盐溶液饱和黏土的等向压缩特性

利用不同浓度Na Cl溶液饱和黏土,进行等向压缩试验并分析渗透吸力对等向压缩特性的影响规律。试验结果表明:渗透吸力对于黏土的等向压缩行为存在明显影响,主要体现在对初始弹性压缩线斜率、初始屈服应力的影响上。随着渗透吸力的增大,初始弹性压缩线斜率增大、初始屈服应力逐渐减小;而渗透吸力对弹塑段压缩线斜率和卸荷回弹线斜率影响不大。基于等向压缩试验结果,建立了盐溶液饱和黏土的本构模型,经过验证该模型能有效地模拟盐溶液饱和黏土的等向压缩特性。此外,该模型还可以模拟恒定等向压力下渗透吸力改变引起的试样变形。该等向压缩试验结果及所建立的模型为进一步分析及模拟化学-力学耦合行为提供了数据支持和理论基础。

等向压缩及偏压加载下锦屏大理岩变形特性研究

以中国锦屏地下实验室工程T_(2b)大理岩为研究对象,开展了等向压缩(σ_1=σ_2=σ_3)试验及不同围压下的三轴偏压(σ_1-σ_3)加载试验,分析讨论了大理岩等向压缩体积变形特点、围压对峰后变形行为及峰前渐进性变形破坏过程的影响。试验结果表明:大理岩的等向压缩体积变形在不同围压范围内经历了一个线性-非线性-线性的变化过程。等向压缩体变曲线上存在一个拐点(敏感应力),该点的围压能在一定程度上反映其应力历史。偏压加载时峰后变形表现为脆性-半脆性-延性转化特征,峰值强度随围压变化与等向压缩体变曲线斜率发生变化的转换围压是一致的。围压对渐进性破坏过程各个阶段均会产生一定影响,除偏差闭合应力阈值外,其余各特征偏应力阈值均随围压近似呈线性增加关系。在等向压缩和偏压加载时出现了2次裂隙闭合过程。试验成果对进一步研究硬岩的变形破坏机制、防治深部地下工程灾害具有一定参考价值。

等向压缩应力条件下原状黄土的吸湿持水特性

用改装的非饱和土三轴剪切渗透仪,在不同等向压缩应力作用下对天然状态的原状黄土进行了分级浸水试验,分析了应力对吸湿持水曲线的影响,提出了可以直接考虑等向压缩应力影响,以饱和度及含水率与吸力关系表征的持水特性模型。研究结果表明：应力对饱和度与吸力关系的影响较大;对含水率与吸力间关系的影响与吸力大小有关,当吸力大于阈值时几乎没有影响,可近似归一,当吸力小于阈值时影响较大。随着应力增大,脱气吸力值增大,饱和含水率减小,且可分别用线性函数及对数函数描述之。不同应力下,饱和度及含水率比（含水率与饱和含水率之比）与吸力比（吸力与脱气吸力值之比）关系皆可以归一,且可用提出的模型描述。该模型直接把等向压缩应力作为变量,与以应力作用下孔隙比作为变量的持水曲线模型相比,更便于实际工程应用。模型对饱和度及含水率与吸力关系的预测结果与试验结果吻合较好。

疏浚淤泥EPS颗粒轻质土等向压缩变形特性研究

轻量化处理方法是疏浚淤泥的再生资源化处理方法之一,在国际上得到了越来越广泛的关注和认可。作为轻质填土材料中的一种,疏浚淤泥EPS颗粒轻质土的压缩变形特性及沉降计算值得关注。在等向压缩试验基础上,分析了EPS颗粒添加量、水泥添加量、养护龄期对轻质土试样的压缩曲线、结构屈服应力、压缩参数等的影响规律,并给出了最终沉降量计算公式。

