含水量及冻融循环对阳曲黄土压缩特性的影响分析

压缩特性是黄土的重要力学特性,是季节性冻土区黄土工程设计的重要依据。为研究冻融循环和含水量变化对黄土压缩特性的影响,以山西阳曲1号隧道为背景,对不同含水量的黄土进行冻融循环后的系列试验。结果表明:冻融循环通过强风化作用于土中自由水,使得土中自由水发生了原位的冻胀融沉和迁移,破坏了土颗粒的胶结物质,改变了土样固体颗粒的粒径分布,粗颗粒减小,细颗粒增加。使得土体的孔隙比、干密度、体积均增加,压缩系数的变化与含水量和冻融循环次数正相关,压缩模量的变化与含水量和冻融循环次数反相关,压缩性增强。本文的研究结果可对阳曲甚至山西的黄土工程提供帮助。     

太原黄土的静力变形特性试验研究

通过变含水量条件下的室内试验,对太原黄土的静力变形特性进行了研究,得出了随着含水量的增加压缩变形增加而湿陷变形减小的规律,指出在消除湿陷性地基处理过程中应注意含水量的控制,以有效解决黄土地基的变形问题。     

冻融循环作用下石灰改性黄土的力学特性试验研究

对石灰改性黄土进行击实试验,得到改性黄土的石灰掺量分别与最优含水量和最大干密度的变化规律。同时在冻融循环作用下,利用三轴剪切仪对石灰改性黄土进行固结排水剪切试验,以此研究冻融循环下石灰改性黄土的力学特性。结果表明：随石灰掺量增大,最优含水量也逐渐增大,最大干密度却呈减小的趋势。不同石灰掺量下,冻融循环后改性黄土的应力应变关系曲线随冻融循环次数的增加由弱硬化型向弱软化型过渡,最后趋于强软化型。随冻融循环次数的增加,破坏强度呈下降趋势,石灰掺量为6%且冻融次数10次时,围压越大,破坏强度衰减率越小;石灰改性黄土的黏聚力随冻融循环次数的增加而降低,最终趋于稳定,而内摩擦角几乎保持不变。石灰掺量一定时,随冻融循环次数增加,结构性参数减小,且变化趋势不大;冻融循环次数一定时,随石灰掺量的增加,结构性参数呈减小的趋势;同时,随着围压不断地增大,结构性参数也呈减小趋势,结构性参数与轴向应变关系曲线随着围压的增大由强软化型向弱软化型过渡。     

结构性黄土的变形特性

针对结构性黄土研究中的不足和存在的问题，以原状结构性黄土样和人工制备结构性黄土样2种试样的室内侧限压缩试验、等含水量三轴剪切试验和浸水变形试验以及等吸力三轴剪切试验为基础，研究了结构性黄土的湿陷及变形特性。结果表明，结构性黄土存在一个与广义应力路径无关的湿陷面，结构性黄土的变形与结构强度的破坏有直接的关系。     

含水量对黄土湿陷性的影响

通过工程实例,揭示了黄土中含水量变化对地基承载力的影响及变化规律,并对下沉建筑物的地基加固提出了相应措施。     

冻融循环对固化盐渍土的抗压强度与变形的影响

 北方地区冬季结冰与春季融化引起土的冻胀和融沉问题,弱化了土的抗压性能。以研究冻融循环对固化盐渍土抗压性能的影响为目的,完成冻融前后盐渍土、石灰固化盐渍土、石灰+SH固化盐渍土的抗压试验。结果表明：盐渍土、石灰固化土和石灰+SH固化土的抗压强度随冻融次数的增加而减小,石灰+SH固化土的抗压强度均高于另2种土;冻融前后石灰固化土和石灰+SH固化土均为应变软化型,盐渍土则由应变软化型转变为应变硬化型。冻融循环次数相同时,石灰+SH固化土的抗压强度随含水率的增加而减小,其应力–应变曲线逐渐趋于平缓,土的脆性减弱。石灰+SH固化土具有相对较好的抗冻融性能,含水率是影响冻融后土的抗压性能的首要因素。     

