复合型固化剂固化黏土强度试验研究

为研究固化剂-黏土的强度特性,养护7 d后,对不同水泥含量的固化土采用单轴无侧限压缩试验。试件处于干燥和泡水两种状态,测得黏土、固化剂掺入黏土、固化剂与水玻璃掺入黏土三种情况下试件单轴无侧限抗压强度。分析黏土名义黏聚力c′的演化特征。试验结果表明:其他条件不变,随着水泥含量的增大,试件强度先减小后增大,当水泥含量(质量分数)为7%时,试件强度最低;加入固化剂后的泡水试件强度随着水泥含量的增大而增大;加入固化剂能显著提高试件的抗压强度;加入固化剂和水玻璃,试件强度与单独加入固化剂相差不大;名义黏聚力c′与无侧限单轴抗压强度变化规律一致。

重塑粗粒土-黏性土混合物冲刷特性研究

针对粗粒土-黏性土混合物的冲刷特性与无黏性土、黏性土的不同,采用冲刷函数测定仪对三种重塑粗粒土-粉质黏土混合物进行了冲刷特性试验研究,分析了不同粉质黏土含量情况下三种混合土体冲刷速率和起动切应力的变化规律,根据冲刷速率和起动切应力的取值确定了三种混合土体临界黏性颗粒含量的范围。随黏性颗粒含量的增加混合土体的冲刷行为逐渐由无黏性变为黏性,基于这一特点,提出冲刷黏性度的概念,作为衡量混合土体是否具有黏性冲刷行为的度量,考虑无黏性颗粒粒径和黏粒含量对混合土体冲刷特性的影响,给出冲刷黏性度表达式,根据本文冲刷试验数据确定了表达式参数的取值,通过已有其他试验数据,验证了冲刷黏性度表达式的合理性和准确性。

水域CPTU与DMT在土体强度特性评价中的应用

基于多元原位测试数据融合的研究方法在岩土工程勘察中已成为趋势,在提高预测参数精度和评价土体强度特性中具有明显优势。为解决水域工程勘察中取样困难、岩土参数空间变异性大、土体力学特性存在区域性和结构性的难题,以江苏省海太过江通道工程为研究对象,基于水域孔压静力触探试验CPTU、水域扁铲侧胀试验DMT和室内土工试验,研究了场区软黏土的不排水剪切强度、砂性土的内摩擦角以及不同土性指标土层的侧限模量。结果表明:CPTU和DMT均可提供丰富的土体物理力学参数,对土体的强度特征参数响应灵敏,联合2种试验的参数表征土体强度特性具有可行性;基于CPTU锥尖阻力、净锥尖阻力得到砂性土有效内摩擦角偏大,而基于DMT侧胀水平应力指数KD得到的有效内摩擦角略小;DMT侧限模量与CPTU锥尖阻力之间具有良好的相关关系,通过拟合关系式可将刚度与强度联系起来,该关系式还考虑了土性指标的影响,可作为一种新方法来预测土体侧限模量。

重力式加筋土挡墙土压力的计算方法

重力式加筋土挡墙在结构上既通过加筋约束墙后填土侧向形变,又要求刚性墙面承担墙后土压力,其墙后土压力不能采用传统柔性面加筋土挡墙土压力计算方法,而目前尚缺乏对其设计原理和工作性能的充分研究,理论落后于实践。本文基于加筋土的似粘聚力理论和工作应力原理,假设筋材的抗拉强度、筋土复合体的粘聚力有相同的随位移变化关系,根据加筋土应力摩尔圆几何关系,考虑筋土复合体中筋材强度折减,推导筋土复合体粘聚力、不同埋深筋材的拉力随墙面位移变化的计算方法;根据朗肯、库伦土压力理论的适用条件,推导出适用于挡墙3种基础位移模式的似粘聚力法和工作应力原理法两种土压力计算方法,并设计计算模型进行结果对比分析,表明2种计算方法结果的区别在于似粘聚力发挥值与筋材抗拉强度发挥值引起的拉力区有不同。本文提出的2种计算方法对不同加筋强度和压力状态下的重力式加筋土挡墙土压力计算有一定的理论意义,对该结构的实际应用也有相应的指导价值。