非饱和重塑与结构性黄土等向压缩试验离散元分析

为了研究非饱和重塑与结构性黄土在等向压缩条件下宏微观力学性质,进行了等向压缩室内试验的离散元数值分析。运用本团队提出的非饱和结构性黄土三维胶结接触模型,根据室内真三轴试验标定三维接触模型参数,进行了非饱和重塑与结构性黄土的等向压缩离散元模拟,并与室内试验结果进行了对比,在此基础上分析了其宏微观力学机理。结果表明:离散元模拟结果能较好的定性反映黄土的力学特征,非饱和黄土的孔隙比随平均应力先缓慢下降,后在屈服压力附近开始过渡到快速下降;胶结接触在达到某阈值平均应力时开始发生破坏;胶结开始发生大量破坏的阈值与压缩曲线上的结构屈服应力有很好的对应关系。

基于动态参考线的结构性土等向压缩模型

基于结构性土等向压缩线与应变软化型曲线在斜率变化上的相似性,借用以动态参考描述应变软化型曲线的建模方法,建立结构性土等向压缩模型.该模型将e～lnp坐标中的正常固结线扩展为一条随加载而不断下移的动态参考线,令结构性土等向压缩线追寻动态参考线而发展,实现对结构性土等向压缩的描述.试验数据与模型预测对比表明该模型可以连续、光滑地反映结构性土的等向压缩变形特性.

重塑上海软土的压缩特性试验

对上海第4层淤泥质软土重塑试样,进行等向压缩试验、K0试验及单向压缩试验.分析不同试验条件下压缩指数和膨胀指数的关系,给出不同试验条件下压缩指数Cc的大小.对8次等向压缩-回弹试验结果进行了分析,比较了膨胀指数Cs的大小.通过对2次K0试验结果的分析,给出重塑上海软土在加载—卸载—再加载过程中,K0随σv的变化规律及K0与OCR(超固结比)的关系.讨论在3种不同试验条件下,卸载过程中膨胀指数Cs与OCR的关系.通过室内试验对压缩性参数的确定,为进一步建立重塑上海软土的本构模型提供了基础.

广州软土的压缩特性与修正剑桥模型参数λ和κ

修正剑桥模型是基于临界状态土力学理论建立的土弹塑性本构模型,在世界上得到广泛应用。为获得修正剑桥模型参数λ和κ,需要对土进行等向压缩试验。然而,实际工程的土工试验报告通常仅提供一维压缩试验得到的压缩指数Cc和回弹指数Cs,并不进行等向压缩试验。对广州原状软土进行了一维压缩试验和等向压缩试验,试验结果表明,单向压缩试验与等向压缩试验下广州软土的压缩指数近乎相同,而等向压缩试验下广州软土的回弹指数为单向压缩试验下回弹指数的1.49~1.87倍;Cc与其修正剑桥模型参数λ比值为1.88~2.38,Cs与其修正剑桥模型参数κ比值为1.2~1.54。试验成果可为广州地区的工程设计、软土本构模型的建立提供参考数据。

盐溶液饱和岩土的本构理论及在黏土中的应用

盐溶液中离子的化学活性会改变饱和岩土的力学性质,诱发其工程性能出现劣化甚至失效等岩土工程问题。为了研究化学活性对饱和岩土水力与变形特性的影响,基于混合物理论与热力学溶液理论,建立了盐溶液饱和岩土材料的本构理论框架。与以往研究不同,该理论将固相应变分解为孔隙率变化引起的骨架应变、固相材料变形引起的基质应变以及化学反应等物质交换引起的质量交换应变,用以凸显孔隙率在水-力-化学多场耦合机制中的关键作用;采用溶质的现时质量分数作为化学状态变量来反映化学活性的影响;利用自由能和耗散势分别建立弹性和塑性本构关系。根据该理论框架建立了NaCl溶液饱和黏土的固相、流相本构关系以及溶质的渗流-扩散方程,并得到了已有试验数据的验证,表明该框架可以指导盐溶液饱和岩土的本构建模工作。

