水对库区路基不同密实度碎石土的弱化试验分析

准确测定不同含水率不同密实度下的碎石土抗剪强度参数是碎石土路基稳定分析的重要前提,选取受库水影响的公路路基碎石土土样,进行了不同试验条件下的碎石土室内直剪试验。结果表明:碎石土粘聚力随碎石土中细粒土含水量的增加呈先增加后减小的现象,而内摩擦角则随细粒土含水量的增大呈现初始缓慢降低,而后急剧减小的趋势。若制备土样时的预压力值不同,特别是该预压力值小于直剪试验时对土样施加的正应力值时,试验拟合所得的抗剪强度参数值会受到其影响,表现有所差异。     

重塑粘质黄土冻胀敏感性试验分析

以沈哈高速铁路沿线具有代表性的粘质黄土为研究对象,在室内冻胀试验条件下,研究了非饱和含水量、冷端温度、冻结速率、补水条件以及冻融循环对土体冻胀特性的影响。试验表明,在封闭系统下,非饱和土体冻胀系数随含水量增大而增大,且最终趋于一个稳定数值;封闭系统下,随着冷端温度的降低,含水量较大土样的冻胀系数逐渐减小,含水量较小土样的冻胀系数逐渐增大;开放系统下,土样冻胀系数随冻结速率的减小逐渐增大,且增幅越来越大;外界补水条件下,土体冻胀量增加显著,但随含水量的增大,其影响逐渐减弱;干密度较小土样的冻胀总变形随冻融循环次数的增加呈指数递减的趋势,干密度较大土样则呈指数增加的趋势。     

河北省非饱和土深基坑稳定性研究

为了研究河北省非饱和土深基坑的稳定性,首先采用三轴试验对不同含水量土样的抗剪强度参数进行了测定,探究土样含水量与抗剪强度参数的关系.然后,以河北省非饱和土基坑工程为例,对含水量不同的非饱和土深基坑边坡的稳定性进行了分析.研究结果表明:含水量变化对非饱和土的粘聚力有较大的影响,随着含水量的增加,土的抗剪强度参数降低,使得相同状态下基坑边坡的稳定安全系数呈现出明显的下降趋势.     

西安某地裂缝两侧黄土物理力学性质试验

概述了西安地裂缝的成因、分布规律和活动速率等特征,然后对某条地裂缝特定地段附近的Q₃黄土及其下面第一层古土壤进行了原状土样的常规土工试验和重塑土样的三轴流变试验。常规土工试验表明,以地裂缝为中心,越靠近地裂缝土样的天然密度、含水量、液塑限越大,孔隙比、内聚力和内摩擦角越小,均以地裂缝为中心近乎呈对称分布。重塑土样的三轴流变试验表明,地裂缝带内土的三轴流变特性较地裂缝附近黄土的流变特性明显的多。这从另一角度证明了地裂缝为一宏观不连续软弱结构面,为从力学角度研究地裂缝对工程结构的影响分析研究提供参考。     

河北省非饱和土含水量与抗剪强度参数关系的试验研究

以河北省非饱和原状土和重塑土为对象,采用常规三轴不固结不排水试验,对不同含水量土样的抗剪强度参数进行了测定,探究土样含水量与抗剪强度参数的关系.证明了含水量对非饱和土的粘聚力有较大的影响,而与内摩擦角的关系不明显,并且内摩擦角有随含水量增加而减小的趋势.这一研究成果加深了工程师对非饱和土的认识,方便了非饱和土研究在工程中的应用.     

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.     

