黄土状粉土压缩特性的影响因素探讨

为了了解黄土状粉土的压缩特性,通过借助WG-1型三联式固结仪对山西吕梁地区黄土状粉土进行了室内压缩试验研究,得出了干密度一定时,压缩系数随含水率增加而增大;含水率一定时,压缩系数随干密度增加而减小的结论。     

合肥地区铁路地基土非饱和压缩特性试验研究

文章针对合肥地区某在建铁路的非饱和地基土,利用非饱和土三轴仪,进行了控制基质吸力为常数、净平均应力增大的三轴压缩试验及控制净平均应力为常数、基质吸力增大的三轴压缩试验。试验结果表明,合肥地区非饱和地基土的屈服净平均应力随着吸力的增大而增大,屈服后的斜率随着吸力的增加而减小;各种吸力下的关系基本上呈线性变化规律。通过试验研究,建设单位能够掌握和了解了该地区非饱和土的压缩变形特性。     

不同深度非饱和土的土水特征曲线试验研究

采用简易蒸发法对合肥市大房郢水库土石坝不同深度的原状土进行土水特征曲线试验研究,并利用Van Genuchten模型对试验结果进行拟合,综合考虑了不同深度处土样的颗粒组成、初始含水率、初始干密度和初始孔隙比对土水特征曲线的影响。研究表明：(1)同一土质不同深度的土样,随着深度的增大,初始含水率、初始干密度增大,初始孔隙比减小。埋藏较深的土样土水特征曲线出现在埋藏较浅的土水特征曲线的上方,较深的土样具有较大的饱和体积含水率。(2)埋藏较深的土样土水特征曲线的空气进气值较大,相应的土水特征曲线的斜率也较小。土样的初始含水率越高、初始干密度越大、初始孔隙比越小,进气值就越大,特征曲线就越缓。(3)水分蒸发量随时间近似线性增加,埋藏较深的土样水分蒸发速率较慢,埋藏较浅的土样水分蒸发速率较快。(4)不同深度土样在初始阶段基质吸力变化速率较快,随后变化速度有所减缓,埋藏较深的土样吸力变化速率较慢,埋藏较浅的土样吸力变化速率较快。     

非饱和砂质黏性紫色土固结特性研究

土体变形和地基沉降一直是土力学研究的热点问题之一,干密度和基质吸力是非饱和土体压缩变形的两个重要影响因素。为研究广泛分布于西南三峡库区非饱和砂质黏性紫色土的压缩特性。利用GDS非饱和土高级固结试验系统,对非饱和砂质黏性紫色土进行一维侧限压缩试验,研究初始条件改变对紫色土的压缩特性的影响和规律,并提出相关模型。研究结果表明：(1)e–lgp曲线可以分解为两部分,两段变化情况的不同,干密度的增加会抑制土体压缩;(2)不同干密度的e–lgp曲线会在随着净竖向压力的增加中,孔隙比会在某一区域集中;(3)提出吸力压缩系数Qsi,建立与吸力和沉降量间的模型,并对地基沉降量进行预估;(4)从影响机制分析,吸力及密度的增加,都以不同方式,不同程度上缩小土颗粒间孔隙空间。进而影响土体压缩。研究结果可以为紫色土地区建筑,道路的地基设计和地基处理提供一定的参考价值。     

非饱和膨胀土强度及土水特性室内试验研究

依托某浅埋膨胀土隧道工程,制备不同含水率的土样进行直剪试验,建立了膨胀土强度参数随含水率变化的经验公式,采用滤纸法测得膨胀土在吸湿过程中基质吸力随含水率的变化规律,并依据试验数据对土—水特征曲线按V-G模型进行拟合并确定拟合参数,结果表明:现场膨胀土属于低压缩性土,具有中等膨胀潜势,土体摩擦角随含水率的增加呈线性减小,黏聚力随含水率的增加呈二次抛物线形减小,土—水特征曲线与V-G模型拟合程度较好。     

