单轴条件下毕节红黏土的强度破坏试验研究

基于红黏土的成因及结构性特征,对毕节红黏土原状土与扰动重塑进行无侧限抗压强度试验,整理分析试验结果。结果表明:单轴条件下原状土与重塑土的应力应变关系曲线有较大差异,原状样多为应变软化型、重塑样为硬化型;原状样的峰值强度高于重塑样,且由于干缩裂缝的产生,在低于某含水量时,原状试样强度突降,重塑样强度随着含水量增加而降低。     

单轴条件下毕节红黏土的力学特性及灵敏度

为研究毕节红黏土的力学特性及结构性,进行了基本物理指标的测试,通过制备原状样、重塑样,测定了不同含水量红黏土的无侧限抗压强度,分析了差异及原因;根据试验数据定义了等应变灵敏度,对比分析了两种灵敏度的差异,总结了等应变灵敏度与含水量之间的对应关系。研究结果表明:原状红黏土的无侧限抗压强度比重塑土高得多,原状样的应力应变曲线具有明显的转折点,重塑样的应力应变曲线大都呈硬化型,二者的破坏形态具有较大差异;等应变灵敏度在反映含水量变化对红黏土结构性影响方面具有合理性。     

原状和重塑软土力学特性的比较研究

为了研究结构性对土的力学特性的影响,对上海淤泥质软黏土的原状样和重塑样进行了等向压缩、排水剪切试验。试验结果表明:在固结压力相同时,原状样比重塑样具有更大的孔隙比、压缩指数Cc和膨胀指数Cs;原状样的应力—应变—体变曲线与剪切围压密切相关,而重塑样的应力—应变—体变曲线却不受剪切围压影响;相同剪切围压时,得到的重塑样强度高于相应原状样的强度,这是由于原状样的孔隙比大于重塑样的孔隙比造成的。     

天然沉积结构性黏土的不排水强度性状

通过对福州天然沉积黏土原状样及不同初始含水率重塑样进行三轴固结不排水剪切试验,探讨土结构性对天然沉积黏土强度性状的影响规律及作用机理。研究结果表明：结构性对天然沉积土固结不排水抗剪强度的作用程度受固结压力大小影响可以分为3个阶段：固结压力小于屈服压力阶段,不排水抗剪强度主要由土结构性控制,与应力水平基本无关;土结构逐渐屈服阶段,固结压力大于屈服压力,不排水抗剪强度随固结有效应力的增大逐渐趋于重塑样的强度线;土结构性影响消失阶段,原状样的不排水抗剪强度随固结有效应力的增长规律与重塑样相同。     

海陆交互相黏性土工程特性及微结构特征

长江口北侧分布有海陆交互相黏性土,其物理性质较差,天然含水率接近或大于液限,孔隙比接近或大于1,与一般海相软粘土物性相似,但压缩变形特征与强度指标有别于一般海相软粘土,是一种结构性黏性土。采取自由活塞薄壁取样技术与真空冷冻干燥法,制得不同固结应力水平下的原状样和重塑样,系统地分析了固结试验中原状样与重塑样在不同固结应力下的微观结构及参数的变化规律。研究结果体现了微观结构变化与宏观力学性质的一致性,揭示了结构性黏性土不良物理性质与良好力学特性指标“异常”组合的微观机制。     

红黏土在不同应力路径下的力学特性试验研究

采用应力-应变控制式三轴仪对贵阳市某基坑内的原状和重塑红黏土进行了等压固结和K₀固结条件下的增p剪切、减p剪切、等p剪切应力路径室内试验,以研究在不同应力路径下红黏土的力学特性。研究结果表明,不同应力路径下红黏土的力学特性有较大的差异,红黏土对应力路径的敏感性与其自身的结构性有很大关系,初始固结条件和应力路径对红黏土抗剪强度指标的影响主要表现在对粘聚力的影响上,而对内摩擦角的影响较小。应力路径是孔隙水压力变化特征的决定因素之一。排水条件对红黏土的变形影响较小,对其强度值影响明显。对等压固结和K₀固结剪切结果进行比较,认为其在两种固结条件下的变形和强度上均存在较大差异。     

