深基坑工程中的应用

研究目的:为研究土体蠕变特性对深基坑围护结构稳定性的影响,本文基于深圳某车站深基坑工程,通过室内三轴蠕变试验,运用数值模拟方法拟合得出了土体蠕变引起的基坑开挖时间敏感性,以及对周边建筑物带来的不利影响。研究结论:通过对典型断面的数值模拟,重点阐述了深圳地区特定土体的蠕变特性,为本工程的安全施工、保护周边环境及预测长期变形提供了理论基础。蠕变前后支护结构变形增大近16%,临近建筑物基础沉降增大了近21%;得出的具有适用性的SSC模型计算参数,对本地区类似基坑工程具有较高的参考价值。     

高速铁路地基土液化及稳定性研究

根据室内动三轴试验结果和地基土(粉土)中孔隙水压力的发展变化规律,结合达西定律,建立了考虑消散作用时地基土中孔隙水压力发展变化的计算模型,并推导了该计算模型的有限元形式,编制了相应的有限元计算程序;利用该计算模型和室内动三轴试验结果对高速列车作用下孔隙水压力发展变化过程进行了分析研究。结果表明:在高速列车通过时,地基中部分区域可能会发生液化现象,但是随着时间延长,地基土中孔隙水压力会逐渐消散;即使一列列车通过后不会发生液化现象,但如果通过的列车时间间隔较短,由于前几次列车通过时所产生的孔隙水压力无法充分消散,经过多次列车通过后,地基中也可以产生液化区域。     

基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置研究

介绍基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置构成,提出相应的测量步骤和数据处理方法.通过不排水和排水蠕变试验,对三轴蠕变试样加载前后不同时间的径向变形进行测试和分析.基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置用于三轴试样径向变形、轴向局部变形、试样体积变化等方面的测量与分析特点明显.通过理论分析和试验,提出对试样多点测量,利用数值平均方法可减少试样不均匀变形对测量结果影响等结论.     

南昆铁路南百段增建二线区段膨胀土的特性

针对南昆(南宁—昆明)铁路南百(南宁—百色)段增建二线区段的膨胀土样,通过扫描电子显微镜观察了其微观结构,通过X射线衍射试验分析了其矿物成分,并通过室内试验研究了土样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力。结果表明:该区域膨胀土颗粒形状以弯曲的薄片状为主,成分为蒙脱石或伊利石-蒙脱石混层矿物;颗粒间呈面-面接触而形成面-面叠聚体,排列方式呈无定向开放排列;矿物组成以高岭石、伊利石和石英为主,蒙脱石含量较少;土样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力均较小。南百段增建二线地段分布的膨胀土为中~弱膨胀土。     

基于阈值分割法的地下工程防水板孔隙结构识别

利用X射线CT技术扫描地下工程高密度聚乙烯(HDPE)防水板,基于阈值分割法对获得图像进行分割处理,探讨该种分割方法在图像处理中的适用性。对经过处理的防水板试样置于显微CT设备上进行扫描,获得系列二维切片图像,利用阈值分割法对其中单张图像进行处理,得到较为理想的二值图像,对图像中孔隙进行标记,据此进行孔隙结构分析。结果表明:处理后图像中的大小孔隙可以被清晰识别;孔隙面积、孔隙率及孔隙连通性等指标整体水平较低;小孔隙个数最多,且小孔隙在孔隙总面积中占有很大比例,孔隙面积与其个数与直径有关。研究结果证实利用阈值分割法对显微CT扫描图像进行分割处理是可行的,为地下工程防水板材料微观研究提供方法上的参考。     

基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置研究研究与探讨

介绍基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置构成，提出相应的测量步骤和数据处理方法。通过不排水和排水蠕变试验，对三轴蠕变试样加载前后不同时间的径向变形进行测试和分析。基于激光测距的三轴试样径向变形测量装置用于三轴试样径向变形、轴向局部变形、试样体积变化等方面的测量与分析特点明显。通过理论分析和试验，提出对试样多点测量，利用数值平均方法可减少试样不均匀变形对测量结果影响等结论。     

