水泥固化土应力应变关系特性研究

对水泥固化风沙土进行三轴试验,分析水泥固化土的应力应变关系特性和固化机理.研究表明,应力-应变εa/（σ1-σ3）～εa关系,在不同水泥固化剂掺量情况下,3种围压均表现出很好的线性关系.水泥固化剂掺量相同的情况下,随着围压的增加斜率减小.水泥固化土应力应变关系曲线为双曲线形式,并且符合土的非线性弹性模型中的邓肯一张模型,选取邓肯一张模型作为水泥固化土的本构模型,其中切线模量Et的确定是通过对应力应变关系来确定其破坏比Rf、初始切线模量E、试验中的终值强度（σ1-σ3）f3个参数来完成.水泥固化剂掺入风沙土,使得土中形成坚固的核心,在所有的空隙中形成水化水泥的致密空间网络骨架结构,使得水泥固化土具有较好的整体强度和水稳定性.     

纤维风沙土静力特性三轴试验研究

纤维土加筋技术是改善工程性质不良风沙土的一种有效途径,因此,研究纤维风沙土力学性质具有重要的现实意义.对纤维风沙土进行大量的三轴压缩试验,通过分析其应力—应变关系,探讨其归一化特性.结果表明：选取试样剪切破坏时应力、应变作为应力—应变归一化参考点进行归一化,具有很好的归一化特性.应变软化型纤维风沙土的归一化ε0/q0-ε0曲线为抛物线关系,应变硬化型纤维风沙土的归一化ε0/q0-ε0曲线为线性关系,提出归一化剪应力—剪应变关系式.对比结果表明：计算值与试验值拟合较好,说明纤维风沙土归一化剪应力—剪应变关系式是合理的.     

纤维掺量及长度对水泥净浆失水率的影响

为了解纤维对水泥砂浆塑性收缩开裂的影响机理,采用改进过的滤纸法探究了不同聚丙烯纤维掺量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%,质量分数)、不同纤维长度(3mm、6mm、9mm、12mm)对水泥净浆失水率的影响。研究结果表明,在纤维长度3mm、6mm、9mm时,随着掺量的增加,水泥浆有着基本的失水规律即先增大再减小再稍增大,并总是存在着失水率最大的纤维掺量(0.6%～0.8%),且最大失水掺量随着纤维长度的不同而不同。而在长度12mm时却出现了反常,在0.6%处有着最小失水率。3mm、12mm纤维的保水性较6mm、9mm强,3mm、12mm的失水率低于空白样,6mm、9mm部分掺量有保水性,这与纤维的表面效应、堵孔效应、界面效应相关。     

堆石料力学性能的数值模拟分析

摘 要：利用离散单元法研究了堆石料的力学和变形性能,以及数值模拟过程中相关参数对其力学性能的影响。根据离散元基本模型和相关的几何理论生成两种不同的堆石料颗粒模型,即球形单颗粒模型和不规则形状的颗粒簇模型,研究材料的颗粒形状对堆石料强度的影响。基于颗粒簇模型,运用控制变量法,研究摩擦角和杨氏模量对堆石料的剪切强度和变形特性的影响。通过数值模拟,得出不同试验条件下相应的应力-应变曲线,分析其峰值应力、残余强度、最大应变、弹性模量以及剪缩剪胀趋势等,从而研究试样的不同力学响应。结果显示：在相同的应变率加载条件下,随着围压从300 kPa增加到500 kPa和更高的1000 kPa,球形颗粒模型对应的峰值剪切应力从相应的500 kPa增加到1700 kPa;而不规则形状颗粒簇模型对应的峰值剪切应力则从1400 kPa增加到3500 kPa,明显高于相应围压条件下的球形颗粒模型所对应的峰值剪切应力。当试样摩擦角从10°增加到50°时,相应的峰值应力则从不到1000 kPa增加到3250 kPa,相应的最大体积应变从6.5%增加到20%。杨氏模量E从107 Pa变化到109 Pa时,峰值剪切应力随之从相应的1350 kPa增加到2575 kPa。在此过程中,试样整体应变则从剪缩过渡到剪胀。     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的三轴受压性能试验研究

