冻结黏土单轴力学性能试验及蠕变模型研究

为了研究冻结黏土的单轴力学性能,以皖北某矿的黏土为试验对象,通过进行不同温度下的冻土单轴抗压强度试验和单轴蠕变试验,得到冻结黏土单轴抗压强度的应力-应变曲线和蠕变曲线。研究表明:在-15—-5℃内,随着温度的降低,冻土的单轴抗压强度呈增加趋势。不同温度下的蠕变方程可以用含时间和单轴抗压强度的函数方程表示。随着时间的增加,冻土等时应力-应变曲线逐渐向应变轴偏移。冻土蠕变速率与加载系数、单轴抗压强度、时间有关,且为非线性关系。冻结前期冻土的蠕变速率随时间增加下降较快,之后随着时间的增加,蠕变速率基本稳定。

含水率对重塑红黏土反复抗剪强度影响试验研究

红黏土性质的稳定与安全生产息息相关,抗剪强度作为红黏土强度特性之一,与红黏土的稳定性密切相关。为探究含水率对红黏土反复抗剪强度的影响,以山西长治地区的重塑红黏土为研究对象进行反复直剪试验。试验结果表明:无竖向压力时,随着剪切次数的增加,抗剪强度减小并趋于稳定值,第2次剪切达到抗剪强度时对应的剪切位移小于第1次剪切时的位移,稳定剪切时对应的剪切位移大于第1次剪切时的位移;抗剪强度与含水率呈负线性关系,且抗剪强度为土体的真黏聚力,随着含水率的增加先增大后减小。当施加竖向压力后,抗剪强度随着含水率的增加而减小;利用抗剪强度表达式拟合得到内摩擦角和黏聚力,其中黏聚力随着含水率的增加先减小后增大;通过真黏聚力计算得出新的内摩擦角,2种分析方法得出的内摩擦角基本接近且均随着含水率的增加而减小,减小幅度逐渐增大。定义黏聚力差异指数比来研究真黏聚力与黏聚力之间的差异,分析得到黏聚力与真黏聚力的差异指数比在0.75~9.96之间,当含水率为19.5%时黏聚力差异指数比达到最小。利用所建立的相关经验公式,能够为红黏土地区矿山岩土勘察、设计和开挖过程中土性参数的合理选取提供一定参考。

冻结黏土的强度与变形特性及参数研究

为了更全面地分析冻土的强度与变形特性,以皖北某矿取样的原状黏土为研究对象,进行不同温度(-5℃、-10℃、-15℃)下的单轴抗压强度试验和三轴剪切强度试验。试验结果表明,在试验温度下,试样单轴抗压强度的应力-应变曲线为应变软化型;试验条件下,冻土三轴剪切应力-应变曲线可以用双曲线模型描述。随着温度的降低,冻土的单轴抗压强度和弹性模量均增加。初始弹性模量和极限偏应力均与围压呈正相关,与温度呈负相关。冻土的抗剪强度随围压增加而增大,随温度增加而减小。通过冻土三轴试验得到的抗剪强度指标推算单轴抗压强度,可以为人工冻结法施工提供理论依据。

冻结黏土力学性能多参数试验研究

为获得冻结黏土力学性能的相关参数及其变化规律,从皖北某矿获取三个层位的原状土样,通过冻胀试验、单轴抗压强度试验、抗剪强度试验和蠕变试验,获得了冻结黏土的弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理参数及变化规律。试验结果表明:冻土的冻胀规律可用指数函数来描述,冻胀率、冻胀力都在经历最初的快速发展后,最终趋于稳定;在-15~-5℃范围内,各土层冻土的弹性模量、单轴抗压强度、黏聚力均随温度降低而增大,而泊松比随温度降低而减小;在应力水平较低条件下,冻土蠕变基本上属于稳定性蠕变;当应力水平较高时,试验结果属于非稳定性蠕变。

反复剪切作用下的红黏土力学性能试验研究

为研究反复剪切作用下红黏土的力学性能,对山西地区红黏土进行了4种不同含水率和4种法向压力作用下的反复直剪试验。试验结果表明:含水率对红黏土的抗剪强度和残余强度均有影响。随着含水率的增加,抗剪强度和残余强度均呈降低趋势,强度指标内摩擦角和黏聚力均随含水率的增加而减小。在相同含水率下,随着竖向应力的增加,抗剪强度呈增加趋势。本文提出一种求反复剪切以后红黏土内摩擦角和黏聚力的方法,与现有方法进行比较,得到两种方法计算结果的差别。该研究为边坡稳定问题的防治提供理论依据。