刚性挡土墙后轻量土静止土压力特性模型试验研究

为了研究轻量土对挡土结构物的减压机理,通过开展大比尺刚性挡土墙模型试验,采用重物堆载的方式在填土表面施加均布荷载,分析重塑黄土和轻量土作为墙后填土时的静止土压力分布规律。结果表明:轻量土在养护阶段的静止土压力随着时间增长而逐渐增大,但增幅逐渐降低。重塑黄土和轻量土的静止土压力随着填土深度增加近似线性增大,并且静止土压力随着加载而逐渐增大,其中重塑黄土的增幅明显偏大。对比重塑黄土和轻量土的静止土压力,发现轻量土具有明显的减压作用,且填土表面均布荷载越大,轻量土的减压效果越好。重塑黄土和轻量土的静止土压力系数均不是常数,其中重塑黄土静止土压力系数为0.34~0.78,轻量土静止土压力系数为0.22~0.55。当填土表面作用均布荷载时,传统理论在计算重塑黄土静止土压力方面适用性较高,但轻量土计算误差较大。结合模型试验以及传统理论,提出了适用于轻量土的静止土压力修正公式,对比发现其相对误差总体上介于1.01%~23.13%。通过模型试验和理论计算揭示了轻量土的静止土压力特性,对于完善轻量土土压力理论具有重要意义。

EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响规律

为了确定EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了水泥掺入比12%、20%,EPS颗粒体积比40%的3种EPS粒径混合土的抗剪强度特性。结果表明:轻量土的剪应力–剪切位移关系曲线有硬化、软化两种形态,取决于水泥掺入比、法向应力等因素。抗剪强度包线为折线型包线,与传统结构性土体包线形态一致。水泥掺入比与EPS颗粒体积比相同时,随着EPS粒径增大,轻量土密度不变,抗剪强度减小,单价降低,但强度衰减率远远低于单价降低率;剪切面上EPS发生剪缩与剪断,受水泥掺入比、EPS粒径的控制;黏聚力随EPS粒径增大而减小,内摩擦角没有显著变化规律。轻量土剪切破坏过程,可以划分为变形协调、逐渐破损、纯摩擦3个阶段。提出了固化土、EPS 3界面接触抗剪强度模型,从理论上证明了混合土强度随EPS粒径增大而衰减的规律。根据混合土的强度衰减率低于单价降低率,推荐实际生产过程中可以采用3～5 mm的EPS球粒,进行配方寻优,适当降低造价。

轻量土最优含水率模型与检验

为确定不同配比轻量土的最优含水率,提出ρd-w模型,qu-w模型,RS-w模型3种最优含水率模型,假设3种模型可以统一表示为开口向下的抛物线函数,从理论上推导出了最优含水率解析式。为检验3种最优含水率模型及确定模型系数,通过试验对轻量土物理力学特性进行了研究。结果表明:轻量土的干密度、无侧限抗压强度、比强随着含水率的增大,先增大后减小,存在最优含水率,曲线形态类似于抛物线。用3种最优含水率模型对实测数据进行回归分析,模型计算得到的最优含水率与图解法直接得到的含水率值是极其接近的。结合前人成果,qu-w模型,RS-w模型对应的最优含水率几乎相同,而与ρd-w模型对应的含水率略有差别,3种模型对应的最优含水率基本上是相同的。轻量土的最优含水率为混合物物理需水与化学需水的总和,是复杂物理化学反应需水量的外在表现,是3种模型具有统一性的理论基础。以RS-w模型为例,计算出了轻量土各组分的质量需水率,与原材料性质关系较为密切。

轻量砂变形及强度特性三轴试验研究

通过三轴试验系统研究了新型土工材料——轻量砂的变形及强度特性。结果表明,不同的配比、龄期使轻量砂具有不同的原生结构强度,围压使不同原生结构强度的土样处于剪胀或剪缩状态,导致发生应变硬化、应变软化以及相应状态下孔压的3种对应形态变化。变形模量随EPS(发泡聚苯乙烯)球粒掺入比的增大而线性减小,随水泥掺入比、龄期增大而线性增大,相同配比的土样变形模量与围压关系不大;三轴抗压强度随EPS球粒掺入比增大而呈负指数关系减小,随水泥掺入比、龄期、围压增大而线性增大,存在水泥掺入比阀值;土骨架转换效应对于土样强度的影响很大,造成了土体单轴、三轴抗压强度分带,高水泥掺入比能够大大弱化EPS颗粒的土骨架效应。结合前人成果,系统地研究了轻量砂密度、无侧限抗压强度的影响因素,引入材料学中比强的概念,提出了单价比强图结合配方公式的方法,对轻量土砂进行配方优化。分析了轻量土砂应力-应变关系转型问题,提出采用无侧限抗压强度来表征不同配比、龄期轻量土砂的原生结构强度。通过试验与数理统计,建立临界围压与原生结构强度的关系,为数值模拟计算与建立本构模型奠定了基础。