湿吸力及非饱和土的有效应力原理探讨

提出并阐述了湿吸力的概念,分析了非饱和土的孔隙水压力与由于表面张力而产生的土颗粒之间的湿吸力的定量关系及其根本区别,探讨了湿吸力的变化规律及其主要的影响因素,分析了现有非饱和土有效应力原理存在的问题。基于湿吸力概念,分析并给出了有效应力公式,建议了非饱和土的状态分类及有效应力原理。文中明确解释了Bishop有效应力公式中经验参数χ的物理意义、表达式及其适用范围和影响因素。最后,讨论了非饱和土状态分类原则及其力学分析方法,并指出:非饱和土变形理论的研究,首先应采用细观土力学方法,然后上升到宏观及应用     

土水特征曲线在非饱和粘性土强度中应用的试验

实际工程中遇到的土大多是非饱和土,抗剪强度是土的重要力学指标。先通过试验量测粘性土的土水特征曲线,后利用土水特征曲线预测土的抗剪强度,并将预测值与等吸力直剪抗剪强度值进行对比分析。试验表明土水特征曲线预测土的抗剪强度值比直接通过等吸力直剪试验得到的强度值小,因为土水特征曲线是反映的含水量对基质吸力的影响,而忽略了其它因素对吸力的影响。     

非饱和土一维固结简化计算

提出了一种简化的非饱和土一维固结计算方法。加荷初期,水、气、土骨架共同承担荷载。假定土体瞬时压缩,利用非饱和土有效应力原理、土骨架压密方程、气体压密方程、水分特征曲线,可解得三者各自分担的应力和土体体积压缩量。在其后的固结过程中,假定水的流出仅仅取决于水压力,不受气的影响,单独建立水的连续性方程,解水压力随时间的变化;又将水和气看成混合的可压缩流体,建立混合流体的连续性,解混合流体压力随时间的变化。可进而求气压力。吸力和土体的压缩量。由于本文只研究一维问题,解连续性方程用差分方法。     

非饱和原状黄土湿陷变形及孔隙压力特性

 通过用改装的应力2应变控制式三轴仪, 对等应力比条件下的非饱和原状黄土进行了“分级浸水”, 同时测试了试样在初始、加压固结和浸水湿陷几个状态下孔隙气压力和孔隙水压力的变化过程。初步分析了非饱和原状黄土湿陷变形特性以及湿陷过程中的孔隙水压力、孔隙气压力以及基质吸力的演化规律。     

非饱和膨胀土地区挡墙土压力探讨

根据土力学原理,探讨了气候影响下非饱和膨胀土对挡墙的土压力计算方法和过程,根据土体的基质吸力,利用土体弹性平衡,求取土体裂缝开裂深度,将开裂深度范围内土体作为超载作用在下卧土层上,利用极限平衡条件,求取挡墙土压力的数值,同一挡墙不同时间的土压力是不同的。     

非饱和土的基质吸力与毛细吸力

从毛细现象和基质吸力的定义出发讨论了二者的联系和差别，指出毛细吸力和基质吸力是两个不同的概念，考虑到作用面积的影响，提出了等效基质吸力的概念，通过对理想粘土片和球形颗粒最松散堆积模型的计算分析得出了毛细上升高度和基质吸力表达式，研究表明，在毛细高度之内，基质吸力线性分布与含水量无关；在毛细高度之外，基质吸力非线性增长；另外对等效基质吸力沿高度的分布作了定性分析。     

控制吸力的非饱和土真三轴试验研究

基于西安理工大学的新型真三轴仪,在压力室底座与试样顶盖上分别安装高进气值陶土板与多孔板,从而增加孔隙气压力与孔隙水压力独立控制和量测装置,进而利用轴平移技术对基质吸力进行控制,并且新增水气控制面板和气动二联件对可控制吸力的真三轴仪进行了进一步完善。在此基础上初次尝试对重塑黄土进行了同时控制吸力(s=100 kPa)与净平均应力(p=300 kPa)为常数的真三轴固结排水剪切试验,分析了不同中主应力参数(b=0,0.25,0.5,0.75,1)条件下,各主应变(e_1,e_2,e_3)随偏应力(q)的变化情况;给出了重塑黄土在同时控制吸力与净平均应力路径下p平面上的破坏轨迹,并与Lade–Duncan强度破坏准则和Mohr–Coulomb强度破坏准则的预测破坏线进行了比较。     

