近海红黏填土的固结特性与预测模型研究

为研究大连金州湾海上填土机场用土的固结特性,防止出现不规则沉降,开展在含盐环境下不同含水率重塑红黏土的固结试验,分析含水状态对红黏土变形特性的影响规律,在此基础上,验证5种固结模型在含盐环境下对红黏土的适用性。分析结果表明:初始含水率是影响重塑黏土压缩特性的重要因素,初始含水率越高,压缩曲线的斜率变化最为明显;在较大的固结压力条件下,不同初始含水率试样的压缩曲线斜率趋于一致,但不同含水率下重塑土压缩后的孔隙比仍有较大差距;已有的黏土非线性压缩模型并不适用于高含水率和含盐环境下的红黏土;结合已有的孔隙指数概念,重新建立了固有压缩指数e_(100)与C_(c)的经验公式和考虑含水率的I_(v)-lnp压缩模型,该模型对高含水率和含盐环境下的黏土具有较好适应性。

非饱和黏性土固结试验研究

文中采用室内固结试验手段,研究由工程黏性土配置而成的不同饱和度的非饱和黏土在不同试验条件下的变形影响因素与影响规律。结果表明,不同饱和度条件下,同级荷载条件下随饱和度的增加,变形量呈现规律变化,但当含水率接近塑限时,土体会存在一定的黏滞强度,增加了试样排水时长,进而影响土体固结沉降量变化规律;不同固结压力下,土体饱和度越大,在相同荷载作用下产生的瞬时沉降越小;此外预压的存在能够减小后期的次固结系数,并降低后期固结沉降。该研究内容对于非饱和黏性土一维固结理论的相关研究工作提供了一定的技术和数据支持。

黄土的连续加荷固结试验的有限元分析

应用常应变率模型对重塑黄土进行有限元分析。通过不同的应变率模型试验,结果表明试样中竖向有效应力的增长速度随着应变率的增大而增大。应变率越大,加载后期最终的有效应力值也越大;孔压的上升速度越快,达到相同压缩量孔压所产生的幅值也越大,常应变率试验中孔压缓慢上升中途并未出现水压力消散的现象。常应变率试验在加载初期试样不同深度的水平面有效应力分布均匀,克服了常规固结试验中加荷瞬时,有效应力分布不均造成的试样压缩的不均匀这个缺点。与室内固结试验结果进行了比较分析,结果表明所采用的数值分析方法能较好地模拟黄土的固结试验过程,对揭示土体固结变形有一定的实际意义。

不同干湿循环路径下盐渍化黄土侧限变形特性研究

针对干湿循环作用下盐渍化黄土侧限变形问题,系统开展了侧限压缩试验及溶陷试验,研究了氯盐盐渍化黄土在不同干湿循环路径、不同干湿循环次数及不同初始干密度下的一维固结压缩特性和溶陷变形特性。结果表明:压实盐渍化黄土的压缩变形随初始干密度的降低而增大,随干湿循环次数和增湿饱和度的增加而增大;土样e-lgp(e为孔隙比,p垂直压力)曲线变化幅度及压缩系数随初始干密度的减小和干湿循环次数的增多而增大;不同干湿循环路径下土样的e-lgp曲线在干湿循环次数低于5次时差异较大,在干湿循环次数达到10次时趋于一致;盐渍化黄土溶陷特性对各类条件的敏感程度依次为增湿饱和度、干湿循环次数、初始干密度。针对不同条件下盐渍化黄土溶陷系数曲线的不同表现形式,建立简易3参数模型,并与试验数据对比,表明该模型能够表征初始干密度及干湿循环次数对溶陷系数的影响规律。研究成果可为盐渍化黄土的干湿循环效应认知提供参考。