各向异性固结对饱和软土地基抗震性能的影响研究

实际工程中的土通常表现为各向异性固结状态。通过循环三轴试验对各向异性固结软土的动力特性进行研究,发现各向异性固结软土地基的动强度将随固结比加大而降低,在地震荷载作用下,土体更容易发生破坏。而以往抗震设计中仅考虑土体的各向同性固结动力性质,显然是偏于不安全的。     

原状黄土损伤破坏过程的CT扫描分析(Ⅱ)

为了进一步揭示原状黄土硬化屈服破坏的微观机理,进行了原状黄土的三轴剪切试验过程中的CT扫描．结合CT图像、数据与应力应变曲线,分析了原状黄土三轴试验过程中的微观结构变化,利用损伤理论解释了其硬化屈服损伤破坏过程。根据面密偏应力的变化特点,发现试样在剪切初期是一个弹性恢复阶段即无损发展阶段,随后的密度增长变快,黄土的原结构正式进入破坏阶段。变形达到12mm后的密度随变形的增长变慢,说明原结构基本破坏正在形成新的稳定结构。从偏应力与CT数变化曲线来看,后2个阶段随偏应力增大CT增大加速,说明在后面的剪切过程中,承载是依赖于材料的挤压导致密度的提高和截面积的增大而使强度保持持续增长。通过观察CT图像,发现在原状黄土的破坏过程中,小孔隙被压密变小,直至完全消失。大空隙的密实是由于土颗粒进入大空隙造成的。     

直接快剪条件下黏土抗剪强度影响因素探讨

为了了解孔隙比、含砂率对长沙市岳麓地区黏土抗剪强度的影响,对不同孔隙比和含砂率的12组土样进行一系列直接快剪试验,得出相关试验结果。并应用最小二乘法对试验数据进行拟合,得出黏聚力、内摩擦角与孔隙比、含砂率2种因素的相关方程。在试验结果的基础上,对孔隙比、含砂率影响机理进行分析和讨论。研究结果表明:随着密实度增大,即当孔隙比减小时,黏聚力增强,内摩擦角增大;随着含砂量增大,黏聚力减小,内摩擦角减小。     

初始剪应力对软黏土峰值孔压影响试验研究

通过原状饱和软黏土不排水三轴压缩试验,着重研究了初始剪应力对软黏土静力特性的影响.试验结果表明:初始剪应力引起的各向异性对软黏土孔压影响较大,确定软黏土峰值孔压时应考虑这种各向异性的影响.最后,在试验基础上,建立了一种考虑这种各向异性影响的峰值孔压预测公式.     

道碴动三轴试验研究

动三轴试验是当今世界研究道床特性的最重要方法之一。通过动三轴试验，可研究荷载状态、道碴材质与级配以及道床状态对道床累积变形和道床弹性的作用，道床累积变形和道床弹性分别是道床由计划维修向状态维修过渡和轨道结构仿真参量的依据。基于动三轴试验，本文研究了试验前后道碴级配变化、道床累积变形和变形率以及道床弹性随荷载作用次数的变化规律，探索了道碴磨耗特性随重复荷载和材质的变化规律，得到了道床累积变形及变形率在试验开始时较大，随着荷载作用次数增大而减小，最后达到稳定的规律；道床弹性随荷载作用次数的变化规律也是如此，估算了道床最终稳定时的弹性模量，且有道床弹性仅是道碴材质的固有特性，受荷载作用次数和道床状态影响较小的结论。基于动三轴试验结果，对国外现有的道床累积变形模型进行了对比分析，并研究了各自的特点。单独研究道床累积变形和道床弹性在国内尚属首次。     

交通荷载作用下水泥土桩复合地基动力特性研究

土的动模量和阻尼比特性试验研究是交通、地震、波浪等循环荷载作用下土工建筑物设计和计算分析的基本依据之一,而国内外对于水泥土复合试样动力特性的试验研究成果很少。通过GDS双向振动三轴仪对纯黏土以及水泥土复合土样的动弹模量与阻尼比变化规律进行了研究,探讨了应变水平、围压、水泥掺入比等因素对水泥土动力特性的影响。     

