非饱和重塑黄土三轴蠕变试验研究

为研究陕西咸阳扶风地区黄土边坡的稳定性,利用SR-60型双联三轴蠕变仪针对非饱和重塑黄土进行了三轴固结排水蠕变试验。试验结果表明:试样含水率、固结围压和偏应力水平对蠕变变形具有明显的影响。表现为:当含水率较大、固结围压较小时,蠕变变形量大,蠕变现象明显;当其他条件一定时,在偏应力水平较大条件下,试样变形大,蠕变现象明显。在数据分析的基础上建立了经验模型,并与Singh-Mitchell和Mesri模型对比后发现,新模型具有精度高、参数少且参数容易获得等优点,能较好地模拟该地区黄土蠕变过程。     

海陆交互沉积土次固结试验与蠕变方程研究

海陆交互沉积土广泛分布于沿海地区,其力学性质较其他沉积土有所不同。针对大连海陆交互沉积土原状样,采用一维蠕变试验对黏性土的蠕变特性进行了研究。基于蠕变试验结果,建立了可以考虑沉积土主、次固结效应的蠕变方程。研究结果表明:该地区沉积土具有典型的非线性蠕变特性。随固结压力的增加,土体应变随之增大,稳定时间越长,主次固结分界点也愈加明显。沉积土属中等至高次压缩性土,次固结系数随固结时间的增加而减小,随固结压力的增加而增大。不同深度黏性土次固结系数与压缩指数的比值介于0.033~0.058之间,与Mesri结论相符。模型计算结果与试验结果吻合较好,表明蠕变方程适用于描述大连海陆交互沉积土的蠕变特性。     

非饱和冻融黄土固结蠕变特性研究

以陕西关中地区杨凌Q3黄土为研究对象,进行了经历冻融循环作用的非饱和重塑黄土的单向固结蠕变试验,获得了各级法向压力下的蠕变曲线簇,研究了冻融循环次数、法向压力对冻融黄土固结蠕变特性的影响。结果表明:法向应力水平对冻融黄土蠕变有较大的影响,法向应力越大,冻融黄土的应变就越大;冻融循环次数对黄土固结蠕变也有一定的影响,表现为在一定范围内,黄土应变随冻融次数的增加而增加。根据蠕变曲线形态特征,建议用Burger元件模型来描述冻融黄土的固结蠕变特性;推导冻融黄土在单向固结条件下的时间—应变关系模型,并拟合得到了其中的参数。     

海积软土次固结性状的试验研究

通过海积软土的室内多级加荷一维固结蠕变试验,研究不同应力水平下的软土随时间的变形发展规律、次固结系数的变化规律和次固结变形与加载历史的关系,相关试验成果为正确地预测软土地基沉降随时间的变化规律和减少工后蠕变沉降计算的合理化模式提供试验依据。     

粉质黏土次固结特性的试验研究

本文通过一维固结试验,研究了沿江地区粉质黏土的一维压缩固结特性。固结试验采用不同的分级加载路径,达到相同的最终加载量,从而得到相应的粉质黏土固结变形曲线。试验结果表明:(1)不同的分级加载会影响试样的固结变形,加载分级越多,试样的最终变形量会越小,然后从土的次生结构方面分析了其原因;(2)根据四级加载的固结曲线得出试样在分级加载时各级间的固结变形量会呈现出一定的变化规律;(3)重塑土和配制土的e-lgt曲线存在明显差异,配制土的主固结终点比重塑土难确定。最后,采用殷建华提出的非线性蠕变模型对两种重塑粉质黏土的固结曲线进行拟合,该模型较适合椒江地区的粉质黏土,进而确定了相应的模型参数值。     

主次固结简化计算方法

本文忽略土的粘性对孔隙水压力消散的影响，对同一时刻发生的主、次固结分别考虑，按简单的数学表达式计算后叠加得到总固结沉降。这种简化方法的特点是计算简便，可求得不同时刻的主次固结比，考虑了有效应力历史对次固结变形的影响，实例计算结果表明方法是合理可行的。     

砂砾石固结灌浆后的三轴蠕变试验研究

为降低深厚覆盖层上坝基的工后变形,常需要对大坝基础进行固结灌浆处理。采用大型三轴蠕变试验仪,对固结灌浆前后的砂砾石试样进行三轴蠕变试验,通过计算蠕变量和相关蠕变参数对固结灌浆效果进行分析。研究结果表明,固结灌浆后的砂砾石蠕变量与时间呈幂函数关系,符合九参数模型;固结灌浆后的轴向蠕变量和体积蠕变量较固结灌浆前均有大幅度的降低。试验成果表明,固结灌浆对降低大坝原地基的后期蠕变变形等有较好的效果。     

