初始含水率对冻结粉质黏土变形和强度的影响规律研究

冻土的变形和强度受温度、水分及压力的影响甚为显著。通过对-6℃的冻结粉质黏土在初始含水率为12.5%~20%范围内进行一系列的三轴试验,分析初始含水状态对冻土变形和强度的影响规律。研究发现,当初始含水率较低时,随着围压的增大,冻结粉质黏土相继出现应变软化和应变硬化特征;当初始含水率大于16%时,其应力-应变关系主要呈现出应变软化特征;随着初始含水率的增大,初始切线模量随围压从线性缓慢增大逐渐过渡为抛物线形的分布。同时,根据包络线定理,建立非线性摩尔-库仑强度准则,用以描述初始含水率为12.5%、14%和16%的冻结粉质黏土强度随围压变化的非线性;当初始含水率为18%和20%时,其强度可用线性摩尔-库仑强度准则描述。

冻结改良黄土三轴强度和变形特性试验研究

通过对-6℃的冻结黄土及冻结改良黄土在1~15 MPa的围压范围内进行一系列的三轴试验,分析其变形和三轴强度特性。研究发现:随着围压的增大,冻土的应力-应变曲线相继体现出应变软化和应变硬化特征,初始切线模量随围压的增大呈现出先增大后减小的趋势;冻结黄土和冻结改良黄土的三轴强度随围压的增大表现出先增大后减小的趋势,改良后冻结黄土的强度得到明显的提高,且水泥比石灰的改良效果更为显著。基于莫尔-库仑强度准则,得到冻结黄土和冻结改良黄土的广义黏聚力和广义内摩擦角随围压的变化规律。同时,建立非线性莫尔-库仑强度准则,用以描述冻结黄土及冻结改良黄土的强度随围压非线性变化的现象。

冻结粉质黏土三轴抗压强度和变形特性试验研究

通过对-6℃冻结粉质黏土在1~9 MPa的围压范围内进行一系列的三轴压缩试验,分析了冻土的变形和强度特性.结果表明：不同围压下,冻结粉质黏土的应力-应变曲线形态基本相似,而软化程度及初始阶段的硬化速率则有所不同.根据摩尔-库仑准则,得到广义黏聚力和广义内摩擦角随围压的变化规律,同时基于包络线理论建立非线性强度准则,以描述冻结粉质黏土强度随围压先增大后减小的变化规律.

侧向约束防渗路基新结构防渗效果试验研究

在湿陷黄土地区修建客运专线如何满足修建过程中以及工后沉降的要求,同时提高路基结构的抗渗性能,是该地区客运专线路基工程的关键技术。提出侧向约束防渗的路基结构新形式,研究了湿陷性黄土地基侧向约束防渗路基结构的防渗效果。采用灰土挤密桩和水泥土挤密桩作为侧向约束防渗结构,通过室内模型试验,针对不同桩体填料及桩间距,测试地基中不同位置及深度处地基土含水率的变化,对比分析后得出,与天然地基相比,设置挤密桩显著提高了地基的侧向防渗能力,且随着桩间距的减小,地基土含水率增长速率逐渐减小,即渗流速度减缓,防渗效果越好。对比试验中两种挤密桩复合地基,水泥土挤密桩侧向防渗效果优于灰土挤密桩,研究成果可供同类工程参考。

西宁火车站地下空间抗浮桩抗拔承载力试验研究

抗拔桩的应用愈来愈广泛。在进行抗拔桩设计时,通常是以桩的抗压侧摩阻力乘以折减系数λi(抗拔系数)作为抗拔侧摩阻力去计算桩的抗拔承载力。但由于抗拔系数λi的影响因素较多,取值区间较大,可能造成抗拔侧摩阻力的不准确性。利用原型试验测试抗拔桩的极限承载力是最直观、最准确方法。本文选择三根试桩进行破坏性静载试验,最大加载量为8 000 kN,得到抗拔桩的极限承载力,为设计提供客观参考。根据静载试验得到的Q-S曲线,运用MATLAB软件采用最小二乘法分别拟合出三种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线,提出了适合该地区的抗拔桩极限承载力预测模型。

冻结兰州黄土变形和强度特性试验研究

通过对-6℃的冻结兰州黄土在1～15 MPa的围压范围内进行一系列的三轴试验,分析其变形和强度特性.研究发现,随着围压的增大,冻结兰州黄土的初始切线模量近似线性增大,当围压大于11 MPa时又随围压的增大近似线性减小,其应力-应变曲线既有应变软化又有应变硬化特征.根据Hoek-Brown强度准则及包络线理论,建立冻结兰州黄土的非线性强度准则,以描述冻土强度随围压非线性变化的现象.