微观尺度下州桥遗址土干缩劣化机理分析

土遗址作为一种特殊的研究对象,探明土样结构的 干缩裂隙的演化规律,对合理保护土遗址具有重要意义。为研究州桥遗址土的干缩变形特性,开展了室内干缩试验;为能更深入地揭示土样干缩开裂与表面张力变化的内在机制,引入了表面张力梯度参数;基于SEM图片在ABAQUS软件中建立州桥遗址土在微观模型并进行了裂隙演化模拟。结果表明：土样裂隙演化过程可归纳为：拉应力场、单根主裂隙、二级水平、三级纵深裂隙、裂隙网络的形成。拉应力场与单根主裂隙持续时间长,而二级水平、三级纵深裂隙持续时间短;裂隙类型产生的机制归纳为：局部剪切、局部拉伸及局部混合拉伸-剪切三种形式,随着裂纹的发展,逐渐由拉伸作用力向混合拉伸-剪切作用力发展,主裂缝垂直于受力面向外延伸开裂;因水分子迁移路径长度不同,上层土样较更深处的土样更易产生较大的收缩变形,并引起纵深裂隙的发展,随着水分迁移路径趋于稳定,水平裂隙成为土样裂隙发展的主要因素;分析裂隙率玫瑰图发现,上半部分的土样裂隙率普遍比下半部分低,并且裂隙多集中与90°与270°方向上,表明微毛细孔隙及土样内部收缩过大是产生裂隙的原因;归一化结果表明该模型能较好地反映州桥遗址土微观损伤的产生和演化发展情况。研究结果对州桥遗址土裂隙修复与保护具有参考意义。     

宁明膨胀土渗透特性试验研究

为研究宁明膨胀土渗透特性并得到渗流分析所需参数,在了解土性和土体结构特征的基础上,对广西宁明两种膨胀土的原状样和重塑样分别进行了饱和渗透试验、压力板试验和收缩试验,根据试验结果用间接方法得到非饱和膨胀土渗透系数及其随含水量变化规律。结果表明:矿物成分、土体结构对膨胀土的渗透性有一定影响,膨胀性粘土矿物含量越多,渗透系数越低、透水性越差。原状土被扰动重塑后微结构破坏,渗透性大大降低。宁明非饱和膨胀土渗透系数随着含水量减少(基质吸力增大)而急剧减小,渗透系数与含水量之间可以用指数函数拟合。     

硅酸钾和正硅酸乙酯在土遗址加固中作用的研究

硅酸钾（PS）与正硅酸乙酯（ES）是两类主要的土质加固剂.为检验不同加固剂对土遗址的加固能力,选择两种不同含水量的土样进行测试.采用SEM对加固土样进行了分析,讨论了加固剂对土样的加固机理.结果表明：5%的PS有好的加固效果,经过加固的土样颜色变化小,土样的力学强度得到提高,具有耐水、耐冻融、耐温度、耐湿度变化能力,证明这种材料可用于土遗址的加固保护.     

超大直径高岭土样的固结压缩试验

为了研究固结仪尺寸对黏性土固结压缩特性的影响,设计制作了直径达470 mm的超大型固结仪．本文首先介绍了该仪器的构造以及试样制备和试验的方法;并给出了初始含水量为液限的3个大直径高岭土样固结压缩试验的结果并与相同土样标准固结试验的结果进行了比较;根据试验结果的分析,得出了有益于评价标准固结试验结果的结论．     

膨胀土膨胀变形时程特性研究

为研究膨胀土膨胀变形随时间的变化,进行了2组南宁膨胀土室内单向浸水膨胀试验和膨胀土桩基灌溉模拟试验,分别对有荷、无荷膨胀土的线胀率的时程特性和基桩桩周膨胀土变形的时程特性进行了较长时间的研究.研究发现,尽管土样的初始含水量及干密度不同,但土样有荷膨胀变形的时程特性具有相似的规律:有荷(大于50 kPa)情况下,土样线胀率1gδ与时间t曲线可分为3个阶段,且该曲线可以用指数关系进行精准描述;无荷膨胀土膨胀率1gδ与t的关系用对数函数拟合更为精确;对桩基模拟试验结果进行分析和数值拟合,建立了考虑时间因素的桩周土隆起量的指数函数关系式,为进一步研究桩一土共同作用奠定了试验基础.     