非饱和粘性路基土回弹模量之研究

利用MTS动力三轴试验系统,进行一系列路基土回弹模量试验,并于试验后以滤纸法量测土样之基质吸力,以探讨非饱和粘性路基土之回弹模量特性及基质吸力对回弹模量之影响。研究结果显示重复荷载下之偏应力愈大则回弹模量愈小,且回弹模量随基质吸力的增加而增加。本文并建立以重复荷载之偏应力及基质吸力预测非饱和粘性路基土回弹模量之模式,改善传统模式未能考虑含水率对路基之影响。     

酸碱污染土压缩特性的室内试验研究

随着我国工业化进程加速,工业企业对地基土污染问题已成为较为严重的环境岩土工程问题。酸碱污染使地基土改性。为此,通过人工方法制备了4种不同浓度的酸、碱污染土,对不同浓度酸碱污染土的压缩变形性质研究。试验结果表明,随着污染浓度的增加酸碱污染土的压缩系数增大,回弹指数也增大,而前期固结压力是减小的。碱污染土的压缩系数变化比酸污染土大。并对影响酸碱污染土压缩性的各种因素进行分析研究,包括土污染前后的粒度分析、塑性指数、含水率分析以及孔隙比。同时,研究了土在污染前后压缩性质变化对地基土的勘察评价造成的影响。     

干密度和基质吸力对重塑非饱和黄土变形与强度特性的影响

 为解决填方工程沉降和边坡稳定性问题,采用非饱和土三轴仪,对延安新区填方的重塑Q3黄土,进行3种初始干密度下一系列控制基质吸力的三轴剪切试验,研究重塑黄土的变形和强度变化规律。研究结果表明：初始干密度和吸力对重塑黄土的破坏形态、变形特性和强度特性影响较大;随初始干密度的增大,试样的偏应力–轴向应变曲线逐渐由应变硬化型向理想弹塑性再向应变软化型转变;初始干密度和吸力越大,试样的剪胀性越显著,强度越高;有效黏聚力、内摩擦角和吸力摩擦角均随初始干密度的增加而增大;内摩擦角随吸力几乎不变,而黏聚力随吸力呈线性增加;初始切线杨氏模量和切线体积变形模量均随初始干密度与吸力的增加而提高。根据研究结果提出考虑初始干密度和吸力影响的重塑黄土的抗剪强度参数与非线性模型参数的表达式,可用于预估不同初始干密度、不同吸力下重塑黄土的强度和变形参数,为工程应用和数值模拟提供了依据。     

非饱和重塑土的干燥收缩试验研究

基质吸力和净平均应力的增大均可引起土体的压缩变形。针对砂土、粉土、黏土和软土4种不同类型土体,结合试样收缩曲线和土水特征曲线分析了土体干燥过程中基质吸力和孔隙比的关系。试验结果表明:土体干燥收缩过程中随着基质吸力的增大试样不断发生收缩,当基质吸力增大到某特定值时,基质吸力的增大对试样收缩变形无明显影响,称此基质吸力为缩限吸力。屈服吸力s0和缩限吸力ss将试样收缩过程分为弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段3个阶段。并且不同类型土体的缩限吸力不相同,缩限吸力值与土体的塑性指数密切相关。在干燥收缩过程中,当试样的饱和度减小到90%时试样完成了绝大部分收缩,当试验饱和度达到70%时土样的孔隙比基本保持不变。     

