研究黄土湿陷性的新方法

为了研究吸力对黄土湿陷变形的影响,研制了一套可以控制吸力的非饱和土湿陷三轴仪。该三轴仪底座为二元结构,既能控制吸力又能浸水。将该三轴仪和GDS压力/体积控制器相结合,实现了浸水过程中量测浸水体积的功能,并可施加浸水压力。该设备能精确量测试样体变;控制偏应力;精确量测浸水量。利用该仪器探讨了原状湿陷性黄土控制吸力三轴湿陷试验的方法,并进行了净围压相同吸力不同和吸力相同净围压不同的双线法三轴湿陷试验。结果表明:吸力越大湿陷变形越大,净围压对湿陷变形有显著影响。非饱和土湿陷三轴仪为研究黄土的湿陷特性提供了有力的工具。

非饱和填土(黄土)的湿化变形研究

为探讨非饱和路堤填土湿化变形规律,应用非饱和土三轴仪,对干密度为1.7和1.8 g/cm3的重塑黄土进行24组剪切试验,控制净室压力为50,100和200 kPa,控制吸力为0,50,100和200 kPa。采用2种简化的模型和双线法分析湿化变形,给出应用线性简化模型和双曲线模型计算湿化变形的公式,并确定公式中的参数取值。通过分析2种模型计算的湿化变形发现,干密度对湿化变形影响很大,因此提高路基压实度可以有效地控制湿化变形。

吸力历史对非饱和粉土动力变形特性的影响

以非饱和粉土为研究对象,利用吸力可控的动三轴仪对其进行动力变形试验,得到了在不同净围压和不同吸力路径下非饱和粉土试样的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了先脱湿后吸湿的吸力历史对其动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压和吸力下,非饱和粉土试样经历过先脱湿后吸湿的骨架曲线和动弹性模量比仅经过脱湿的要高,而试样经历过先脱湿后吸湿的阻尼比比仅经过脱湿的要小;此外,随着非饱和粉土试样经历过最大吸力的增大,其骨架曲线和动弹性模量增大,而阻尼比减小。试验结果可用非饱和土的平均骨架应力和弯液面水的表面张力作用来解释,并用两项联合预测非饱和土试样的最大剪切模量。

广吸力范围内非饱和粉土动力变形特性

以非饱和粉土为研究对象,利用饱和盐溶液蒸汽平衡法和吸力可控的动三轴仪进行动力变形试验,得到了广吸力范围内非饱和粉土试样在净围压和吸力基本不变条件下的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了吸力对非饱和粉土动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压下,非饱和粉土试样的骨架曲线和动弹性模量随着吸力增大而提高,而阻尼比随着吸力增大而减小。此外,随着试样的水力状态从边界效应区到过渡区再到残余区的变化,非饱和粉土试样的骨架曲线和动弹性模量的提高幅度逐渐减小,而阻尼比减小的趋势显著,动弹性模量随应变的衰减率随着吸力的增大而减小。

崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土体变形特性试验研究

为研究崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土变形特性,利用双压力室非饱和土三轴仪做了重塑土的控制吸力固结排水剪切试验,研究了干密度、净围压和基质吸力对剪切破坏阶段的体积变形的影响,分析了重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下剪切过程中的体变性状。试验结果表明,重塑非饱和花岗岩残积土的体变特性不仅取决于干密度和净围压,还与基质吸力密切相关,但净围压比基质吸力对土体体积应变的影响大。研究成果可为崩岗侵蚀区灾害防治及其体积变形、沉降量预测提供参考。

非饱和粉土的力学和水力特性试验

使用非饱和土三轴试验仪,对击实非饱和粉土进行吸力控制的三轴排气排水剪切试验,得到不同试验条件下剪切时的应力应变关系和吸排水情况.首先,通过改变试样的初始密度,得到不同孔隙比条件下的三轴剪切试验结果,确定非饱和试样发生剪切膨胀和剪切体缩的临界孔隙比约为1.0;其次,通过改变施加吸力的大小,获得不同吸力条件下剪切时的应力应变关系和吸排水情况,并确定试样的临界吸排水吸力值为25～35 kPa;最后,通过改变净围压大小,得到不同净围压情况下的应力应变关系和吸排水情况,其中在剪切过程中不同净围压下的含水量变化大致相同.

自重湿陷性黄土的力学特性试验研究

对宁夏扶贫扬黄灌溉工程十一号泵站地基的原状自重湿陷性黄土进行了系统的非饱和土试验研究，包括土水特征曲线试验、直剪试验、各向同性三轴压缩试验和控制吸力的三轴湿陷试验。试验结果表明：吸力不超过200kPa时，原状土的持水能力高于重塑土，当吸力超过200kPa后，两种土的土水特征曲线相接近；原状黄土的内摩擦角随吸力基本不变，总粘聚力随吸力的增加而线性增加；不同吸力下的屈服净平均应力随着吸力的增大而增大，屈服后的压缩指数随吸力增大而减小；同一净围压和偏应力下，随吸力的增加湿陷变形增加；净围压对湿陷变形有一定影响。

崩岗侵蚀区非饱和花岗岩残积土强度特性试验研究

以崩岗侵蚀区花岗岩残积土为研究对象,应用非饱和土三轴仪对重塑花岗岩残积土进行强度特性试验,研究干密度、净围压和基质吸力对应力-应变关系和强度的影响规律,并分析重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下的抗剪强度特性。结果表明,非饱和花岗岩残积土的应力-应变关系均呈硬化型;在干密度相同时,非饱和土强度随着基质吸力和净围压的增大而增大;在净围压相同条件下,非饱和土强度随着基质吸力和干密度的增大而增大;基质吸力对粘聚力影响较大,基本上呈线性增长关系,而有效内摩擦角受基质吸力的影响较小,几乎可以不计;非饱和重塑花岗岩残积土的强度随着基质吸力和干密度增大而增大,与基质吸力相关的摩擦角较大。

A new method of studying collapsibility of loess

A new triaxial testing system that could control suction in wetting-induced collapsible tests was success-fully developed to study the suction effects on wetting-induced collapsible deformation.The pedestal of the triaxial cell was made up of two parts,and the equipment not only could control suction but also could make water accessible to soil.A pressure/volume-controlled equip-ment was combined with the triaxial system to measure the water volume absorbed by samples accurately and to add pressure on water to filtrate into the sample.The apparatus could measure volume change precisely and keep the deviator stress unvaried,as well as measure the volume of water filtrating into the samples exactly.A triaxial collapsible testing procedure was described using the new apparatus for undisturbed collapsible loess with controlled suction.Furthermore,a series of double triaxial collapsible tests were conducted under different suctions and the same net cell pressure,and tests under different net cell pressures and the same suction were also done.It was indicated that the collapsible deformation increased with the increasing suction,and the effect of the net cell pressure on collapsible deformation was remarkable.The new triaxial apparatus was a useful facility to study the collapsible behavior of loess.