考虑应力路径效应的堆石料剪胀方程研究

为揭示堆石料应力路径和剪胀特性相互影响机理,分析了等向压缩试验、常规三轴试验以及等p试验之间的应力应变响应关系。采用理论分析和试验验证的方法,在弹塑性本构模型框架下,提出一种新的考虑应力路径效应的剪胀方程构建方法,并通过多种应力路径堆石料三轴试验对新的剪胀方程进行验证。预测结果表明:构建的剪胀方程可以考虑应力路径的影响,尤其是等应力比加载路径的影响。研究结论揭示了等向压缩试验和等p试验的重要性,建议在建立考虑应力路径影响的剪胀方程和本构模型时利用这两类试验。

堆石料长期变形的室内试验研究

堆石体存在流变,不仅与荷载有关,而且与干湿循环有关。堆石坝的长期变形观测资料也表明,雨季产生的变形常显著高于非雨季。本文通过室内试验模拟日晒雨淋引起的干湿循环作用,研究等围压荷载作用下干湿循环对堆石料长期变形的影响,并依试验所揭示的变形随干湿循环而变化的规律,建立了计算变形的近似公式。结果表明,干湿循环作用引起的堆石变形是不可忽视的,它随循环次数的增加呈非线性发展,并与围压呈正比。在计算堆石料长期变形时,除了考虑荷载作用的流变变形,还需根据年降雨的循环次数计算堆石料长期的变形。

常含水率下非饱和高庙子膨润土加砂混合物的水力-力学性质

对非饱和高庙子膨润土与砂混合物击实样进行常含水率下的不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验,研究非饱和高庙子膨润土与砂混合物的水力-力学特性,拟模拟深层地质处置工程中缓冲/回填材料在不排水状态下受力时的性状。试验研究表明:在不排水等向压缩和不排水三轴剪切试验中,固结应力和剪应力的增大引起非饱和土试样孔隙比减小,饱和度增大,吸力减小;在不排水剪切试验中,应力-应变曲线呈外凸的形状,试样发生体积收缩和侧向膨胀变形,净围压对试样的初始刚度、不排水剪切强度和变形有较大的影响。

非饱和黏土孔隙压力计算与实验研究

根据有效应力理论 ,以弹性理论和混合物理论为基础导出非饱和黏土孔隙压力的一般公式 ,由此得出各向同性压缩和侧向约束压缩两种情况下的孔隙压力计算公式 .并对此两种情况进行试验证实。结果表明 ,导出的孔隙压力公式与Skempton公式构成一致 ,其中系数B的试验结果中显示毛细压力对孔隙压力有一定的影响。

苏州黏土的力学特性

为了研究结构性对土的力学特性的影响,对苏州黏土的原状样和人工制备样进行等向压缩试验、三轴固结排水剪切试验和不排水剪切试验.试验结果表明:在固结压力相同时,原状样比人工制备样具有更大的孔隙比、压缩指数Cc和膨胀指数Cs;剪切时的围压对人工制备样的应力比-应变曲线没有影响,而对原状样的应力-应变曲线有影响,即剪切围压小的试样得到的应力比较高;排水剪切围压相同时,人工制备样的强度高于原状样的强度,这是由于原状样的孔隙比大于人工制备样的孔隙比;孔隙比相同时,原状样的强度比人工制备样的要高.

土体等向固结曲线的Logistic模型

基于非饱和土等向压缩试验和Logistic函数,提出了一种土体等向固结曲线的模型。首先,对目前土体体变方程中常用的单对数和双对数线性模型的不足进行了分析;然后,借助Logistic函数,建立了各向等压条件下的土体孔隙比和压力模型,并给出了模型中各参数的确定方法以及前期固结压力的解析表达;最后,通过与已有试验数据进行对比,验证了该模型的有效性,分析了各参数随非饱和土中吸力的变化规律。