非饱和原状黄土增湿条件下力学特性试验研究

利用FSY30型应变控制式非饱和土三轴仪采用常含水率试验,研究陕西泾阳县某边坡原状黄土在不同含水率(无偏应力条件下增湿)、不同固结围压下的强度和变形特性,求得Fredlund双应力状态变量抗剪强度公式中b?值并利用含水率建立了工程中实用的抗剪强度公式;再将天然原状土在不同偏应力水平下增湿饱和后继续剪切,观察其力学特性。两种增湿条件下试验结果表明:该地区黄土应力应变曲线关系呈剪切硬化型;含水率与初始基质吸力呈双曲线关系,剪切过程中基质吸力无明显变化,抗剪强度指标黏聚力随着含水率的增大显著降低而内摩擦角所受影响较小;有偏应力条件下试样浸水饱和后破坏强度显著降低,但对应力应变关系影响较小,增湿时偏应力水平越低,土样饱和后的稳定偏应力值越小。     

压缩过程中非饱和膨胀土体变特征与持水特性的水力耦合效应

土体压缩是岩土工程领域的基本问题。压缩过程中非饱和土的力学与水力学行为是同时发生且相互影响的,有必要统一考察体变特征与持水特性的水力耦合效应。为此,以荆门弱膨胀土为研究对象,开展土中水密度试验、饱和与控制吸力下的非饱和一维压缩试验,准确测量了压缩与卸荷回弹过程中孔隙比–重力含水率–吸力–竖向净应力关系,探讨了水力耦合状况下非饱和膨胀土的体变特征与持水特性规律,并建立相应本构描述。结论如下:1加载段,非饱和压缩曲线均发生明显转折,体现出屈服行为;随吸力增大,压缩曲线依次发生"穿越"现象;卸载段大体呈线性,其斜率随吸力增大而降低。提出能够描述干缩、压缩、卸荷体胀、屈服、压缩性与卸荷回弹性随吸力变化等行为的非饱和土体变方程,可直接用于分层总和法计算。2不同吸力下重力含水率变化存在较大差异;压缩至2941.8 k Pa时,不同吸力下含水率非常接近。吸力与竖向净应力对含水率变化的耦合影响可用3参数Logistic函数描述。3压缩过程中饱和度随竖向净应力增大而增大,卸荷过程中随竖向净应力降低亦增大。采用饱和度或重力含水率,对压缩过程中的水力路径会出现"湿化"与"脱湿"的不同判断,即水力耦合状况下土体表现出复杂的持水状态变化特征。     

滑坡滑带土非饱和蠕变特性试验研究

在库水位变动及降雨入渗作用下,一方面,滑坡土体在饱和与非饱和状态之间转化,土体强度和变形具有非饱和土的特性; 另一方面,滑坡变形发展大都经历了一个时间过程,具有流变特性,因此,考虑吸力（含水率）作用的非饱和土蠕变特性对于水作用下的坡体长期稳定性研究具有非常重要的意义 。 以 三峡库区 某大型滑坡滑动带土为研究对象,开展了一系列非饱和三轴蠕变试验 ,给出了不同偏应力荷载,不同基质吸力条件下的蠕变试验曲线。试验结果表明,同一偏应力荷载下,随着吸力逐渐减小,蠕变变形及蠕变速率均不断增加,且随偏应力荷载的增加增幅更大。在此基础上,建立了各级吸力水平下滑动带土的 Mesri 蠕变模型,即剪应力–应变关系采用双曲线模型,应变–时间关系采用幂函数。接着,通过建立吸力与 Mesri 模型参数 — 初始排水切线模量 之间的函数关系,构建了滑动带土的应力–吸力–应变–时间模型。最后,通过该模型的预测值与试验值的对比分析,发现模型能较合理地预测滑坡滑动带土的蠕变特性。     

黏性土一维松弛及其与次压缩的关系

国内外学者对一维松弛规律进行了丰富的研究,但推导过程较为复杂。基于Buisman次压缩方程,结合Bjerrum提出的等时间压缩线的概念,采用一个简单的方法推导得出了双对数形式和单对数形式的一维应力松弛公式。给出了这两种形式的应力松弛关系曲线的斜率与参数c_a/c_c之间的关系,其中c_a为次压缩指数,c_c为压缩指数。并采用上海黏土进行了一维次压缩和松弛试验,验证了这两种形式的应力松弛关系的可靠性。最后还根据Mesri and Godlewski给出的c_a/c_c的范围,预估了一般黏性土的一维应力松弛速率。