粒径和围压对珊瑚砂侧限压缩性能的影响

珊瑚砂作为海洋岛礁的重要建筑材料,广泛应用于海岛地基、路基、机场跑道等军民用工程的吹填和建设。针对南海某岛礁珊瑚砂开展了一系列侧限压缩试验,量化研究了初始粒径和被动围压对珊瑚砂侧限压缩性能的影响规律,可为后续珊瑚砂粒径效应和被动围压效应的研究工作提供参考。试验结果表明,被动围压下珊瑚砂的轴向工程应力应变曲线呈递增硬化特性,珊瑚砂侧限压缩的应力路径与颗粒粒径基本无关,被动围压随轴向应力增加呈线性增长,约为轴向应力的35%。本文精确计算了珊瑚砂的屈服强度和可压缩指数,得到以下结论:珊瑚砂的屈服强度随着平均粒径的增大呈幂指数减小的趋势,而可压缩指数则呈幂指数上升的趋势,这表明粒径越大的珊瑚砂颗粒破碎起始应力越低,颗粒破碎越严重,试样可压缩性越高;珊瑚砂的屈服强度几乎不受被动围压水平的影响,只与试样本身的材料特性有关,而可压缩指数随着被动围压的增大而明显减小,这是由于高被动围压限制了珊瑚砂的颗粒破碎,使珊瑚砂可压缩性变低。

生活垃圾腐殖土的固结特性试验

垃圾腐殖土回填可行性对于垃圾填埋场矿化后的资源化具有重要意义。以典型垃圾腐殖土为试验材料,开展了不同压实度下腐殖土的固结特性以及回弹特性试验。试验结果表明:腐殖土压缩系数在0.07~1.45 MPa^(-1),压缩模量在1.85~32.32 MPa,压缩指数在0.39~0.50,当腐殖土的压实度达到90%以上时,属于中高压缩性土;回弹模量在50~60 MPa,回弹指数在0.021~0.027,卸载-再加载应力变化过程对腐殖土的压缩性影响较小,并且回弹后的固结过程和固结规律基本不变;腐殖土的固结速率与常规土体的固结速率具有相似性。以上研究结果对腐殖土原位回填提供了关键理论和数据支撑。

充填散体材料侧限压缩试验径径比的确定方法

为了使矿山散体材料压缩承载试验结果具有科学性和代表性,确定其侧限压缩试验中合理的径径比D/d(试验钢筒内径D与试验散体最大颗粒粒径d的比值)是保证试验数据可靠性的关键。首先,基于7组不同径径比条件下河卵石颗粒堆积体的侧限压缩试验,探讨河卵石颗粒堆积体的压缩应力-应变曲线非线性行为、堆积体内部结构自组织过程中声发射(AE)振铃计数和侧压系数与径径比的关系;然后,根据散体材料在外载荷作用下所具有的压缩曲线非线性、内部结构自组织行为和侧压系数变化特性,找出颗粒堆积体侧限压缩试验结果同时满足散体材料这三大特征时的合理径径比。研究结果表明:当D/d≥7时,河卵石颗粒堆积体同时满足散体材料上述三大物理力学特征,即该径径比为河卵石散体侧限压缩试验的合理径径比。

一种统一非饱和土水-力-气三相耦合本构理论模拟方法

非饱和土在不排水不排气条件下土体仍会发生变形,因此非饱和土弹塑性本构理论模拟有必要考虑孔隙比的变化.本文推导了不同排水排气条件下(不排水、排气,不排水不排气,排水排气)非饱和土弹塑性本构理论预测控制方程,可用来预测非饱和土在不同排水排气条件下的力学特性行为.通过与试验结果对比分析可知,该方法能够较好地再现室内试验结果,描述非饱和土在不同排水排气条件下的水-力-气耦合行为.