冻融循环对再生混凝土砖砌体抗压性能的影响

基于国内人工气候模拟实验室,对24个再生混凝土砖砌体试件进行不同循环次数的冻融模拟试验,进而进行轴心抗压试验,研究了冻融循环次数对再生混凝土砖砌体抗压性能的影响.对比分析了砌体试件破坏形态、抗压强度、应力-应变关系随冻融循环次数增加的变化规律;建立了砌体试件抗压强度均值随冻融循环次数退化的关系式;通过对砌体试件实测应力-应变数据的拟合,得到了不同冻融循环次数下砌体试件的抗压本构关系曲线.所得结果可为冻融循环下在役砌体结构耐久性研究以及抗震性能评估提供理论基础.     

挤密对黄土工程特性的影响

通过对挤密前后黄土的试验研究,探讨了挤密对黄土湿陷性、压缩性、结构性及应力应变关系等工程特性的影响,所得成果可供实际工程借鉴     

应力路径对饱和黄土排水试验力学特性的影响

利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,对陕西关中地区某地原状黄土进行了应力和应变控制的常规三轴压缩、减压三轴压缩和等p应力路径的各向等压固结排水三轴试验,探讨和分析应力路径对黄土的强度、变形特性的影响.试验结果表明:不同应力路径下土的应力应变关系均符合邓肯-张模型,且在主应力差达到200～250kPa时均出现明显的拐点;但其强度指标随应力路径和控制方式的不同而不同;体变在各应力路径下均表现出很好的线性关系.     

冻融循环下鄂尔多斯红色砒砂岩融沉特性研究

通过室内冻融实验,以内蒙古自治区鄂尔多斯准格尔旗红色砒砂岩作为研究对象,研究并分析冻融次数以及含水率对原状砒砂岩融沉作用下的影响规律。研究表明:含水率在某个阈值范围内,融沉量是随着冻融次数的增加规律性增大的。原状砒砂岩的限定含水率在12%到13%之间,含水率较低时,融沉系数随着含水率的增大而增长,当土体含水率到达某一界限含水率,融沉系数随着冻融次数的增加而趋于平缓。本次试验含水率是对冻融过程融沉总变形影响较大的因素,含水率小的原状砒砂岩发生压缩变形,含水率大的发生隆起变形。无论冻融循环中其他因素如何变化,最终的融沉都会趋于稳定。     

冻融黄土微观结构变化规律及分形特性研究

季冻区黄土微观结构性研究是冻融环境下黄土工程机理劣化分析的关键科学问题之一。本文对不同冻融循环次数作用的原状黄土进行扫描电镜试验,采用颗粒(孔隙)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS)结合分形理论,定量分析陕西咸阳原状黄土颗粒微结构特征。结果表明:随着冻融次数的增加,土颗粒排列、形态、尺度分布等特征参数呈现规律性变化,概率熵减小,分形维数增大;平均形状系数、面积概率分布指数、颗粒分布分形维数先减小后增大,在冻融循环5次时出现最小值。研究表明:冻融循环过程中,由于土中水相变化及冷生结构形成,土颗粒偏转,颗粒排列方式改变;胶结力弱化,集粒经历了碎屑开始剥落及完全分离的两个过程,土颗粒的形态、尺度分布发生变化,形成新的结构体系。     

非饱和原状黄土的变形及屈服特性试验研究

对不同吸力非饱和原状黄土进行了等应力比三轴压缩及常规三轴剪切路径下的试验,研究了偏应力比q/p(q及p分别为净平均应力及偏应力),吸力及净围压对不同应力路径下变形及屈服特性的影响。研究结果表明:在等应力比三轴压缩及常规三轴剪切过程中,孔隙比e与净平均应力p关系(e-lnp)皆位于二条相交的直线上,吸力、偏应力比及净围压对弹性指数的影响很小,对屈服应力及压缩指数的影响较大。等应力比三轴压缩路径下,偏应力比一定时,屈服应力及压缩指数皆随吸力的增大而增大;吸力一定时,随偏应力比的增大而先增大后减小。常规三轴剪切路径下,吸力一定时,屈服应力及压缩指数皆随净围压的增大而增大;净围压一定时,随吸力的增大,屈服应力增大,压缩指数减小。以塑性体应变作为硬化参数时,q-p平面上的初始及后继屈服面皆为对称于饱和土K₀线的倾斜椭圆,吸力及应力增大时,屈服面没有旋转,而是产生等向扩大。     