不同应变类型红黏土归一化特性分析

基于红黏土不排水三轴剪切试验,采用人工制备2种不同压实度红黏土试样,分别测定其变形特性,研究不同应变类型红黏土的应力应变曲线归一化特性。试验结果表明:试验过程中出现应变弱塑性与应变强塑性这2种应变类型曲线,压实度对红黏土应变类型存在较大影响;2种应变关系曲线皆可用双曲线函数模型进行拟合;利用主应力差渐近值对不同应变类型的红黏土进行归一化分析均取得了较为理想的效果,对应变强塑性红黏土的曲线拟合效果优于应变弱塑性红黏土;本次试验用红黏土在重塑过程中损失了部分结构性,宜继续对比原状红黏土即结构性红黏土的应力-应变关系,构建结构性土本构模型。     

考虑结构性影响的原状软黏土应力–应变特性真三轴试验研究

通过对营口原状软黏土和饱和重塑软黏土的真三轴试验,研究围压和中主应力系数对软黏土强度的影响。基于综合结构势理论,提出真三维应力条件下软黏土的应力比结构性参数,建立引入结构性参数的原状软黏土偏应力–广义剪应变关系式。研究结果表明:当固结围压先期固结压力时,原状软黏土偏应力–广义剪应变曲线形态表现为应变软化,体应变表现为剪缩特性;当固结围压先期固结压力时,其曲线形态表现为应变硬化,体积应变表现为剪胀特性;饱和重塑软黏土的偏应力–应变关系曲线则不受先期固结压力的影响,均表现为应变硬化型。软黏土强度都随着固结围压和中主应力系数的增大而增大。应力比结构性参数m_η随广义剪应变、固结围压和中主应力系数的增大而降低,其与广义剪应变呈显著的对数关系。将拟合得到的应力比结构性参数m_η引入到原状软黏土的q-ε_s曲线中,得到q/m_η-ε_s关系曲线,进而建立引入结构性参数的原状软黏土偏应力–广义剪应变关系式,其与试验结果具有较好的一致性,从而使原状软黏土q-ε_s曲线得到合理描述。     

结构性黄土压缩屈服特性及湿压模型

湿陷性黄土具有很强的结构性,在增湿及侧限压缩应力作用下,其变形特性表现出与一般黏性土不同的特性。针对这一问题,通过对3种不同初始结构性黄土的侧限压缩试验,对黄土在增湿及压缩应力条件下黄土的宏观力学特性及其结构变化特征进行研究。研究结果表明:1)在增湿及侧限压缩应力作用下,黄土的e-lgp曲线分成三段,即平缓状态段、非线性段和线性段;2)原状黄土的压缩曲线与重塑土压缩曲线的变化给出了同一压力下黄土架空排列结构破损后孔隙比的可能变化量;3)原状黄土与饱和黄土压缩曲线的差别揭示了同一压力下黄土颗粒间胶结丧失后结构性黄土孔隙比的可能变化量;4)结构屈服应力与初始含水率之间满足幂函数关系,压缩指数与初始含水率之间呈指数函数关系。     

应力历史对重塑红黏土动力特性影响的试验研究

土体动力特性是影响工程稳定性的重要因素。大量试验研究表明应力历史对红黏土静力特性有较显著影响,但目前研究应力历史对红黏土动力特性影响的成果甚少。为进一步揭示应力历史对红黏土动力特性的影响,对承受过不同应力历史的重塑红黏土土样进行了大量动三轴试验,得到了不同应力历史条件下重塑红黏土的动应力应变骨干曲线及动模量变化曲线,分析了不同应力历史对重塑红黏土的影响规律。试验结果表明：在不超过重塑红黏土强度的范围内,提高土体压实度、围压、固结比和振动频率,有利于提高土体动强度和动弹性模量。为给相关工程提供基础数据及参考,建立了重塑红黏土动力指标与应力历史因素的经验公式。     