基于微生物诱导碳酸钙沉积技术的黏性土水稳性改良

采用微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术对黏性土进行改性处理,以改善其水稳性与抗侵蚀能力. 利用喷洒法将配制的微生物菌液及胶结液先后喷洒至黏性土表层进行MICP处理,并开展一系列崩解试验,通过数字图像处理技术对土样的崩解过程进行定量分析和评价. 通过颗粒分析试验研究MICP改性前后土样粒度组分的变化,通过扫描电子显微镜（SEM）分析土样的微观结构特征. 结果表明：1）素土在浸水后发生快速崩解,而在相同的时间内MICP改性土样则能较好地保持原始结构,水稳性更强;2）崩解指数是描述土体崩解过程和评价土体水稳性的定量指标. MICP改性土样的崩解速率远低于素土,且最终稳定后的崩解指数仅为素土的50%;3）MICP改性能显著改变土样的粒度组分,具体表现为细颗粒质量分数减少,粗粒土质量分数增加;4）微生物诱导所产生的碳酸钙填充了土样中的大孔隙,并在土颗粒之间形成有效的胶结,极大提高土颗粒之间的联接强度,这是MICP技术提高土体水稳性的主要作用机制.     

冻结作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

首先自制了冻结作用导致水分迁移的试验装置,采用未设置格栅试验装置得到了液态水和气态水混合迁移结果,采用设置格栅试验装置得到了阻断液态水迁移通道情况下水分迁移结果.试验结果表明,土样密度、含水量、时间对冻结作用导致的水分迁移进程均有影响.冻结过程冻结锋面的推进使冻结区域含水量明显增大,未冻结区域含水量明显减小,冻结锋面处含水量增加最大.相对于未冻结区域水分迁移进程,水分向冻结锋面的迁移是比较缓慢的.干密度较小土样冻结区域含水量增加值小于干密度较大土样,干密度大,冻结锋面处的含水量增量相对较少.初始含水量越大,冻结锋面土体含水量增加值越大,并形成冰层.随着时间增加,冻结锋面处的含水量增加,但后期含水量随时间的增加值明显小于前期,在冻结锋面冰层形成初期,未冻结区域水分向冻结锋面迁移量大,冰层形成以后水分迁移量小.当土样初始含水量比较小时,设置格栅阻断液态水通道对冻结作用导致的水分迁移进程影响不大,向冻结锋面迁移水量主要来源于气态水迁移.当土样初始含水量比较大时,和混合迁移试验结果相比较,设置格栅阻断液态水迁移通道后向冻结锋面迁移水量明显减小.     

轴对称状态下粘性土剪切带倾角试验

利用全自动三轴仪进行了南京及附近地区粉土、粉质粘土、粘土的不排水剪切试验,研究剪切带倾角随围压和含水量之间的变化规律,比较Mohr Coulomb理论、Roscoe理论和Arthur理论对剪切带倾角的预估.试验表明轴对称条件下,粉土样剪切带倾角随着围压的增高而增大,含水量对粉土样剪切带倾角的影响不大.在相同围压的情况下,松散试样的剪切带倾角略高于密实试样的剪切带倾角.粉质粘土、粘土样的剪切带倾角随着含水量的增加而降低.Mohr Coulomb理论计算得到的剪切带倾角与试验实测值较接近.     

温度作用下黄土含水量分布的实验研究

取初始含水量分布均匀的黄土土样，到试了不同温度梯度作用下的稳态含水量分布，测试结果表明：温度对土样中含水量分布的影响非常显著，温度梯度作用下的稳态含水量梯度方向与温度梯度相反，温度梯度越大，含水量梯度越大。温度对土样含水量分布的影响也与土样的密度有关，密实度越小，温度梯度作用下的稳态含水量梯度越大。     

郑州饱和粉土动剪切模量的试验研究

土的动剪切模量是土动力特性非常重要的参数,动剪切模量与剪应变的关系是研究土动力特性规律的必不可少的内容之一。动剪切模量和动剪应变的关系模型可以用来描述土的动应力-动应变关系。试验选取郑州市粉土作为试验土样,并制备重塑土样,在不排水条件下使用GDS共振柱仪对饱和粉土进行动力试验,测得土样在10-6~10-3小应变范围内的动剪切模量与动剪应变。进而选用H-D模型和Davidenkov模型,对试验数据进行拟合回归分析,结果表明,Davidenkov模型能更好地描述郑州饱和粉土的动剪切模量比(G/Gmax)与动剪应变(γ)的关系。该研究可为粉土动力模型的选取和地震分析提供一定的参考依据。     

