粗粒料大三轴试验研究进展

目前,粗粒料的抗剪强度与变形特性表达式是在砂土特性研究基础上修改而得到的。实质上,粗粒料具有粒径大、沉陷变形小及颗粒破碎明显等特性而与砂土相区别。因此,研究粗粒料工程特性与本构关系时应充分考虑这些固有特性。此外,粗粒料在高压、复杂应力状态及动荷载作用下的工程性质研究也有待加强。文中概括和总结了静力条件下粗粒料大三轴试验研究进展情况,包括抗剪强度、变形特性、本构模型及试验技术方面,并就其中的一些问题进行了讨论。

堆石料大三轴试验的细观模拟

采用三维颗粒流计算程序,对堆石料的大三轴排水剪切试验过程进行了数值模拟。在数值模型的生成过程中,使堆石料集合体达到规定密度和级配;采用动态松弛算法迭代求解,并引入粒间阻尼,以吸收颗粒填装的多余动能使其稳定;颗粒间引入黏结力来提高试样的峰值强度;确定堆石料的细观力学参数,拟合室内试验应力应变曲线。模拟不同围压下堆石料的试验,得到的应力-应变曲线与室内试验基本一致,说明颗粒流方法可以较好的模拟堆石料的大三轴试验过程。由于没有考虑颗粒形状及颗粒破碎的影响,造成大应变剪胀偏大。

不同剪切速率下掺砾料大三轴试验

对某心墙堆石坝掺砾心墙料进行三轴固结排水剪切试验,研究剪切速率对掺砾心墙料的应力-应变关系和强度特性影响。结果表明:无论剪切速率高低,掺砾心墙料试样在不同围压条件下应力-应变关系曲线均表现出不同程度的硬化和剪缩现象,随着剪切速率的增加,硬化现象逐步增强,剪缩现象逐渐减小;随着剪切速率的增加,偏应力峰值强度(σ1-σ3)f降低越明显,且强度指标φ减小显著;在试验的剪切速率范围内,割线弹性模量E1随剪切速率的增加而减小,体积模量K1随剪切速率的增加呈先增加、后减小的趋势。

粗粒土大三轴试验研究综述

自然界中广泛分布粗粒土,其具有压实密度大、良好透水性、抗剪强度高、沉降变形小、不易产生地震液化等优良的工程特性,已被广泛运用于土石坝工程建设中。本文在阅读大量参考文献的基础上概括和总结了粗粒土大三轴试验研究进展情况,包括抗剪强度、变形特性、应力-应变关系特性、试验中的若干问题,并结合已有认识,提出了笔者一些自己的思考,指出了今后关于粗粒土的研究方向。

基于大三轴试验的胶凝堆石料力学特性

为了研究胶凝堆石料的特性,进行了大三轴固结排水剪切试验,得出不同胶凝掺量的应力与应变关系、体积应变与轴向应变关系,分析比较了不同围压、不同胶凝掺量对胶凝堆石料剪胀特性的影响。试验结果表明:围压相同时,胶凝掺量增大,破坏偏应力和残余强度都增大,而轴向偏应变减小;胶凝掺量相同时,围压增大,破坏偏应力、残余强度和轴向偏应变都增大;不同围压、不同胶凝掺量的体积应变与轴向应变关系曲线均表现出不同程度的剪胀性,且胶凝掺量越大,围压越小时,胶凝堆石料剪胀现象越明显。

胶凝堆石料大三轴试验

在大三轴试验的基础上,得到不同胶凝体质量浓度、不同围压下的应力-应变曲线,通过试验数据对胶凝堆石料本构模型进行探讨,并求出了模型中的参数。研究结果表明:当胶凝体质量浓度较低时,对胶凝堆石料运用邓肯-张本构模型基本满足工程精度要求;随着胶凝体质量浓度的增加,从应力-应变曲线中发现邓肯-张本构模型已不再适用,但曲线在弹性阶段表现出明显的线性特性,线性模型的弹性模量与胶凝体质量浓度、围压有关。通过试验数据,拟合得出线性模型中相关参数之间关系的表达式。

土工织物散体桩桩体大三轴试验研究

对密实状态的土工织物散体桩桩体进行大三轴试验,研究其在不同围压和不同聚丙烯土工编织布筋材强度下的应力–应变特性,并据此提出桩体强度及模量理论计算公式。研究结果表明:土工织物散体桩桩体在三轴压缩下呈剪胀破坏,其剪切带上主要是筋材的横向筋丝产生断裂,且桩体剪切角与碎石的莫尔–库仑理论破裂角比较接近;在加载初期,土工织物散体桩应力–应变曲线下凹,而后近似线性增长至峰值应力,随后应力随应变减小并趋于稳定,表现为应变软化特性;同一筋材强度、不同围压的土工织物散体桩桩体强度所对应的轴向应变值比较接近;土工织物散体桩桩体的似黏聚力随筋材强度呈较好的线性增长关系,其较碎石的似黏聚力大很多,而筋材对桩体碎石的内摩擦角影响不大;建立了土工织物散体桩桩体强度及模量的理论计算公式,并采用试验值对理论公式进行修正,经修正后的结果与试验值吻合很好。