轨道交通橡胶弹性元件蠕变试验设计与研究

针对轨道交通橡胶弹性元件蠕变试验问题,分析橡胶弹性元件国内外蠕变试验标准,设计一种小载荷、高精度蠕变新型试验方案,与现有伺服电机式、电液伺服式和杠杆砝码式试验方案比对,研究不同结构弹性元件对蠕变的影响、长时间(1 000 h)静压对高阻尼橡胶块蠕变的影响,结果表明:新型方案结构简单、成本低、操作方便、且满足试验要求,现有方案测试的纯橡胶结构弹性元件蠕变最大,平面夹层结构弹性元件蠕变性能优于压剪型结构,高阻尼橡胶块蠕变最小。     

静动荷载下桩网结构路基土工格栅承载特性试验研究北大核心

以京沪高速铁路徐沪段路基为研究对象,通过室内大比例模型试验,研究了静动荷载作用下桩网结构路基土拱效应与土工格栅承载性能的变化规律,分析10万次动荷载作用后土工格栅的承载特性。结果表明:在路基填筑初期未形成稳态土拱前土工格栅应变增长较快,当形成稳态土拱后土工格栅应变增长趋于稳定,且桩帽边缘处土工格栅应变增长最快,土工格栅使得桩顶上方多承担了7.6%的荷载;10万次动荷载作用下,土拱效应依然有效,但是会产生一定程度的弱化,土工格栅减小了动荷载对土拱效应的削弱作用;相比静载动荷载作用下土工格栅应变增长迅速,最大增长了约19%;动荷载作用后土工格栅会产生拉力退化与软化现象。     

冻融循环条件下延迟时间对水泥改良低液限粉土动力特性影响试验研究

模拟路基真实的冻融循环过程,设计冻融试验,制作冻融试验箱,进行改良土试样的冻融循环试验。通过动三轴试验,研究在冻融条件下,延迟时间对水泥改良低液限粉土的动强度、动弹性模量、动变形以及超孔隙水压力的影响。结果表明:在相同的冻融次数下,动强度和破坏循环次数随着延迟时间的增加而降低;在相同的冻融次数及一定动荷载幅值作用下,屈服应变则随着延迟时间的增加而增加;延迟时间短的试样,动弹性模量值较大,但随应变的衰减较平缓,且趋于一个稳定值;不同延迟时间试样达到相同应变幅值时所增长的孔压值不同,延迟时间越长,孔压越大;当轴向应变幅值大于10-3后,产生累积孔隙水压力。     

各向异性固结黏土不排水剪强度研究

通过原状饱和软黏土不排水三轴压缩试验,研究了围压、初始剪应力等指标对软黏土静力特性的影响.试验结果表明,初始剪应力引起的各向异性对软黏土不排水剪强度影响较大.据此,在试验基础上,提出了一种考虑这种各向异性影响的关系式,为研究软黏土不排水剪强度提供了便利.     

分别加载下重塑饱和黏土蠕变特性研究

针对刚性桩复合地基下卧层土体的蠕变问题,采用自制三轴蠕变试验仪,开展分别加载下重塑饱和黏土的长期蠕变试验(最长加载时间超过10 000h),研究其蠕变特性。研究结果表明:应力水平对土样变形的影响随着时间的增长逐渐显现,在较高应力水平下,土体的变形持续时间更长,在应力水平相当时,重塑饱和黏土在排水条件下的蠕变变形和蠕变基本稳定时间大于不排水条件;排水和不排水条件下的蠕变基本稳定时间约为2 000和1 000h,蠕变基本稳定时间随应力水平的提高而增加;对于重塑饱和黏土土体的长期变形,采用幂函数描述时间对其影响是合适的,幂指数拟合值基本随着应力水平的提高而增大,因此采用各加载水平下的幂指数的平均值作为不同应力水平下的幂指数并不十分合适。