在6种不同围压条样下,对由不同掺量体积率的聚乙烯醇(PVA)纤维制成的标准圆柱体Φ50 mm×100 mm试样进行常规三轴压缩试验,研究了围压和纤维体积率对试样的峰值应力、峰值应变及本构方程的影响。研究结果表明:在常规三轴受压状态下,随着围压及PVA纤维体积率的增加,试样的峰值应变大于峰值应力,破坏试样所做的功也随之增大,且围压对试样峰值应变及应力的影响程度比纤维体积率大,达到试样峰值应力之后,纤维体积率的影响显著下降。侧向围压对试样的横向变形及裂缝发展有显著的约束效果,应力应变曲线符合过镇海模型。     

风积沙在循环荷载作用下的变形特性试验研究

通过动三轴试验研究了风积沙在循环荷载作用下的累积塑性应变特点,分析了围压、循环荷载大小、偏压固结比、初始静偏应力和循环荷载作用频率对累积塑性应变的影响,得出了风积沙在循环荷载作用下的累积塑性应变特点,根据循环荷载的大小应变类型可以分为4种:稳定型、缓慢增加型、匀速增加型和突然增大型。当围压为20kPa时,其临界动应力水平D的取值范围为:0.27D0.33。风积沙的累积塑性应变随着循环荷载大小、初始静偏应力的增加而增大,随着围压、偏压固结比和荷载作用频率的增加而减小。提出了一种针对动应力水平较低时风积沙累积塑性应变模型,并验证了模型的正确性。     

耐碱玻璃纤维ECC复合材料受压应力–应变关系

为研究耐碱玻璃纤维工程用水泥基复合材料（耐碱玻璃纤维ECC）的抗压性能及应力-应变关系，对33组高性能水泥基材料试件进行了轴压性能试验，分析了纤维掺量、纤维长度及水灰比对耐碱玻璃纤维ECC的受压性能及应力-应变关系的影响，提出了耐碱玻璃纤维ECC受压应力-应变关系计算模型。结果表明，掺入耐碱玻璃纤维可以明显改善水泥基材料在单轴受压状态下的抗裂、受力和变形性能；耐碱玻璃纤维ECC试件抗压强度和变形能力的提升程度与纤维掺量、纤维长度及水灰比有关；随着纤维掺量和长度增加，耐碱玻璃纤维ECC试件的抗压强度和变形能力大致呈递增趋势，但掺量过多会因“团聚”现象明显导致试件抗压强度降低；水灰比主要影响试件的抗压强度，水灰比越大，抗压强度越小；当纤维质量掺量为6.5%、纤维长度为18mm及水灰比为0.32时，碱玻璃纤维ECC的综合力学性能相对较优，其抗压强度和变形能力分别可提升25.6%和88%；提出的应力-应变关系模型的计算值与试验值吻合较好，可用于描述耐碱玻璃纤维ECC的受压破坏全过程。     

不同颗粒级配钙质砂剪切特性研究

为研究钙质砂剪切特性,对某岛钙质砂进行4组固结排水三轴试验,其围压分别是50、100、200、400 kPa。应力应变曲线表明钙质砂体变先剪缩后剪胀,在剪胀发展的过程中伴随应变软化现象。为进一步探究钙质砂应变软化的原因,筛除粒径小于0.5 mm,重复试验。研究结果表明大颗粒的钙质砂并没有出现应变软化现象。给出如下结论:(1)应变软化出现的位置比较偏后,且随着围压的增长,峰值强度会逐渐后移;(2)在低围压条件下钙质砂颗粒破碎诱发的应变软化可能性低;(3)细小颗粒诱发扁平状钙质砂出现定向滑移是试样表现应变软化的关键因素;(4)围压越高细小颗粒诱发应变软化的难度越大,峰值强度逐渐后移,并伴随着剪切带的出现。     