基于大三轴试验的土石混合体强度特性与影响因素

为更为详细地探讨山区土石混合体的力学特性,综合考虑含石量、含水量与岩石完整性等因素的影响,采用正交试验方法对土石混合体填料的大型三轴剪切试验进行设计,并运用邓肯-张模型对得到的三轴试验参数进行反演研究。结果表明:土石混合体中影响内摩擦角的因素从大到小分别为含石量、含水量、岩石完整性;试件在各围压下剪切时,开始阶段偏应力与轴向应变近似成比例关系;当轴向应变超过2%时,偏应力增长速率减小,呈现出明显的应力-应变非线性;当混合体达到最大偏应力之后,仍可以保持在增加轴向应变的同时,偏应力不减小,表明土石混合体材料的软化特性不明显;含石量对试样体应变的影响较含水量与岩石完整性更显著,在含石量较低时体现为剪缩性,含石量较高时更多体现为剪胀性;邓肯-张模型的拟合结果与大三轴试验数据的相似度较好,表明邓肯-张模型能模拟土石混合体在不同围压下的应力-应变关系。

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明:素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。

含水量对加筋土强度影响的大三轴试验研究

加筋土复合体强度的研究是一个复杂的问题,受到众多因素影响,其中水就是一个重要因素。该文运用加筋土复合材料强度理论对加筋土的强度提高进行具体解释,同时通过三轴试验探讨含水量的改变对加筋土复合强度的影响程度。分析了不同含水量对加筋土复合体强度的影响,其结论对加筋土结构工程具有一定的参考价值。

土工格栅加筋土大三轴试验和等效围压法研究

土工格栅在复合土体中作用效果可以同效应类比为一个侧方向的围压。为了检验这种围压等效方法的准确度并探讨其在工程应用中可能存在的问题,本文基于加筋土和素土进行了大三轴对比试验。结果表明：依据等效围压方法对加筋复合体进行数值计算是可行的,同时,也要注意,计算公式在围压值高时结果较准确,而围压值低的情况下需要通过引入系数进行修正。

DEM拟合级配碎石材料大三轴试验的颗粒粗糙度效应研究

为充分利用石质弃渣,填石路堤已经成为山区高等级公路较普遍的路堤形式,为确保填石路堤的稳定性,急需开展弃渣碎石材料性质的研究。为研究颗粒粗糙度对样本性质的影响,本文以雅泸路某隧道废弃碎石的室内大三轴试验数据为基础,开展离散元法模拟级配碎石材料大三轴试验的颗粒粗糙度效应研究。论文详细介绍了样本颗粒形态及粗糙度的模拟原理、级配碎石数值样本的生成过程。分析数值试验过程及结果表明:团粒形态样本可以更真实地模拟碎石材料的骨架-孔隙结构,样本加载前有着合理、均匀的接触力分布形式;团粒间的镶嵌结构可以极大的提高样本强度,变形过程中体现出不规则颗粒间的咬合、滑动特征;样本强度与颗粒粗糙度(即D4值)有着线性正比关系;样本初始平均接触数是决定样本内摩擦角的决定性因素;团粒形态样本平均接触数随轴向变形发展的变化规律再现了颗粒材料弹性变形的微观力学机制。

土工格栅加筋土复合体的大三轴试验

采用大型三轴仪,对直径30 cm,高60 cm,放置两层土工格栅的加筋土复合体试件进行三轴试验。试验获得了加筋土复合体的应力-应变及其抗剪强度特性,以及含水量对加筋土复合体力学性能的影响规律。

加筋泥质粉砂岩大三轴试验研究综述

文中对素泥质粉砂岩及不同类型的加筋泥质粉砂岩在不同含水量等条件下进行试验,通过对比分析得出对泥质粉砂岩强度的主要影响因素,为加筋泥质粉砂岩路基的填筑提供设计和施工依据。通过此次粗粒土大三轴试验,获取素泥质粉砂岩、加筋(土工格栅)泥质粉砂岩、加筋(格宾)泥质粉砂岩在不同含水量、不同压实度、不同加筋层数条件下的强度参数,为更好的掌握泥质粉砂岩力学特性及其强度指标提供可靠依据,为泥质粉砂岩路基,特别是加筋泥质粉砂岩路基的填筑提供设计和施工依据。