软土结构性定量化参数研究

土结构性研究的根本任务是寻找能全面反映土在应力作用下结构破损规律的定量化指标。对黄石、漳州、青岛地区软土进行单向与等向压缩试验,分析结构性土的压缩特性,探讨了不同试验条件对软土结构性的影响,结果表明：当压力低于结构屈服压力时,主要是初始结构的自我调整过程,结构存在少量的破损,压缩性较小;当压力大于结构屈服压力时,结构大量破坏,除了颗粒间的滑移,还伴随结构的塌陷,压缩性大大增加;重塑样在压缩过程中压缩性变化不大,这是由于重塑样已失去了结构性的影响。根据土样在压缩过程中结构破损情况提出了一个新的判别结构性强弱的定量化参数一结构破损系数,该值可通过AutoCAD软件简单获取,便于推广。利用该方法判别试验土样中结构性最强的为青岛软土,黄石软土次之,漳州软土最弱。最后利用结构破损系数解释了不同扰动程度对压缩曲线的影响。     

重构Zernike多项式在微透镜测量中的应用

为了正确的评价微光学透镜的质量,在哈特曼波前传感器测量原理的基础上,提出了基于Gram-Schmidt正交化方法,搭建了哈特曼传感器测量微透镜实验装置,进行了微透镜的实际测量,对获得参考透镜和被测透镜的波面数据进行了处理分析.实验结果表明：利用对Zernike多项式重构波前信息,得到了被测微透镜的波前及像差参数.     

平面应变条件下含孔洞土样受内压作用的变形破坏过程

在不同加载速率下,利用自主研制的平面应变模型加载及观测系统对平面应变条件下含孔洞土样进行双轴压缩实验。垂压由试验机施加,土样受到的内压和侧压作用由气囊施加。在对土样施加内压和侧压后、进行位移控制加载前,操控数码相机对喷涂了散斑的土样表面图像进行拍摄,以记录土样在位移控制加载过程中的全部变形过程。利用数字图像相关方法获得土样的位移场,利用能较好滤掉位移场噪声的局部位移最小二乘拟合方法获得最大剪切应变的分布及演变规律。为了定量获得最大剪切应变且分析方便,根据清晰剪切带位置,布置曲折测线并在其两侧布置平直测线。研究发现：当加载速率较低且纵向应变达到一定值时,拉破坏导致土样的孔洞顶部和底部发展出高角度应变局部化带,而当加载速率较高时,未出现上述现象;当纵向应变较高时,在孔洞表面附近,随着向孔洞表面的逐渐靠近,大多数剪切带内测线上的最大剪切应变逐渐增加,而大多数带外测线上的最大剪切应变则逐渐下降;当纵向应变较高时,在离孔洞表面较远处,随着向孔洞表面的逐渐靠近,大多数剪切带内测线上的最大剪切应变逐渐增加,而大多数带外测线上的最大剪切应变则变化复杂。     

膨胀土增湿变形特性的试验研究

为研究膨胀土的增湿变形特性,应用室内试验手段,以西安-汉中高速公路穿越膨胀土路段为依托工程,对膨胀土的增湿变形特性与初始含水量、初始干密度及荷载水平的相关关系进行了研究,实验结果表明:对于干密度一定的原状膨胀土,天然含水量越大,增湿至饱和时膨胀变形量越小.土样干密度越大,含水量变化导致的增湿膨胀变形越大,增湿变形的水敏性越强.对于天然含水量一定的膨胀土土样,增湿膨胀变形随干密度的增大而增大,这一规律对低含水量膨胀土尤为显著.膨胀土天然含水量越小,增湿变形对干密度变化的敏感性越强.当荷载比较小时,荷载对增湿膨胀变形的约束作用(膨胀变性减小)最为显著,随着荷载增加,荷载对增湿膨胀变形的约束作用逐渐减弱.重塑膨胀土和原状膨胀土具有相同的增湿变形规律,但重塑土的增湿膨胀变形量明显大于原状土.