贵阳红黏土的应力-应变软化模型及参数研究

通过对不同含水量和不同围压下的贵阳红黏土进行三轴固结不排水试验,系统地研究了贵阳红黏土的软化特性及孔隙水压力的变化规律。试验结果表明:贵阳红黏土破坏形态具有明显的剪切带;应力-应变曲线出现了带有驼峰的应变软化现象,固结过程中孔隙水压力与时间呈指数函数关系,剪切过程中孔隙水压力与轴向应变呈双曲线型。研究认为,土体的结构屈服应力和固结不排水试验中产生的孔隙水压力是造成贵阳红黏土软化的主要因素。根据沈珠江、张尔齐等人的软化模型,对贵阳红黏土进行拟合,求解模型参数及置信区间,为贵阳红黏土进一步的数学模型建立提供理论基础。     

固化红黏土路用复合材料试验研究

为解决贵州红黏土路基工程中由水稳性差、强度不足、变形较大以及胀缩性明显等引起的一系列公路病害问题,本文以贵州某公路路基原状红黏土作为试验原料,通过在天然红黏土中掺入不同含量的固化剂开展室内试验,研究了改性红黏土的水理性质与力学强度特性,并结合现场试验路段的施工和检测,对红黏土复合材料进行了评价.结果表明:随着固化剂的增...     

弱胶结结构性软黏土力学特性的试验研究

对取自不同地区的两种弱胶结结构性软黏土原状(undisturbed)样、重塑(remolded)样和泥浆(reconstituted)样进行了单向压缩和三轴剪切试验,分别得到土样的压缩曲线和应力–应变曲线。试验结果表明:原状样的压缩曲线为陡降型曲线,而不同制样土样的压缩曲线存在明显的差异;由于孔隙比和孔径分布对土体抗剪强度的综合影响,不仅导致相同围压下三轴剪切时孔隙比不同的重塑样和原状样强度差异较大,且孔隙比相近的不同土样的强度也存在不同程度的差异;若同一孔隙比下,两种软黏土的不同制样土样的强度关系均为原状样的强度最高,重塑样的强度最低,并可通过相近孔隙比下孔径大于0.2μm的孔隙体积量和孔径分布均匀性可合理地解释3种制样土样强度高低的关系。由于不同制样土样的孔径分布的差异不会随固结压力的增大而消失,用参考孔隙比e_(10)~*,简单表示土的孔隙比和孔径分布(即组构)参数,对压缩和剪切试验结果进行归一化整理后,发现不同土样的试验结果可归一化为相关度高的e/e_(10)~*-σv曲线和e_f/e_(10)~*-qf曲线,证明结构屈服应力后,不同土样变形和强度差异主要是由孔隙比及孔径分布(即组构)的不同引起的,用参考孔隙比e_(10)~*简单表示土的组构参数是有效的。     

Macroscopic and microscopic investigation of the structural characteristics of artificially structured marine clay

Artificial structural soil is the best medium for simulating the structural characteristics of undisturbed soil, which is a unique property of undisturbed soil. To figure out the macroscopic and microscopic structural properties of artificially structured soil, this study proposed a method of disposing artificial structural soil to simulate in situ marine clay. In addition, a series of one-dimensional compression tests considering three influencing factors—the initial void ratio, interparticle cementation strength (determined by cement content) and pore size distribution (determined by initial salt content)—were conducted to explore the macroscopic structural properties of artificially structured marine clay. Then, SEM and MIP tests were performed to investigate the microstructure properties of artificially structured marine clay. With respect to the macro-scale experiment, the results show as the initial void ratio increases, the yield stress decreases while the compressibility increases in postyield stage. The pore size distribution mainly affects deformation, which increases with the quantity of relatively large pores. In terms of the micro-scale test, we found that the general microstructure is composed of aggregates of small clay platelets, some of which are either attached to the aggregates or linked to the surrounding aggregates with cemented bridges crossing the interaggregate pores. The most and least common pore space types feature entrance pore diameters of 1 ～ 17 μm and larger than 17 μm, respectively. An increase in cement content causes increases in intra-aggregate pore space and interparticle cementation strength. Initial salt particle content exerts an influence predominantly in the pores with entrance diameters of 0.3 ～ 1 μm and 1 ～ 17 μm.     