发泡颗粒混合轻量土静止土压力特性及计算方法研究

轻量土作为一种可以大幅度减轻挡土墙后填土压力的新型土工材料,在公路工程和土方工程中具有极大的应用优势。为了研究发泡颗粒混合轻量土静止土压力特性,通过K0固结试验、模型试验,探究了加载路径、配比、填土深度等对轻量土静止土压力和静止土压力系数的影响规律。结果表明,轻量土的静止土压力系数与加载路径、配比有关。在模型试验中,随着竖向应力的增加,轻量土的侧向土压力与填土深度关系曲线逐渐由直线型转换为折线型。随着荷载卸除,侧向土压力与填土深度关系曲线逐渐由折线形恢复为直线型。加卸载过程中侧向土压力随填土深度的增加在填土h/2处出现拐点,存在临界深度。模型试验中,轻量土的静止土压力系数为0.34~0.48,相比于素土而言,轻量土具有较好的自立性能。轻量土填土墙背侧向土压力大约为素土的22%~30%,能够大幅度降低挡土墙后土压力,表明轻量土具有较好的工程性能。从轻量土独特的结构特性出发,以传统超固结土静止土压力系数公式为基础,引入相对结构度k,建立了轻量土结构性静止土压力系数公式。并且通过K0固结试验与模型试验结果验证了新建公式预测值与实测值的差别,表明该公式相比Jaky公式具有较高的准确性。

轻量砂抗剪强度特性三轴试验研究

为了开发利用轻量砂,在对国内外具有明确物理含义的土的破坏取值标准进行系统研究的基础上,通过三轴试验对轻量砂的抗剪强度特性进行研究。研究结果表明:土的破坏取值标准有变形标准和强度标准,二者统一于有效应力原理,都与孔压发展路径有密切关系。应力-应变曲线的软化、硬化是轻量砂剪胀和剪缩的外在表现,软化型宜采用最大有效主应力比或最大主应力差标准,二者不会导致轻量砂抗剪强度指标的显著差别,硬化型宜采用轴向应变15%标准。轻量砂的Mohr破坏包线形态是由其原生结构强度与围压共同决定的,当围压大于试样的结构屈服应力,破坏包线可以用直线表示。黏聚力和有效黏聚力随着EPS球粒掺入比的增大而减小,随着水泥掺入比和龄期增大而增大;内摩擦角和有效内摩擦角随着EPS球粒掺入比的增大而减小,随着水泥掺入比和龄期增大而增大。EPS球粒的空间置换效应与水泥的结点固化效应共同决定轻量砂的抗剪强度特性。

特征含水率对轻量土基本性质的影响规律

为了研究最优含水率、流动上、下限含水率对轻量土性能的影响,通过密度、无侧限抗压强度试验研究了混合土的工程性质。结果表明:采用流动性指标(180 20 mm)控制混合土的流动性基本可行。混合土处于流动性上、下限含水率时,无侧限应力-应变关系曲线几乎重合,流动性上、下限含水率范围内土壤性质较为接近。无侧限抗压强度随含水率增加而衰减,但流动上、下限含水率对应强度差别不大。不管含水率高低,强度随龄期增长,都可以采用双曲线模型进行预测,并且总结了7 d、90 d强度与28 d强度之间的经验关系。当含水率为最优含水率时,混合土基本不收缩;在流动性上、下限含水率范围内,线收缩率范围为1.53%～4.71%,体积收缩率范围为4.53%～13.46%,收缩性受含水率、水泥剂量等因素影响。理想密度模型可以近似预测混合土的湿密度,高含水率时预测值有一定误差,误差范围为3.834%～8.231%。

轻量土击实密度模型与工程特性(英文)