麦秸秆加筋石灰土的应力应变和Duncan-Chang模型参数研究

为增强石灰固化滨海盐渍土的抗变形能力,提出了麦秸秆加筋辅助处理的设想.考虑Duncan-Chang双曲线模型能较好地反映土的非线性特征,将Duncan-Chang模型和三轴压缩试验结果相结合,以加筋长度、质量加筋率、养护时间和围压为影响因素,探讨了不同条件下麦秸秆加筋石灰土的应力应变特性和相关模型参数.试验结果表明:1)养护初期,麦秸秆加筋石灰土和石灰土的应力应变曲线均表现为应变硬化型.养护21 d时,石灰土在4个围压下呈应变软化型,而麦秸秆加筋石灰土仅在100kPa围压下表现为应变软化型,在其他围压下依旧为应变硬化型.2)麦秸秆加筋石灰土的峰值主应力差和破坏应变均大于石灰土的,采用麦秸秆加筋可有效地提高石灰土的强度和抗变形能力.3)麦秸秆加筋石灰土在4个围压下的应力应变曲线的间距小于石灰土的,加筋技术更适用于在较低围压下改善土的强度和抗变形能力.4)麦秸秆加筋石灰土的强度增幅与加筋条件有关,对于直径61.8mm试样,圆柱形麦秸秆的适宜加筋长度和质量加筋率分别为20mm和0.25%.5)Duncan-Chang模型可较好的反映石灰土和麦秸秆加筋石灰土的应力应变的非线性特征.研究结果对实际工程中合理选择麦秸秆的加筋条件具有指导作用.     

以等应变速率曲线为基础的岩石长期强度确定方法

长期强度是岩石时效强度的一种,是影响和评价岩体工程长期稳定性的一个重要性质.为更准确地求解长期强度,以等应变速率曲线为基础,提出了等应变速率曲线拐点法及极限应变法两种确定岩石长期强度的新方法.对锦屏二级水电站的绿片岩开展了单轴和三轴应力状态的常规和分级加载蠕变试验以验证上述方法,并利用文中提出的方法对绿片岩长期强度求解,得到了不同围压状态下绿片岩的长期强度值.同时,在极限应变法的求解过程中,结合蠕变曲线,得到了蠕变变形稳定时间以及相应的极限应变值.试验成果表明:两种方法均可求得长期强度,数值接近且符合长期强度的经验值;单轴以及三轴应力状态下长期强度分别为瞬时强度的66.9%(单轴)、68.0%(围压10 MPa)、79.6%(围压10 MPa).文中提出的确定长期强度的方法具有一定的可行性,同时,围压是影响长期强度的主要因素之一,具体表现为随着围压的升高,长期强度与瞬时强度的比值升高.     

中砂类B组路基土静力特性试验分析

为了研究中砂类B组路基土的静力特性,在了解其物理特性的基础上,采用中砂及粉质黏土配置了4种不同细粒含量的中砂类B组土,根据常规三轴压缩试验研究了围压和细粒含量对试验土体应力-应变关系及静强度的影响.结果表明,在相同细粒含量条件下,随着围压的增大,试样的应力-应变曲线上升显著,在同一应变值时,应力相差较大,且150 k Pa的曲线应力差值最为明显;在相同围压条件下,细粒含量对应力-应变曲线的影响不明显,细粒含量低于30%时,应力-应变曲线走势几乎一致,应变增大的同时应力提高.     

Behavior of High Performance PVA Fiber Reinforced Cement Composites in Triaxial Compression

Based on an extensive experimental program,the paper studies the behavior of HPFRCC under triaxial compression. The experimental parameters are lateral confining pressure and PVA fiber content by volume. The test results indicate that ultimate strength and peak strain are significantly improved with the increases of confining pressure. The confining effect introduced by the fibers becomes minor in triaxial compression tests,where there is relatively high external confining pressure. The axial stress-strain curves with different confining pressure and different PVA fiber content by volume are obtained. Lateral confining pressure constraints the lateral expansion of HPFRCC,so there is a big plastic deformation with its ultimate strength improved. At lower confining pressure,PVA fiber content by volume has some effect on the decreased section of stress-strain curve. According to test results,the paper establishes formula of confining pressure with ultimate strength and axial peak strain respectively.     

Stress-strain relationship of unsaturated cohesive soil

A moisture-content based constitutive model was proposed based on the hyperbolic model as an attempt to move towards the implementation of unsaturated soil mechanics into routine geotechnical engineering practice. The stress-strain behavior of in-situ soil at a depth of 5 m was investigated by conducting undrained triaxial compression tests using the remolded soil samples. The test results show that the stress-strain relationship of unsaturated cohesive soil is still hyperbolic. The values of parameters a and b given in the model decrease with increasing the confining pressure for soil samples with the same moisture content and increase with increasing the moisture content for soil samples under the same confining pressure. The relationships between parameters a, b and moisture content were studied for confining pressures of 100, 150, 200 and 250 kPa. The comparison between the measured and predicted stress-strain curves for an additional group of soil samples, having a moisture content of 25.4%, shows that the proposed moisture content-dependent hyperbolic model provides a good prediction of stress-strain behavior of unsaturated cohesive soil.     