电势作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

采用自制的试验装置,基于电渗法试验,笔者对以下问题进行了探究:电渗作用能否导致非饱和黄土土体含水量降低？电势、土体含水量水平等因素对非饱和黄土电渗结果有何影响？非饱和黄土电渗时效如何评价？试验结果表明:在电渗作用下,非饱和黄土试样内的水分从正极迁移向负极,达到降低正极区含水量的目的,说明电渗作用能使非饱和黄土土体内的含水量降低;电渗过程中,沿电渗方向的电势大致呈线性分布,电渗电势越大,降低正极区土体含水量的效果越好;由于正极水化反应增强和土体电阻发热量引起了水分耗损,高电势作用下土体内的含水量水平低于低电势作用土样。在试验土样含水量范围,土体初始含水量越低,电渗作用下正极区土体含水量降低值越大,但初始含水量差异引起的正极区含水量变化的差异性不大。电渗作用下非饱和黄土的水分迁移前期快,后期慢,随着电渗时间的延长,正极区含水量会进一步降低,负极区的含水量会进一步升高。     

冻融循环与持载对CFRP加固高强混凝土梁变形性能的影响

通过四点弯曲试验,研究了冻融循环与持载对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固高强钢筋混凝土梁变形性能的影响。分析了不同环境作用下试验梁的承载力、刚度及破坏形态变化规律。结果表明:在冻融循环单独作用下,试验梁的性能变化很小;冻融与持载耦合作用时,两者均对梁的性能造成不利影响,且随着冻融循环次数的增加,承受持载梁的CFRP-混凝土界面黏结性能有所下降;在冻融循环作用下,CFRP-混凝土界面存在应力时会增大界面的劣化程度,从而引起加固梁性能的下降。     

湿压剪条件下黄土的结构屈服与强度特性

针对黄土的典型结构性特征,以常规三轴试验为手段,研究了黄土的结构性宏观力学反应及结构屈服与强度特性,研究结果表明:(1)在湿压剪应力作用下,土骨架被扰动、颗粒之间的联结被削弱,土稳定状态从亚稳定状态逐渐向稳定状态过渡,结构性降低;(2)在湿压减应力作用下,由于结构性黄土对水的特殊敏感性,结构性黄土的剪切屈服点向正常固结土的剪切屈服线移动,当这种增湿作用造成解结构性渐变演化过程完成时,结构性黄土的剪切屈服线与正常固结土的剪切屈服线重合;(3)对于结构性黄土而言,同一含水率条件时不同结构性参数p－q偏平面的临界状态线基本互相平行。(4)依据等结构性条件下黄土的结构屈服特性,建立了考虑结构性的摩尔库伦准则及黄土结构强度与应力比结构性参数之间的关系。     

干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特性研究

为了研究干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特征,利用自主设计的黄土增减湿过程模拟装置,制备了初始含水率为10％,干密度分别为1.45、1.55、1.65 g/cm3的土柱,首先将其浸水饱和,然后在自然条件下干燥收缩至初始状态,如此进行3次反复干湿循环试验.结果表明:浸水直至土体饱和过程中,土体会持续膨胀,膨胀应变ε随时间...     

振动荷载作用下黄土应变增长特征试验研究

以WF12440型空心圆柱扭剪仪为实验平台,通过室内饱和黄土动三轴液化试验,探讨了饱和兰州黄土液化过程中残余应变的发展规律:应力-应变滞回特性随着振动次数的增加发生变化,塑性逐步增大;当残余应变小于2％时,增长缓慢;此后,残余应变上升速率加大,3％应变一般出现在“初始液化”前;3％应变后,应变大幅增加,孔压有可能达到初...     

填土含水率对压缩特性的影响试验分析

对镇江市蛋山堆山工程填土进行力学试验,得到了压实填土孔隙比和含水率的关系。当含水率高于最优含水率时,填土压实度低,填土含水率越接近最佳含水率土体越易被压实。