为了探索软夹杂土体压实机理,指导轻量土配方设计与压实施工,基于混合土物质结构组成及土体压缩变密的物理本质,建立了击实密度模型。试验发现模型预测值与实测湿密度基本一致,绝对误差仅有0.003~0.051 g/cm3,相对误差仅有0.282%~5.267%,证明击实密度模型可以准确预测混合土不同击实条件下的湿密度。EPS颗粒压缩率、混合土湿密度随击实次数增大而增大,增大趋势逐渐变缓;混合土孔隙比随击实次数增大而减小。在击实作用下,轻量土湿密度的提高是由土体的孔隙减少和EPS颗粒软夹杂的塑性压缩共同完成的。与砂土轻量土性质相似,粘土轻量土的湿密度、无侧限抗压强度随击实次数增大而增大。n=25击时,EPS颗粒压缩率范围6.13%~11.51%;n=94击时,EPS颗粒压缩率范围12.80%~14.87%。证明规范规定的击实次数与击实能量适合混合土的击实,不会导致EPS颗粒消泡。考虑到击实密度模型参数测定非常繁琐,根据工程实际情况,假设压实过程中土料含水量不变与压实后土颗粒-EPS颗粒之间的孔隙近似为0,进一步提出了简化击实密度模型,并且通过试验证明了简化模型完全适用于实际工程。

EPS颗粒混合轻量土的动变形特性及修正Hardin-Drnevich模型研究

为探究EPS颗粒混合轻量土的动变形特性,通过动三轴试验研究了不同配比、围压对轻量土骨干曲线、Hardin-Drnevich模型参数的影响规律,建立了修正Hardin-Drnevich模型,并对修正模型进行了验证。结果表明:轻量土的骨干曲线呈现出明显的非线性特性与应变硬化特征。轻量土动剪切模量的倒数与剪应变关系曲线符合线性递增的变化规律,其动变形特性可以由Hardin-Drnevich模型描述。最大动剪切模量的倒数和最大动剪应力的倒数随着围压和水泥掺量的增大而减小,随EPS颗粒体积比的增大而增大。在Hardin公式的基础上,引入相对结构度k和广义孔隙比e’,提出了模型参数的表达式,建立了修正Hardin-Drnevich模型。通过改变应力状态和应力路径对轻量土进行动三轴验证试验,发现模型计算值与试验值间的相对误差均小于11%,修正Hardin-Drnevich模型对轻量土骨干曲线的预测结果良好,这表明修正Hardin-Drnevich模型可以描述轻量土特殊结构性在复杂受力条件下的动力响应。

岩土工程专业教学中大学生的道德教育

总结了岩土体的特性与岩土工程的基本工作方法,提出了教学改革中应该加强大学生的道德教育是提高教学实效的一条重要途径。阐述了道德的基本含义,分析了高校以人为本的教育思想,提出了高校道德教育的价值观念包括技能教育、人格教育、道德教育,三者之间不可分割,相互依存。以孔孟思想为主线,以中外传统历史文化为辅,结合岩土工程特点,论述了当代大学生在求学过程中应该树立正确的道德观:诚实守信,重义轻利;艰苦朴素,求真务实;立足本职,勇担责任;知行合一,点滴做起。

挡土墙后EPS颗粒混合轻量土填料静止土压力特性模型试验研究

为确定EPS(发泡聚苯乙烯,expandablepolystyrene)颗粒混合轻量土在挡土墙后的静止土压力特性,通过对素土和轻量土开展室外挡土墙模型试验,探究加卸载条件下土体在挡土墙后静止土压力、静止土压力系数、竖向沉降量的分布规律,揭示轻量土填料在挡土墙工程中的减压机制和沉降变形机制。结果表明:在加卸载之前,素土和轻量土的竖向土压力、侧向土压力随着填土深度的增加近似呈线性增加趋势,其理论值和实测值间的相对误差不大于26.35%。荷载对素土竖向土压力和侧向土压力的影响随着填土深度的增加而逐渐减小。轻量土养护成型后具有自立性,荷载对其影响深度有限,试验中轻量土的荷载影响区深度大致为H/2(H为墙高)。当填土深度小于H/2时,随着荷载的逐级增减,轻量土竖向土压力、侧向土压力增加和减小较为明显;当填土深度大于H/2时,竖向土压力、侧向土压力随着荷载的逐级增减逐渐出现收敛,变化幅度较小。素土与轻量土静止土压力系数在挡土墙后呈非线性分布,分别处于0.27~0.74和0.33~0.44范围内。由Jaky公式计算的轻量土静止土压力系数理论值基本大于试验实测值,但差值较小。素土的竖向沉降变形随填土深度的增加而逐渐减小,总体介于0~21.5 mm。而养护成型的轻量土在荷载的作用下,竖向沉降量变化不明显,总体介于0~2.8 mm。相比素土而言,由于EPS颗粒的缓冲作用以及水泥的固化作用,使养护成型的轻量土具有良好的缓冲性和自立性,可对竖向应力进行更有效的吸收和分散。轻量土可大大减小静止土压力、静止土压力系数和竖向沉降量,满足挡土墙工程中对填料减重增强的要求。