干密度对弱膨胀土的多次固结-回弹的影响

为探究拆除重建过程中地基变形特性,本文对不同干密度(1.3、1.5、1.7 g/cm^(3))膨胀土试样在多次加卸载条件下的固结-回弹特性进行研究。结果表明:1)试样固结变形主要发生在竖向荷载为800 kPa之前,之后试样变形缓慢并趋于稳定;2)卸载时的试样回弹变形主要发生在荷载小于400 kPa阶段,400~3200 kPa阶段回弹变形平缓;3)干密度越大,试样固结作用下的变形量越小,卸载回弹后残留不可恢复变形也越小;4)试样总孔隙量是影响固结变形的主要因素,回弹过程中土颗粒的咬合作用一定程度上限制了回弹变形。本文研究成果可为膨胀土地区拆除重建工程中的地基变形控制提供一定的理论参考。

渗透试验以水除气方法探讨

《土工试验方法标准》[1]规定:在渗透试验前必须用抽气法或煮沸法对水进行脱气。但在实际工作中,由于试验的连续性和时效性,达不到随时更替试验用水的要求;又因试验仪器储水条件限制,水中重新进气也无法有效控制。为此,通过对试验用水除气方法的介绍与分析,引起试验者重视,切实保证使用除气后的试验用水。同时,也希望仪器制造商能制造出符合要求的高效、方便、环保、廉价的除气设备,使试验者随时能用水除气,从而保证试验结果的准确性。

多年冻土区不同深度原状土的力学试验研究

为探讨多年冻土原状样承受竖向外荷载时的强度和变形特性,对不同深度的原状冻土样进行单轴试验和固结试验,并分析了冻土抗压强度、弹性模量、破坏形态、融沉特性.试验表明:在单轴试验中,浅层土的应力-应变曲线为不规则的非线性曲线,深土层的应力-应变曲线为抛物线形式曲线,随着含冰量的增加以及含砂量的减少,荷载由土颗粒骨架发展为冰晶体承担,抗压强度和弹性模量随深度的增加先减小后增大.冻土的破坏分为三种:延性破坏时外部无明显裂痕,仅产生挤压变形;弱面剪切破坏引起侧向裂缝以及侧向挤压变形;轴向分裂破坏的裂痕从中间至轴向展开.在固结试验中,主固结一般发生在前100 min,深层土的固结应变及融沉系数比浅土层大,且深土层融沉系数受荷载影响较大.

土体e-p曲线双曲线模型模型参数A的研究

本文总结前人对土体的e-p压缩曲线双曲线模型的研究。利用万鹏等建立的新形式土体的e-p压缩曲线双曲线模型,通过拟合974组不同类别土体的e-p压缩曲线,建立不同类别土体模型参数A与含水率ω的分布图,总结分析土体类别、液性指数、含水率ω和模型参数A之间的内在联系,探究模型参数A的物理意义。对探究双曲线模型进一步发展指出新方向。

棕丝加筋红黏土的裂隙特性研究

在干旱气候环境中,红黏土具有显著的裂隙性,由此引发大量的工程地质灾害。为抑制红黏土裂隙的发展,通过在红黏土中添加棕丝改良并开展室内干缩开裂实验,研究棕丝长度及掺量对红黏土裂隙发展及特征指标的影响。结果表明,在干燥开裂过程中,红黏土的裂隙特征指标均经历了从快速增长到趋于稳定的阶段,但变化规律并不完全相同,当裂隙率趋于稳定时,裂隙长度逐渐增加而裂隙宽度却呈现减少趋势。土表中央裂隙产生早于边界裂隙,中央裂隙间交叉角度约90°,边界裂隙与边界大体平行。随着棕丝掺量的增大,改良土的裂隙率和裂隙宽度相应减小,裂隙长度先减小后增大;随着棕丝长度的增大,改良土的裂隙率、裂隙宽度均先减小后增大,裂隙长度先减小后增大最后减小。采用0.3%的棕丝掺量、10mm的棕丝长度,并在适当的含水率状态下可有效抑制红黏土裂隙的发展。