考虑低速非Darcy渗流的饱和黏性土一维固结分析

介绍并分析了非Darcy渗流模型,修正了Terzaghi一维固结模型并进行了数值计算,分析了固结过程以及超静孔压消散的规律,认为超静孔压的缓慢消散是导致次固结现象的原因之一。讨论了起始水力梯度、临界水力梯度、瞬时荷载以及土层厚度对固结过程的影响,提出了确定非Darcy渗流适用范围的公式。

考虑非达西渗流的单层非均质地基固结分析

各类地质作用形成的非均质粘性土地基在工程界中广泛存在,同时非均质粘性土中渗流在低水力坡降下会出现非达西渗流的现象。但考虑非达西渗流的非均质粘性土地基一维固结理论尚不完善,应用达西定律计算低水力坡降情况下非均质粘性土中的渗流,会存在较大的误差。因此通过假定粘性土压缩模量随深度线性增加且渗透系数随深度指数减小来考虑地基的非均质性,并考虑实际中变荷载作用建立了非达西渗流下非均质地基固结模型。在此基础上,运用有限差分法获其数值解,并与相应的达西渗流解析解进行对比,验证了本文解的正确性;分别研究了非达西渗流参数m、i_1和非均质地基参数α、μ、p对土体孔压、地基沉降、地基平均固结度的影响。结果表明:m和i_1值越大,非均质地基中孔压消散越慢,土体固结速率也随之变慢;非均质粘性土地基参数的影响各异,α越大或μ越大、p越小的情况下,固结速率越快,且随着α值增大,非均质土体的最终沉降值越小;而m、i_1、μ、p对地基最终沉降量没有影响。非达西渗流和地基的非均质性都会影响土体的固结性状,故此两者在固结计算过程中不可忽略。

刚性墙后有限宽度土体被动滑裂面特征试验研究

利用无黏性粗砂开展刚性墙后有限宽度被动土体模型试验,采用高速相机监测了试验过程的土体变形图像,基于数字图像相关法对土体变形、剪切应变进行了分析,以揭示平动(T模式)、绕墙顶转动(RT模式)、绕墙底转动(RB模式)3种变位模式下土体滑裂面的特征。结果表明:有限被动宽度土体宽高比(B/H)界限值为T模式B/H≤2.0、RT模式B/H≤1.6、RB模式B/H≤1.1;T模式下,当1.6≤B/H≤2.0时,被动滑裂面由两个不连续的破裂面组成,下、上破裂面起点分别为移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,当1.10≤B/H≤1.35时,滑裂面为一条曲面,两端点分别为移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,当B/H≤0.75时,滑裂面为多条直线组成的"反射折线",由移动挡墙、固定挡墙为起点的滑裂线与水平夹角差别明显;RT模式下,被动滑裂面为移动挡墙墙踵后H/4点、固定挡墙墙顶两点形成的曲面;RB模式下,被动滑裂面以固定挡墙墙顶为起点,向移动挡墙墙身中部延伸,延伸点高度随B/H减少逐步抬高。

四川盆地区红层无粘性土石混合料强度参数预测模型研究

通过四川盆地区红层无粘性土石混合料的多组大型三轴试验,揭示了强度参数随干密度、砾石含量和最大粒径等多个影响因素的变化规律,用最小二乘法拟合得到了各试验控制因素与强度参数的关系表达式,建立并验证了土石混合料的多影响因素强度参数预测模型。预测模型对于类似土石混合料的强度参数预测具有重要的参考意义。

上覆粗砂层河床群桩基础冲刷特性试验

采用波流水槽试验,针对上覆粗砂层双层砂土进行局部冲刷机理研究,并与中国和美国规范的局部冲刷深度计算方法对比分析.试验研究表明:由于上覆粗砂层的存在,冲刷前期进展缓慢,后期主要为细砂层冲刷,发展较快;而上覆粗砂层对下卧细砂层冲刷起到抑制作用,粗砂层越厚,抑制效果越明显;中美规范对于上粗下细双层砂土局部冲刷深度计算结果偏大,应进行适当折减,以更为合理地反映粗砂层对细砂层冲刷的影响.