一组微型应变式土压力盒的标定

本文采用砂标法对4个微型土压力盒进行标定,运用最小二乘法对所得标定曲线进行拟合得到标定系数K,并与厂家所提供的参数进行对比分析后得到,相同压力下,砂标法得到的应变小于油标法,二者标定系数K的最大偏差达到65.8%。

考虑加载速率影响的冻结含盐砂土强度准则研究

围压、加载速率等外部条件对冻结盐渍土强度影响显著。对-15℃德令哈含盐砂土进行了一系列不同加载速率、不同围压下的常规三轴剪切试验,依据广义非线性强度理论建立了考虑加载速率影响的冻结含盐砂土强度准则。依据试验结果采用二次函数拟合得到了子午面上的破坏函数,分析了加载速率对冻结含盐砂土强度及内摩擦角的影响。通过修正的Lade-Duncan强度准则给出了?平面上的破坏函数,探讨了加载速率对子午面破坏函数及偏平面形状函数的影响。提出的模型能够反映在加载速率、压融以及冰晶破碎等因素共同影响下的冻结含盐砂土强度的非线性特点。

黄土地基竖向荷载下群桩基础承载特性室内试验研究

首先综述了国内外单桩、群桩基础、承台及桩周土的总体研究现状,在此基础上,设计并进行了竖向荷载下单桩和群桩基础承载性能的室内试验,通过测量桩身应变及在单桩桩顶和群桩承台上布置百分表,研究分析了单桩及两种不同角桩桩距条件下群桩基础的承载性能和沉降变形特征.

季节冻土区保温隔水路基防冻胀效果研究

基于冻土路基温度场数值模型,结合室内模型试验,对保温隔水路基进行热-应力耦合计算,并用试验结果验证计算模型,旨在研究普通路基与保温隔水路基在环境温度变化时路基温度场和位移场的变化规律,对比评价保温隔水路基防冻胀效果。结果表明:相比普通路基,保温隔水路基保温效果明显,其冻结时间推迟约22%,冻胀速率减小60%,冻胀量减小35%~60%。此外,保温隔水路基竖向变形相对较小,变形过渡平缓,横向变形显著减小,由变形引起的破坏作用减弱,说明保温隔水路基是一种较好的防冻胀路基结构。

盾构切削桩引起的桩基承载特性变化及可行性研究

为分析兰州地铁盾构隧道穿越既有桥梁工程方案的可行性,采用有限元数值模拟,研究盾构施工切削桩引起的桩基承载特性变化,分析盾构切削桩基前后桩体轴力、侧摩阻力和弯矩变化,探讨地表及桩基的位移变化。结果表明:直接切削桩将导致桩顶荷载重分布,隧道两侧1,4号桩桩顶荷载增大且增大19.3%~26.7%,而切断桩荷载减小且减小25.5%~29.2%;桩土相对位移随着盾构掘进而增大,促使基桩侧摩阻力的发挥整体呈增强趋势;各基桩弯矩均增大,致使桩基在桩顶以下4 m及隧道中心平面附近存在2个不利截面,各基桩最大弯矩增大2.0~5.2倍;直接切削桩将导致地表、基桩沉降激增,从而导致水平位移增大,致使承台由初始受力状态时的整体沉降变为挠曲变形为主,最大相对沉降达到5.01 mm,超过控制限值。可见,直接切削桩对既有桥梁桩基的承载特性影响显著,此方案不可行,应在盾构施工前采取加固措施。该研究结果可为类似工程提供参考。

基础形式对高填土双孔钢波纹管涵土压力分布规律的影响研究

针对不同基础形式的高填土双孔钢波纹管涵的土压力分布特性,依托工程实例通过现场试验结合有限元数值模拟,探讨了不同刚度、圆心角基础形式的涵顶平面填土、涵周土压力分布规律.结果表明:各类基础管涵涵顶平面填土在涵顶沉降最大,土体产生相对滑动,通过摩擦拖拽作用传递荷载,导致涵顶两侧1 m附近垂直土压力最大;随基础刚度提高、圆心角增大,涵顶平面填土不均匀沉降减小,涵顶土压力增大;双孔钢波纹管涵受相邻管涵变形挤压涵间土影响,处于非对称受力状态,靠近管涵一侧径向土压力大于另一侧;基础刚度提高将在填土、基础和管涵三者的接触点引起明显的应力集中,不利于管涵承载,柔性基础协调变形,能够调整土压力分布,使管涵处于较为均匀的环形受压状态.高填方双孔钢波纹管涵应采用圆心角较大且具有良好的变形协调能力的柔性基础,使管涵处于环形受压状态,防止管涵发生失稳破坏,是较为理想的基础选型.