层状盐岩力学特性研究进展

盐岩具有孔隙度低,渗透率小,损伤自恢复和塑性变形能力大等特性.本文着眼于深部盐岩能源地下储备,在简要介绍国内外盐岩力学特性研究现状基础上,着重综述了近期关于层状沉积型盐岩工程力学特性研究的进展.层状盐岩压缩试验表明泥质硬石膏夹层对盐岩体的变形和破坏特性有明显的影响,揭示了复合岩体的变形和破坏机制;层状盐岩流变试验表明层状盐岩的蠕变主要由盐岩层控制,硬夹层的存在对溶腔围岩的长期蠕变起到抑制作用;为了深入了解界面的力学特性,开展了层状盐岩直接剪切试验、间接拉伸试验和界面微观分析试验,试验表明层状盐岩体中盐岩夹层界面具有较强的黏结力,这十分有利于盐岩溶腔的密闭性和稳定性;针对特殊的层状岩体提出了复合岩体Cosserat介质扩展本构模型,并应用于层状盐岩构造中能源储库稳定性分析中.最后指出了层状盐岩工程力学特性研究中值得关注的几个重点研究方向.

荷载作用下混凝土的碳化深度

通过养护28 d和90 d混凝土的快速碳化实验,研究了未加载混凝土的碳化经时模型;在不同荷载率(25%和50%)下和不同养护龄期时研究了混凝土的抗碳化能力.结果显示:未加载混凝土的碳化经时模型符合指数关系;施加荷载后混凝土的抗碳化能力显著劣化,而延长养护龄期可提高混凝土的抗碳化能力.

固结试验及其相关问题的讨论

固结系数是岩土工程中较常采用的计算参数之一,大量的实际工程计算与监测结果表明,试验得到的固结系数偏小.为了探讨固结试验过程的内在特征,将常规固结试验仪器进行了改进,使其能够进行土样底部的孔压测定.经过100kPa,200kPa,400kPa3个不同固结压力下的固结试验,分析了试样底部的孔压上升规律与太沙基固结理论差异的原因;通过减小土样与仪器侧壁摩擦的对比试验,使上述差异得到一定的改善;又通过全自动应力路径三轴试验,分析了其他因素对固结试验的影响.

软土压缩过程中固结系数的研究

研究了软土固结系数在压缩过程中随应力水平变化的规律,推导出正常固结和超固结状态下固结系数与固结应力之间的表达式,通过室内渗压试验进一步探讨和验证固结系数这一特点。该结果为数值分析的准确性提供了保证。

结构性对琼州海峡软土压缩特性的影响

天然软土大多具有结构性,且结构性因地而异。通过室内试验研究了结构性对琼州海峡两种海洋软土压缩特性的影响,并结合琼州海峡铁路轮渡工程,讨论了土结构性的存在对该工程防波堤地基处理工程效应的影响。

固化淤泥压缩特性的试验研究

淤泥固化技术在国内已经进入到工程应用阶段,明确固化淤泥的压缩特性对于指导淤泥固化工程的设计具有重要意义。通过单因素试验方案对不同初始含水率、不同水泥添加量、不同养护龄期的固化淤泥的压缩特性进行了研究。结果发现,固化淤泥压缩特性的最大特点是存在固结屈服应力,当荷载小于固结屈服应力时固化淤泥的压缩性非常小,而固化淤泥屈服之后的压缩性是屈服前压缩性的20倍以上,并且远大于未处理淤泥的压缩特性。淤泥本身是高压缩性的土,固化处理以后变为中等压缩性和低压缩性的土体。固化淤泥的固结屈服应力随水泥量增加线性增大,龄期越长、含水率越低固结屈服应力越大。固化淤泥的这种在固结屈服应力处发生突变的压缩特性和天然沉积结构性土类似,可以用双对数压缩模式来表示固化淤泥的这种压缩特性。

连云港软土蠕变特性及其工程应用

为了研究软土的蠕变固结特性,进行了一维的固结蠕变压缩试验。得到了连云港软土的蠕变特性。以参数Cα/De100分析了次固结对固结过程的影响。把饱和粘性土骨架视为粘弹性体,提出了一种划分主次固结的方法,并且,此方法可以应用于实测资料进行主次固结划分。