上海典型黏土小应变特性的试验研究

在小应变水平下土体的刚度特性明显不同于常规试验得到的土体刚度,正确评价土体的小应变特性对于基坑、隧道等地下工程的变形分析具有重要作用。采用装有霍尔效应局部应变传感器的三轴试验和配有弯曲元的共振柱试验,研究上海典型天然黏性土的小应变特性。研究表明,随着土体深度的增加,土体剪切模量增大;第(2)^(5)层的小应变刚度衰减规律基本一致,第(6)层土因其明显的超固结特性,其刚度衰减速率明显大于其他土层;共振柱试验给出了各层土样的初始剪切模量以及归一化剪切模量比与剪应变的关系;三轴和共振柱试验均揭示了上海典型黏性土的剪切模量在小应变范围内随剪应变增加呈非线性衰减的规律。

极限分析求地基承载力方法的改进

本文根据极限分析方法的计算结果并通过滑移线场的变化，指出了传统计算地基承载力方法的近似性．文中还建议了一种从理论上计算无粘性土地基承载力的方法．

考虑平动位移效应的黏性填土挡土墙土压力计算

针对平动位移模式下的刚性挡土墙墙后填土为黏性土的情况,研究了考虑平动位移效应的非极限状态土压力计算.对平动模式下未达到极限位移的挡土墙,结合前人提出的考虑位移效应时,墙后填土内摩擦角及墙土接触面上外摩擦角之间的关系,用水平层法分析了墙后土楔的受力情况,得到了考虑位移效应的非极限状态的黏性土主(被)动土压力计算公式,通过比较发现,理论公式与实验结果较吻合.

土体裂缝注浆防渗的临界水力梯度及其防渗机理

通过粘性土和非粘性土裂缝注浆试验，指出粘性土裂缝注浆防渗机现是注浆段起防渗作用．而非粘性土裂缝注浆防渗，当裂缝宽度较小（＜７ｃｍ）时，是通过延长非粘性土中水绕途径来起防渗作用；当裂缝宽度较大（＞７ｃｍ）时，是注浆段本身起防渗作用．文中引进了临界水力梯度之概念，当实际注浆水力梯度小于临界水力梯度时，注浆段能有效防渗．由试验求得粘土裂缝注浆的临界水力梯度计算公式为：Ｊｃ＝４ｅ－０．２８６＋０．５１．非粘性土裂缝注浆在裂缝宽度较大（＞７ｃｍ）时也满足上述公式，而裂缝宽度小（７＜ｃｍ）时，则为与非粘性土渗透性有关的某一定值，对试验采用的亚砂土这一定值为１．０６．

可靠度在反滤层设计中的应用

本文对无粘土的反滤保护的可靠度进行了系统的探讨。首先从力学和结构角度分析了土体结构特征及破坏机理，得到过地理论下的极限状态方程。然后研究代表土体质点的单元体合理线性长度计算方法及其稳定程度。通过对均质体随机性的考察，得出无粘性土特征粒径分布规律及分布特征值。最后，应用概率论，给出了单元体反滤保护和反滤层整体反滤保护失效率和可靠度的计算方法，及西北口堆石坝的垫层反滤保护的失效率和可靠度。

有限宽度土体被动土压力及滑裂面试验研究

采用无黏性砂开展平动模式(T模式)、绕墙底转动模式(RB模式)、绕墙顶转动模式(RT模式)下有限宽度土体模型试验,利用微型土压力计测试了移动挡墙上的土压力,利用数字图像相关法分析土体变形图像得到了剪切应变(滑裂面)、水平和竖向位移等变形特征。结果表明:(1)T模式下,有限宽度土体滑裂面经过移动挡墙墙踵、固定挡墙墙顶,被动土压力值大于库仑被动土压力,位于挡墙下部H/3范围的土压力受B/H影响较大;(2)RB模式下,滑裂面呈现为以挡土墙顶为中心的多道弧线,弧线半径为H/3~H,被动土压力为“鼓”形分布,当B/H≤1.0时,受固定挡墙影响,滑裂面半径缩小;(3)RT模式下,滑裂面线型特征与T模式相似,被动土压力较大值位于挡墙下部,当B/H减少时,挡墙下部土压力值增大,土体滑裂面范围缩小;(4)不同被动变位模式下,土体位移均可形成大小不同的水平土拱、竖向土拱,土拱形状和大小与变位模式、B/H均密切相关,两土拱的外边缘与滑裂面曲线基本一致。