结构性软土力学特性的试验研究

对扰动程度不同的原状样和重塑样分别进行单向固结试验和固结排水及不排水三轴剪切试验,研究结构性对上海软土的变形、强度特性的影响。压缩试验结果表明:结构性强的原状样具有明显的结构屈服应力,结构性一般的原状样,结构屈服应力不明显;原状样比重塑样具有更大的压缩指数Cc和膨胀指数Cs。剪切试验结果表明:相同固结压力下,结构性强的土样强度不仅低于结构性弱的土样强度,而且低于重塑样的强度。这是由剪切时土样的孔隙比差异造成的。若消除孔隙比的影响,则结构性将使原状样具有更高的强度,且结构性越强,土体强度越高。     

Residual Strength Characteristics of Naturally and Artificially Cemented Clays in Reversal Direct Box Shear Test

The naturally cemented clay preserving chemical bonds that was gradually disintegrated by weathering is a soil exhibiting a progressive failure such as a landslide. The residual strength of soil possessing cementation properties given by diagenesis has not yet been investigated. The objective of this study is to clarify the residual strength characteristics of naturally and artificially cemented clays using an improved reversal direct box shear test apparatus. Based on the test results of reconstituted Kaolin clay, undisturbed, remolded and reconstituted samples of three natural clays, this paper describes the influence of normal stress, shear displacement rate, consolidation and shear histories on the residual strength of cemented clay. Especially, to simulate the same mechanical behavior as the naturally cemented clays, the cementation was artificially reproduced by adding cementing agents to slurry clay. Consequently, 1) the residual strength of cemented clay is independent of consolidation yield stress and initial void ratio. 2) The residual strength of cemented clay as well as non-cemented clay increases with increasing the shear displacement rate. 3) The residual strength of cemented clay as well as non-cemented clay is not affected by any stress history.     

宁波软土结构性成因及其对工程特性影响的研究

土结构性对工程特性具有重要影响。通过内、外因对宁波软土结构性的成因进行分析以及单向固结试验和常规三轴固结不排水试验,对比宁波地区典型淤泥质软土原状土与重塑土的试验结果,系统对其结构性引起的压缩特性、孔压特性以及强度特性进行研究,以分析结构性对宁波软土工程特性的影响。最后根据试验成果提出在该地区软土本构模型研究中应注意考虑的问题。     

人工冻融软黏土微观孔隙变化及分形特性分析

为探讨软黏土融沉及压缩特性的微观机理,以宁波地区软黏土为研究对象,采用冻融、压缩和压汞试验,对冻融和压缩前后的软黏土微观孔隙分布及变化进行了研究。取原状土、融土、压缩原状土、压缩融土4种土样分别进行压汞试验,提出孔径划分方法,结合分形理论对冻融软黏土微观孔隙变化进行分析,研究了软黏土的孔隙分布特征,并采用容量维数对孔体积分布和孔表面积分布进行计算,分析了冻融及压缩前后颗粒接触及孔隙变化。研究结果表明:软黏土冻融后孔体积和孔表面积均增大;原状土和融土压缩后孔体积和孔表面积均减小,软黏土的孔体积和孔表面积80%以上分布于微孔和超微孔中;软黏土冻融及压缩前后孔体积和孔表面积存在分形特性。     

典型深海软黏土全流动循环软化特性与微观结构探究

深海软黏土具有不同于陆相或近海软黏土的岩土工程性质。针对取自中国南海西部深水区5个典型站位的海床软黏土,采用一种改进的全流动贯入装置对其强度特征进行测试,并结合深海软黏土特殊的微观结构和生物硅矿物,对其循环软化特性进行分析和探讨。研究结果表明:南海西部深海软黏土普遍具有高含水率、高液性指数、高活性值、低不排水抗剪强度和高灵敏度等特点,极慢的沉积速率和稳定的沉积环境是深海软黏土具有高灵敏度的主要原因。全流动循环软化过程中土体结构的变化主要体现在絮凝体的破坏和孔隙结构的改变两个方面。特殊的生物硅颗粒在循环作用下会发生破碎,导致内部孔隙水释放,从而加剧了土体循环软化的程度。