饱和度对砾质土性质影响三轴试验研究

对糯扎渡土石坝心墙砾质土料进行了不同饱和度条件下三轴不固结不排水剪切试验,对非饱和砾质土的应力应变及强度特性进行了研究。结果表明,相同围压下,试样的变形模量随着含水率增大而逐渐减小;试样的强度随着含水率的增加而减小;试样的粘聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小,且粘聚力比内摩擦角减小幅度较明显。     

剑麻纤维/砂土复合材料三轴剪切强度特性

为改善砂土的抗剪强度特性,针对剑麻纤维加筋砂土复合材料,通过一系列不固结不排水三轴试验,对不同纤维掺量、纤维长度和砂土干密度条件下剑麻纤维/砂土复合材料的剪切强度特性进行深入研究,并对剑麻纤维加筋机制进行分析。试验结果表明：复合材料中纤维相对含量改变时,初始刚度变化不大;适量的纤维掺量和纤维长度可以在砂体内形成三维网状结构,对比未加筋试样黏聚力显著提高,表明纤维加筋可有效提高砂土的抗剪强度;由于密度增加使得剪切过程中纤维与砂颗粒间的咬合和滑动摩擦力增加使复合材料抗剪强度显著提高;围压增加纤维与砂土界面有效接触面积导致砂土抗剪强度与峰值偏应力明显增强。采用剑麻纤维加筋砂土可增强砂土间界面作用力,明显改善砂土抗剪强度特性。     

水泥固化土强度特性试验研究

为研究水泥固化土强度特性,对水泥固化土进行室内不固结不排水三轴试验。结果表明,达到一定应变条件下,随着围压的增加水泥固化土应力不断增加。说明随着围压的增加,水泥固化土的强度不断增强,水泥对土体具有很好的加固作用。从不同水泥固化剂掺量应力应变关系曲线可知,水泥固化剂掺量对应力应变关系的影响从大到小顺序为5%、8%、12%、2%。随着水泥固化剂掺量的增加,破坏应力与应变成"波浪型",在水泥掺量5%处出现一峰值点。水泥固化剂掺量对固化土抗剪强度的影响,随着水泥掺量的增加黏聚力增加,但在水泥掺量5%～8%出现平稳过渡段,然后继续增加,而内摩擦角却几乎保持不变,说明水泥可以很好地改善土体强度,水泥固化土抗剪强度的重要指标是黏聚力。因此,采用水泥来加固土体,可以大大改善土体的力学性能,选取水泥掺量5%作为最佳配比,最经济合理。     

城市环境下粘性土的强度磁效应

通过室内试验研究，揭示了城市附加磁场对粘性土强度的影响．经磁化处理后，南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地冲积相粘性土的强度有所增大．原状土在100kPa围压下峰值强度基本上不变，200～400kPa围压下峰值强度增幅町达3．9％-17．0％．重塑土的峰值强度增幅可达10％-18％．城市附加磁场可对粘性土的土粒表向电荷及双电层结构产生影响，并使孔隙水中化学组分发生磁化学反应，导致粘性土土粒问的细观连接强度产生变化，从而使粘性土的强度发牛变化．     

水泥灰土特性的试验研究

目的为提高灰土的早期强度、增强其水稳定性，扩大工程应用范围．方法将水泥作为一种活性外加剂以不同比例掺入到灰土中对其进行改性．对相同养护条件下的纯二八灰土试样及掺入不同体积分数的水泥灰土试样进行了无侧限抗压强度试验和三轴不固结不排水强度试验研究，并将试验结果进行了整理与比较．结果得到了水泥灰土的强度与龄期、水泥掺入量、含水量、围压、养护条件等因素的关系，浸水后的强度和稳定性与龄期的关系以及相对干同等条件下的纯二八灰土试样的强度增长率等．结论从试验结果分析可知。利用水泥改性后，灰土的早期强度增长能力和水稳定性获得了明显提高．因此，可认为水泥是一种良好的灰土改性外加剂，值得在工程应用中加以推广．