冻土条件下无黏性土堤漫顶溃决试验研究

为探究冻土条件下无黏性土堤漫顶溃决过程及溃决区域的水位、流速等水力要素变化规律,开展了弯道水槽概化模型试验。基于结构光传感器的三维成像特性,精确观测了溃堤过程中的溃口形态变化,分析了上游入流恒定时冻土深度对溃口发展过程及溃决区域水力要素的影响。结果表明:(1)冻土条件下的溃堤过程可分为渗透过流、堤后冲刷、横向展宽、冲淤平衡4个阶段,溃堤过程中会出现"陡坎""堤身分层""沟底挑流"等现象;(2)冻土条件下溃决区域的流速变化率和水位变化率均随着冻土深度的增加而减小;(3)冻土条件下溃堤稳定后的过堤流量、溃口宽度及垂向深度均与冻土深度呈负相关;(4)冻土深度对主槽区下游侧溃口的发展影响更大。

凌汛期堤防漫顶溃口破坏规律断面模型试验Ⅱ:非黏性土堤

为了研究凌汛期堤防漫顶破坏溃口发展规律,分别进行了洪水和冰凌条件下的均质非黏性土堤溃决模型试验。结果表明:两种条件下的溃堤过程均可划分为4个阶段:渗透过流、堤后冲刷、溃口展宽和冲淤平衡,各阶段发展速度和形式有所不同;通过分析溃堤过程、溃口宽度以及流速和水位变化过程的异同点可知,两种条件下流速和水位变化趋势基本一致,冰凌条件下峰值流速明显增大且出现时间提前,峰值流速最大可增加81.5%;同一流量下,增大堤顶宽度对流速和水位的影响不大,而减缓堤身断面的边坡能显著降低堤后水位的上升速度和溃口处峰值流速。试验结果有助于认识凌汛期堤防溃决的过程和特点,可为凌汛期非黏性土堤险情防控和抢险措施的制定提供科学的参考。

基于广义回归神经网络的无黏性土管涌判定研究

分析了现在广泛采用的判定管涌破坏手段的不足之处。在分析广义回归神经网络的基本原理和算法基础上,建立了无黏性土管涌判别的广义回归神经网络模型。以前人试验结果作为对比,采用特征粒径和孔隙率作为判别指标,对土样的渗透破坏形式进行判别。计算结果表明,该模型的管涌渗流破坏形式判定结果与前人试验结果完全一致,该方法为无黏性土管涌渗流破坏形式的判别提供了新的研究思路。

考虑相对暴露度的无粘性土临界流速计算方法探讨

研究建立了基于泥沙运动力学理论的土颗粒起动模型,在考虑相对暴露度基础上,推导了土体渗流引起内部侵蚀的临界流速计算公式。通过与试验测得临界流速值对比,发现试验值与计算值较为一致。讨论了临界流速计算值与试验值的差异和相对暴露度与临界流速关系。渗流过程中颗粒堆积,会导致颗粒运移通道阻塞,使临界流速试验值大于计算值。临界流速与土颗粒相对暴露度正相关,不同渗流方向下相对暴露度对临界流速影响程度不同,水平渗流时相对暴露度影响较大,垂直渗流时,相对暴露度对临界流速几乎没有影响。

基于静态贯入试验法研究无黏性土管涌发生后抗剪强度变化规律

管涌对堤防和大坝危害严重且十分常见,但是有关管涌发生后无黏性土抗剪强度的研究较少.通过对不同细颗粒含量试样进行管涌和静态贯入试验,分析总结了无黏性土细颗粒含量和管涌过程中的水力梯度及细颗粒流失量等因素对无黏性土发生管涌前后抗剪强度变化的影响.得出以下结论:对于较松散的无黏性土,当土体细颗粒含量较小时,管涌发生后的抗剪强度有所提高,抗剪强度随细颗粒流失量的增大而增大,随作用在试样上的最大水力梯度的增大而增大;当土体细颗粒含量较大时,管涌发生后的抗剪强度有所降低,抗剪强度随细颗粒流失量的增大而减小,随作用在试样上的最大水力梯度的增大而减小.