不同活化橡胶改性沥青性能研究及对比

试验分别采用微波活化、抽出油活化和次氯酸钠活化三种方式对橡胶粉进行活化改性，并用活化胶粉制备橡胶沥青。测定其粘度、软化点之差和车辙因子，对比分析不同活化橡胶沥青的粘度、相容性以及流变性能的差异，评价三种胶粉活化方式的优劣性，并进行活化胶粉对沥青改性的显著性分析。分析结果表明：胶粉掺量对橡胶沥青的粘度、热存储稳定性和流变性能均有显著影响；活化胶粉可显著降低橡胶沥青的粘度，提高其热存储稳定性；采用不同方式制得的活化胶粉对橡胶沥青性能的影响各有不同，相比而言，微波活化胶粉降粘效果较差，抽出油活化橡胶沥青存储稳定性最好，但会使橡胶沥青流变性能减弱，且随掺量增加而减小，次氯酸钠活化胶粉对橡胶沥青流变性能的改善最为显著。

路基侧向变形行为及侧向约束模型试验研究

分析路基产生侧向变形的力学机理,采用弹性理论法和有限元法对路基坡脚处的侧向变形进行计算,并采用地下连续墙作为地基的侧向约束结构进行模型试验,监测地基不同深度处的侧向变形。结果表明:弹性理论法的计算结果偏小,但同时说明路基的沉降计算不应忽视侧向变形的影响,路基在荷载作用下产生的塑性变形是工后沉降的主要组成部分,而侧向变形是路基产生塑性变形的主要原因之一。通过试验得出,地下连续墙作为地基的侧向约束结构能够有效限制地基土的侧向变形,减小地基沉降。

基础形式对深埋双孔钢波纹管涵承载特性的影响

依托某高填方路基斜跨深切冲沟工程实例,针对不同基础形式的高填土双孔钢波纹管涵的承载特性,通过有限元数值模拟,选取基础圆心角及刚度进行正交对比,分析管涵的应力分布及变形规律。结果表明:双孔钢波纹管涵相互作用、彼此制约,延管涵竖向轴线两侧受力非对称,在靠近相邻管涵一侧应力及变形均小于另一侧。当基础刚度一定,随圆心角θ增大,基础包裹管涵的区域增大,约束作用增强,管涵变形随之减小,应力呈减小趋势且分布更为均匀,有利于管涵承载。当基础圆心角θ一定,刚度改变时,填土约束作用最小,管涵应力整体较大,变形最大,混凝土基础的约束作用最强,管涵变形最小,但易引起局部应力集中,约束作用居中的灰土基础,具有较好的变形协调作用,应力较小且集中现象不明显,管涵变形可控、可知,圆心角θ=180°的灰土基础是较为理想的基础选型。

预钻式旁压试验结果分析

介绍了预钻式旁压试验的原理及试验注意事项,通过对旁压试验实测数据分析得到旁压模量、旁压剪切模量、地基土的力学参数等,为评价所在土层的地基条件提供依据。

基于Martin-Darvidenkov模型的冻结粉质黏土动力特性研究

冻土作为一种由固体矿物颗粒、冰晶体、未冻水及气体组成的多相结构体系,其动力学性质相较融土更为复杂。为了研究冻土动力特性的演化规律,探究等效线性黏弹性模型对冻土的适用性,以青藏粉质黏土为对象开展了一系列分级循环加载条件下的低温动三轴试验,深入分析冻土动弹性模量和阻尼比随振次、围压及动应变幅值的变化规律。研究结果表明:冻结粉质黏土骨干曲线的初始斜率随围压的增大而减小,体现了围压的强化作用;分别采用H-D模型和M-D模型对冻土的骨干曲线进行描述,结果显示相比H-D模型,采用M-D模型可以较好地模拟冻结粉质黏土骨干曲线在高动应变幅值下的软化现象;冻结粉质黏土的动弹性模量随动应力幅值的增大非线性减小,且基于M-D模型的动弹性模量预测模型可较好地描述冻结粉质黏土动弹性模量随动应变幅值的非线性变化规律;在每级循环荷载作用下,动弹性模量随振次的增大有小幅波动;滞回曲线面积随动应变幅值的增大呈非线性增大的趋势,阻尼比随动应变幅值的增大呈现出先减小后增大的趋势。此外,在每级动荷载作用下,当加载级数较小时,阻尼比随振次的增大逐渐减小,随着加载级数的增大,阻尼比随振次增大而减小的趋势逐渐减弱;当加载级数较大时,阻尼比随振次的增大呈现出逐渐增大的趋势。