块石含量及形状对胶结土石混合体力学性能影响的大型三轴试验

胶结土石混合体在自然界中分布广泛,为了揭示块石含量和块石形状对其力学特性的影响,开展了一系列室内大三轴试验研究。首先,通过掺有一定量水泥的土石混合体试样与未掺水泥的试样进行对比,以论证土石混合体有必要进一步划分为胶结土石混合体和无胶结土石混合体。然后,针对胶结土石混合体设计并进行了不同块石含量和块石形状的对比试验。最后,对胶结土石混合体力学特性的块石含量和块石形状效应进行了分析探讨。结果表明:水泥掺入比为3%的土石混合体试样较未掺水泥的试样强度和模量均有大幅提高,有明显的应变软化和局部化剪切带;在给定条件下,胶结土石混合体的峰值强度和脆性指数均随含石量的增加而减小;当含石量为40%时,块石为碎石的胶结土石混合体试样与块石为卵石的试样相比峰值强度略低,而残余强度略高;而当含石量为70%时,无论是峰值强度还是残余强度,块石为碎石的试样均比块石为卵石的试样大,围压较大时尤为明显。

三轴试验测定掺砾心墙料邓肯模型参数简化方法的探讨

提出一种能够缩短掺砾心墙料大三轴排水剪试验时间的方法,即降低掺砾心墙料中细粒的含量。掺砾心墙料的强度和变形主要取决于粗粒部分,试验表明,适量降低细粒的含量,没有改变原级配试样应力应变曲线的基本特征。而细粒含量的降低,可以有效地提高试验过程中的排水速率。给出了降低的细粒含量与渗透系数之间的关系,给出了降低细粒含量的掺砾心墙料大三轴试验步骤,以及确定邓肯模型参数的简化方法。

粉砂土及其加筋土大三轴剪切试验及结果分析

加筋复合体中 ,土工格栅的作用相当于给土体施加等效围压 .在有限元计算中 ,可以用等效围压代替格栅的作用 ,加在土单元上 ,模拟筋材本身的单元并不出现 .等效围压值的大小取决于筋材的变形 .通过试验分析表明 ,当周围压力较大时 ,筋土同步变形 ,等效围压值容易确定 ,而周围压力小时 ,筋土不能同步变形 ,等效围压值难以确定 .在有限元计算中 。

基于PFC方法的粗粒土三轴试验尺寸效应研究

粗粒土是工程建设过程中经常遇到的一类土,由于室内仪器限制,通常将其按一定条件缩尺后进行室内大三轴试验,进而推算原级配土的强度特性。缩尺后替代级配与原级配存在着缩尺条件、尺寸效应等问题。在某高速公路大三轴试验数据基础上,运用PFC2D软件,将600×300 mm样本经等质量替代法缩尺,比较了缩尺后不同尺寸样本的应力-应变曲线。结果表明:PFC2D可以很好的模拟三轴试验;缩尺后的样本应变模量降低,且随着样本尺寸的增大而增大,样本的抗剪强度也存在差异;等质量替代法对缩尺后样本的尺寸大小有限制;当样本颗粒级配相同时,不同尺寸样本在峰前阶段的尺寸效应不明显。

粗粒土的大型三轴试验及其变形与强度特性研究综述

大型三轴试验试样尺寸大,需土料多,存在制样困难、成功率低的特点;粗粒土具有粒径大、级配复杂及透水性较强等特性,研究粗粒土的工程特性与本构关系时应充分考虑这些固有特性。文中概括和总结了粗粒土大三轴试验研究进展情况,包括抗剪强度、变形特性、本构模型、研究方法等方面,并结合已有研究成果,提出了今后关于粗粒土的研究方向。

高铁路基粗粒土填料静力特性大型三轴试验研究

选取宁杭高铁德清站路基填料站现场典型粗粒土填料制备试样,在100,150,200,300 kPa围压下开展大型三轴固结排水剪切试验,得到相应的应力-应变和体变特性曲线。试验表明:围压越大,偏应力达到稳定值所需的轴向应变越大,当围压为300 kPa、轴向应变达到15%时,偏应力仍在继续增长。不同围压条件下的试样剪切初期均表现为剪缩,随着轴向应变增加,体积应变逐渐减小甚至过渡到剪胀。根据试验结果,选取不同围压下的峰值强度作为归一化因子,对填料的应力-应变关系进行理论分析,得到归一化偏应力与轴向应变的拟合关系曲线。由该曲线确定相关参数后,能较好地预测填料的应力-应变关系。