大学生主观能动性培养途径

从主观能动性的内涵出发,系统阐述了大学生缺乏主观能动性的原因,并提出了大学生主观能动性的培养途径:树立远大理想;培养学习兴趣;树立终身学习的观念;鼓励学生艰苦朴素,求真务实;关爱特殊学生。

土力学课堂教学若干问题的反思

本文在分析影响土力学课堂教学四类问题的基础上,对水利水电工程专业256位学生进行问卷调查。结果表明:家庭贫困、学习目标不明确、缺乏学习兴趣等因素会直接影响教学效果。为了提高教学质量,建议教师从四个方面进行教学改革:树立以人为本的情怀,激发学生学习兴趣;增强情感交流,重点要关注单亲家庭、贫困家庭、父母感情有问题的学生;增强教学互动,调动学生的积极性;注重理论与实践结合,培养学生独立思考与解决实际问题的能力。

基础工程课程教学改革探索

基础工程是土木工程专业的主干课程,综合性、理论性、实践性较强。分析了当前基础工程教材、教学内容、方法等方面存在的问题,探索改进基础工程课程的教学方法,强调概念教学,重视野外实习、课程设计等实践环节,培养学生独立思考与解决实际问题的能力,以提高基础工程教学质量。

大学生科技创新主观能动性的提升对策研究

文章以西北农林科技大学岩土工程专业为例,从其大学生科技创新活动现状出发,提出了提高大学生科技创新主观能动性的对策。

大学生科技创新教育考核制度与指导模式研究

文章以西北农林科技大学为例,通过分析大学生创新创业教育现状,针对科技创新教育中存在的学生主观能动性不足,考核制度对学生约束力不够,指导模式对项目的过程管理力度不强等问题,提出了将学分制引入科技创新教育考核体系的考核制度,以及构建研究生帮扶制度的指导模式。通过创新考核制度与指导模式,以期增强大学生科技创新教育的完成质量,切实提升学生的科技创新能力。

岩土工程名人感召式教学的内涵与实践

文章从岩土工程名人感召式教学的内涵与构成出发,以Terzaghi名人事迹为例,阐述了岩土工程名人感召式教学的目的,并提出了岩土工程名人感召式教学的实践策略。

基于校内科教平台的研究生实践教育研究

为了响应国家复合型创新型研究生培养要求,西北农林科技大学土木工程学科研究生培养改革势在必行。文章着眼于土木学科研究生实践教育现状,针对研究生规模扩大,现有教育资源难以满足研究生实践教育需求,研究生重理论、轻实践,缺乏吃苦耐劳的实践精神等问题,提出了基于校内科教平台的研究生实践教育新途径:建设工程案例库,加强课堂教学的实践性;以学位论文为导向,积极利用校内实验平台与实训基地;借助校内在建工程,突出实践能力培养;积极参与导师生产项目,开阔视野,旨在提高研究生实践教育质量,从而培养出符合国家需求的复合型创新人才。

基于大学生思想教育的学业生涯规划研究

以西北农林科技大学土木工程专业为例,经过分析和总结班主任约谈学生的记录,针对影响大学生专业学习的主要因素,以大学生思想行为特征阶段性演变为出发点,提出四种具有现实意义的思想工作方法:召开班会,倡导学生自主学习习惯;巡查宿舍,体察学生生活状态及同学关系;开展活动,培养积极向上学习心态;个别谈心,消除影响学业负面情绪。这对班主任从思想教育层面提高大学生的学业生涯规划能力,提高专业教育的质量,有十分重要的意义。

新工科背景下复合型创新人才培养模式研究

为助力高等教育强国战略,探索新的研究生教育模式,教育部积极推进新工科建设。文章以西北农林科技大学为例,提出了探索创新型研究生培养模式的方法。针对现行土木工程研究生培养中出现的学生专业兴趣缺乏、理论和实践不相统一、注重结果胜于过程等问题,为推动复合型创新人才的培养,提出了四点建议:加强人文情怀教育,提升研究生学习兴趣与科研素养;理论联系实际,培养研究生独立思考与解决实际问题的能力;加强过程培养,增强研究生科学研究创新意识;加强学术交流与科技竞赛,培养创新型复合型研究生。