泡沫塑料颗粒种类对轻质混合土力学特性的影响

轻质混合土是一种新型的轻质土工材料,具有轻质、环保、高强等特点。本文对添加不同种类泡沫塑料颗粒的轻质混合土试样进行了无侧限抗压强度试验、等向压缩试验及三轴剪切试验。试验结果表明:泡沫塑料颗粒种类对轻质混合试样的力学特性有较大的影响。

原状和重塑软土力学特性的比较研究

为了研究结构性对土的力学特性的影响,对上海淤泥质软黏土的原状样和重塑样进行了等向压缩、排水剪切试验。试验结果表明:在固结压力相同时,原状样比重塑样具有更大的孔隙比、压缩指数Cc和膨胀指数Cs;原状样的应力—应变—体变曲线与剪切围压密切相关,而重塑样的应力—应变—体变曲线却不受剪切围压影响;相同剪切围压时,得到的重塑样强度高于相应原状样的强度,这是由于原状样的孔隙比大于重塑样的孔隙比造成的。

原状黄土的结构性与渗气特性的关联性初探

对3个地区的不同含水率原状黄土进行了等向压缩与渗气性同步测定试验,分析了原状黄土等向压缩过程中变形特性与渗气特性,探讨了压缩特性与渗气性之间的关联性通过引入用渗气性定义的结构性参数,提出了描述湿载耦合作用时原状黄土压缩变形的表达式。研究结果表明:原状黄土的渗气性变化与压缩特性的变化过程呈良好的关联性,渗气性可反映原状黄土组构与湿度不同而引起结构势差异及其应力作用引起黄土结构势的损伤过程;把结构屈服时某一含水率与参考含水率土的渗气系数之比定义为结构比参数,通过将不同含水率下结构比参数引入到等向应力变量中而得到了具有归一性的压缩曲线;据此,提出了以参考含水率的原状黄土的压缩曲线为基础,统一、连续描述非饱和原状黄土屈服前后压缩变形模式,其计算与试验结果皆吻合较好。

上海结构性软黏土本构模型与试验验证

天然上海软黏土具有很强的结构性,传统的剑桥模型无法合理地对其进行描述,改进后的运动硬化结构模型不仅引入了描述土体结构性的状态变量,可以反映土体塑性应变发展过程中所产生的结构损伤对其力学行为的影响,还对原始运动硬化结构模型中的形状参数、塑性模量公式等进行了改进,能更好地描述上海软黏土的力学行为。基于改进之后的运动硬化结构模型,通过天然上海软黏土等压固结三轴不排水剪切试验对该模型进行参数标定,进而对偏压固结三轴不排水剪切试验与加-卸载等向压缩试验进行预测。结果表明:改进后的运动硬化结构模型可以更好地模拟上海软黏土在三轴试验中的结构损伤、应力路径以及应力应变关系,同时对加-卸载过程中土体的滞回特性也有较好的模拟效果。

常含水率下Q_(3)原状黄土的应力-应变、吸力变化及临界状态特性

黄土高原地区存在恒定含水率加载的工况,为了模拟这种排水条件下土体的受力变形情况,采用GDS非饱和三轴仪对兰州不同初始吸力的Q_(3)原状黄土在常含水率条件下进行了三轴等向压缩和常规剪切试验,研究其应力—应变、吸力变化及临界状态特性。等向压缩试验结果表明:初始吸力愈大,压缩变形愈小,吸力减小程度愈大;等向应力愈大,饱和度增大程度愈大。三轴剪切试验结果表明:应力—应变曲线呈硬化型,偏应力对吸力的减小程度影响不大,主要影响饱和度的增大程度;初始吸力10~100kPa范围内,q-p临界状态线相互平行,用饱和土的临界状态线统一描述;e-lnp′临界状态线随初始吸力增大平行上移,其截距与初始吸力呈双曲线关系,饱和土的e-lnp′临界状态线斜率偏小,不同初始吸力非饱和土与饱和土的临界孔隙比之比,与临界饱和度(气体饱和度)的关系可归一。研究成果为排水条件差的黄土材料测试及工程应用提供参考。