库岸有限厚度粉质黏土冲蚀演化规律及预测

土体冲蚀流失是塌岸发展和库岸再造的重要诱发因素。为准确预测水流作用下岸坡土体流失进程,自主研制了能够实时精确量测土样质量变化的新型冲蚀试验装置,开展三峡库岸粉质黏土冲刷起动和冲蚀进程试验,分析有限厚度土体冲蚀演化规律和影响机制,并建立预测模型。结果表明:有限厚度土体的总冲蚀量随时间增加但增速逐渐趋缓,冲蚀速率逐渐衰减,且冲蚀速率及其衰减程度均与孔隙比或流速成正比;将反映密实度的孔隙比和反映剪切力的水流速度嵌入预测模型能较好地拟合粉质黏土冲蚀演化进程曲线。建立的有限厚度土体冲蚀进程预测模型,为水流冲刷作用下岸坡形态变化趋势预测研究提供参考。

循环脱吸湿与加卸载耦合作用下土体持水性能试验研究

土体所经历的干湿循环和应力历史,对其孔隙结构和持水性能影响明显。为进一步深入研究二者耦合作用的影响,开展了先竖向固结再循环脱吸湿以及先气压脱湿再反复竖向加卸载两种不同加载路径的水分变化测量试验,探索土样持水性能和变形能力的演化规律。研究结果表明:(1)脱湿与吸湿路径对比,土体的持水能力具有明显的差异性,且土体越密实,这种差异性越强烈;(2)随着脱吸湿循环次数的增加,土样的进气值略有增大,减湿段和吸湿段的斜率都会减小,但影响趋势随循环次数增多而减弱;(3)对于气压减湿后的非饱和土样,其前期固结压力随气压值增加而增大,而加卸载形成的滞回圈的面积却随之减小,土体的持水性能和变形能力也降低;(4)重塑土样从不同加载路径首次达到同一应力状态时,先固结再脱湿路径下土样的体积收缩更多,而先施加气压再加载路径下土样持水性能减弱的更多。

反复等向加卸载路径下粉质黏土变形特性研究

黏土的变形特性与应力路径密切相关,直接影响到相关工程的安全性。针对三峡库岸某路基边坡粉质黏土,采用应力路径控制试验系统,开展了两组等向固结应力状态下反复多次的加卸载试验,揭示了土体的体积变形发展规律,发现再固结过程呈现为一条先平缓后变陡的曲线,说明前期固结压力范围内的再加载也会产生不可恢复的塑性变形,且变形速率随加卸载循环次数逐渐减小。最后,结合试验曲线特点,建立了土体再固结系数与加卸载次数及应力状态相关的数学模型,能够较好的模拟反复等向加卸载条件下土样的体变特征,且可预测土体经历更多次加卸载循环中的次固结过程,为土体的持续塑性变形分析和预测提供参考。