天津地区吹填淤泥非线性渗透特性试验研究

采用GDS高级固结渗流仪对天津地区不同液限吹填淤泥开展了固结—渗透联合测试试验,通过试验得出了不同液限吹填淤泥的e-kv试验数据,基于试验数据对目前常见的4种非线性渗透模型进行拟合并测定了相关参数。结果表明,4种模型对天津地区吹填淤泥都是适用的,其中lge-lgkv模型拟合程度最好,参数简单,建议将其作为天津地区淤泥质吹填土等超软土大变形与非线性固结性状数值分析的最佳渗透模型。研究成果对该地区工程应用与后续研究具有重要意义。     

香炉山引水隧洞围岩的蠕变特性及模型研究

为了探究滇中引水隧洞围岩的蠕变特性,采用实时高温常规三轴试验系统开展岩石的力学性能和蠕变试验。在建立岩石蠕变本构模型的基础上,根据蠕变试验曲线的特点,提出了一种确定蠕变参数的方法,并分析了不同应力水平下蠕变参数的变化规律,构建了蠕变参数与应力的关系。最后将各蠕变参数与应力之间的表达式代入蠕变本构模型中,得到修正的蠕变本构模型。结果表明:建立的蠕变模型不仅准确反映了衰减和稳定蠕变阶段的蠕变特征,而且克服了传统模型难以描述加速蠕变的缺点。同时,该方法确定的蠕变参数不仅可以反映应力对蠕变参数的影响,还可有效反映应力状态对蠕变变形规律的影响。     

滑坡滑带土非饱和蠕变特性模型研究

绝大多数滑坡的失稳过程实质为非饱和蠕变过程。在Singh-Mitchell研究成果的基础上,研究了低应力水平下蠕变变形与时间的关系,将蠕变过程划分为衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个阶段,并且将基质吸力作为一种新的应力变量反映到模型中,从而建立能够反映应力-吸力-应变-时间的非饱和蠕变模型。以三峡库区千将坪滑坡滑带土为研究对象,根据非饱和三轴蠕变试验数据对模型参数进行求解,并根据参数λ1、λ2与应力水平的关系,参数B、βDR与时间关系对模型进行修正,推导了适用于非饱和土的非线性蠕变模型。采用试验数据对模型进行验证,发现该模型能够较合理地预测滑坡滑带土的蠕变特性。     

基于k_0固结条件的淤泥土排水蠕变特性试验研究

通过k_0固结蠕变试验探讨饱和淤泥土在轴向加载和侧向减载条件下的蠕变特性。由试验数据知:排水条件下,两种应力路径的轴向蠕变规律基本一致,体积应变明显小于轴向应变,且随时间的延长呈现一定程度的剪缩与剪胀交替性。Merchant和Burgers蠕变模型对淤泥土都有较好拟合精度。二者的蠕变参数E_K、η_K、η_M均呈现随应力水平的增大而减小的变化规律,E_M随应力水平的变化则较为平稳,无明显增大或减小趋势,说明淤泥土的蠕变变形受黏弹模量影响较小,受土体黏滞系数及弹性模量影响较大。     

基于改进伏斯列夫线的超固结土本构模型

基于作者提出的超固结土的统一硬化模型,本文进一步提出了以抛物线近似代替Hvorslev线的方法,该抛物线将零拉应力线与Hvorslev线表达成一条统一的剪切强度包络线,其在超固结比很大时斜率趋近于3;而对于中度超固结土、弱超固结土,抛物线接近于Hvorslev线;当超固结度为1时,与临界状态线一致。由于对土的潜在强度直接采用抛物线来计算,在模型中没有引用Hvorslev线斜率,故改进后的超固结土模型参数与修正剑桥模型的参数相同。通过对不排水三轴试验和排水三轴试验数据的预测,表明基于改进的Hvorslev线超固结土模型合理可行。     

砾质土心墙料蠕变对坝体应力变形的影响

针对砾质土蠕变特性的研究成果较少,原因在于砾质土含有大量渗透性较低的细粒,大试样固结排水效果差,难以获得较好的蠕变试验成果。采用在砾质土大型三轴试样中钻孔灌砂以加速试样的排水固结的方法,进行了某高土质心墙堆石坝砾质土心墙料的蠕变试验,获得了砾质土心墙料的蠕变模型及参数,建立了高心墙坝的三维有限元模型,采用非线性有限元研究了砾质土心墙料蠕变特性对坝体应力变形的影响。研究成果表明:九参数幂级数蠕变模型能较好地描述砾质土的蠕变特性;上、下游坝壳的蠕变对心墙自身变形的影响较小,需要在坝体应力变形计算中考虑心墙料蠕变的影响;当心墙料的蠕变速率快于周围堆石体时,蠕变效应会进一步增加心墙拱效应,反之,蠕变效应会减小心墙拱效应。     

一种基于土体率敏性的长期变形预测方法

土体长期变形的预测与控制是大量工程建设的关键性问题。常规方法是结合蠕变试验来预测土体变形,其存在耗时长、难以考虑复杂应力路径以及不便用于复杂有限元计算分析等缺点。考虑土体的率敏性特征,通过对饱和超固结土以及人工制备结构性土分别开展3种不同加载速率下的三轴剪切试验,获得了土体强度、变形以及率敏性指标,从而得到了基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型参数,并利用该模型成功预测了土体的率敏性和蠕变变形行为。结果表明:①结合土体率敏性试验来预测土体长期变形,仅较常规土三轴试验增加了几组不同加载速率的剪切试验,而不需增加额外的试验条件,试验效率高;②由土体率敏性试验确定的本构模型参数能正确预测土体的蠕变变形,试验结果与模型预测结果吻合良好;③基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型可用于复杂边值问题的有限元计算。结果表明提出的结合土体率敏性来预测土体长期变形的新方法将具有很好的工程应用价值。     

软土次固结变形特性的试验研究

对原状和重塑软土做了大量的分级加载室内一维次固结试验研究.结果表明,荷载对次固结变形特性有着较明显的影响,并对其关系进行了探讨;原状土和重塑土有着相似的次固结变形规律,在相同荷载作用下的重塑土的次固结系数比原状土的次固结系数小;对室内试验结果用最小二乘法拟合出次固结系数与压力之间的关系,得出其关系表达式,为实际地基的次固结变形的计算提供参考.     

堆石料蠕变模型及参数求取

通过大型三轴蠕变仪对两河口水电站混合料的蠕变特性进行试验研究,对其蠕变机理和模型进行探讨。结果表明两河口水电站混合料的轴向和体积蠕变可以用幂函数来描述,轴向初始蠕变和轴向蠕变指数与轴向主应力差关系可用幂函数表示;体积初始蠕变与平均主应力成线性关系,体积蠕变指数与平均主应力成幂函数关系。模型参数可通过蠕变特性试验确定,最后对模型参数的影响因素进行了分析。     

高温冻土固结试验研究与理论分析

高温冻土在加载或升温条件下具有较大变形,为充分认识其变形特性及机理,开展一系列室内固结试验,研究了不同含水量(40%、80%、120%)、不同温度(-0.3、-0.5、-0.7、-1.0、-1.5℃)的冻土在分级加载(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 MPa)条件下的压缩变形。采用3种整理压缩试验数据的方法(e—p、e—lg p及ε—p曲线)获取了高温冻土不同温度下的压缩模量、压缩指数及割线模量等压缩性指标。结果显示:压缩模量E_(s1-2)处于高压缩性模量区间,指数函数可很好地描述压缩指数随温度的变化规律,ε—p曲线基本服从双曲线模型。固结系数采用Taylor提出的时间平方根法计算,发现高温冻土固结系数与超软土具有相同的量级,且其固结应力的变化规律与软土相似。为了模拟高温冻土固结试验,基于饱和冻土的三相关系、质量守恒及有效应力原理,推导了高温冻土的太沙基一维固结方程,获得了固结系数理论表达式。通过对比固结系数理论值与试验值的量级及随温度的变化规律,发现传统的太沙基固结理论不适用于解释高温冻土变形机理。     

天然软土一维固结压缩过程中的流变性状

试验研究表明,天然软土在一维固结压缩过程中的流变性状主要表现在三个方面:应力~应变关系的时间效应、恒定有效应力下的蠕变引起表观前期固结压力的增加和结构屈服应力应变率效应,通过对试验结果和模型计算成果的分析,详细阐述了这三个流变性状在软土一维固结压缩过程中的作用。     

固结灌浆后岩体变形模量的确定方法——以高摩赞大坝枢纽工程为例

根据国内外工程经验,岩体变形模量的确定方法主要有现场试验和间接估算。固结灌浆后建基岩体的变形模量,往往难以进行大量的现场试验,而固结灌浆后的检查孔多会进行孔内声波测试。结合工程实例,在取得大量纵波测试数据和现场岩体变形模量试验资料基础上,拟合出纵波速度与岩体变形模量的相关关系,利用固结灌浆检查孔实测声波纵波速度,采用拟合的相关关系,对固结灌浆后岩体变形模量进行估算的方法,经济、便捷地取得灌浆后岩体的变形模量值。为工程设计复核提供了可靠的依据,可用于相似工程或试验资料不足工程灌浆岩体变形模量的确定。     

一维弹黏塑性固结模型研究

建模时考虑固结压缩的分段性，引入参考应力状态概念、弹黏塑性屈服准则以及一些其它观点，同时结合殷建华[3]等提出有效应力、应变和蠕变速率的唯一性原则，建立了一个原状土的一维弹黏塑性固结模型。计算表明，该模型能适用于一维条件下任何加载方式的固结模拟，能描述表观前期固结压力的应变率效应、次固结引起的表现前期固结压力增加等一些已被试验证实但不能被太沙基固结理论反映的现象。