成样方法对饱和中砂静力三轴固结排水剪切试验结果的影响

利用应变控制式静力三轴剪切仪,针对饱和天然中砂和福建标准砂进行一系列固结排水剪切试验,主要从试验得到的应力应变关系曲线、体变关系曲线和抗剪强度指标等方面,探讨干装敲击法、控制同样初始含水率的湿装夯实法和水下沉积法等实验室常用的成样方法对试验结果的影响。试验结果表明:水下沉积法仅适合制备较纯净的砂样,湿装夯实法适合制备天然砂样;不同成样方法对试验结果有较明显的影响,天然中砂干装敲击法的抗剪强度指标高于湿装夯实法,福建标准砂干装敲击法的抗剪强度指标高于水下沉积法。

三轴固结排水剪切试验结果对残积土边坡稳定的影响分析

本文简要介绍了残积土边坡滑动变形特点和地质分布特征,分析了残积土的强度特性。由残积土的强度指标和三轴固结排水剪切试验结果,根据边坡残积土的沉积固结特征,确定了现存边坡的稳定性所取用的残积土强度参数。分析边坡残积土的应力一应变特性,对残积土边坡稳定的影响。

聚丙烯纤维增强橡胶砂固结不排水剪切试验

鉴于橡胶砂作为回填材料时承载力低和变形量大的问题,采用加入聚丙烯纤维(PPF)的方法提高橡胶砂的力学性能,提出了聚丙烯纤维增强橡胶砂的半干拌式制备方法,通过48组聚丙烯纤维增强橡胶砂、普通橡胶砂和纯砂试样的固结不排水剪切试验,探究了聚丙烯纤维掺量和橡胶掺量等参数对聚丙烯纤维增强橡胶砂主要力学变形特征参数的影响.结果表明:聚丙烯纤维对橡胶砂弹性模量的影响较小;聚丙烯纤维增强橡胶砂具有先剪缩后剪胀破坏的特征,其偏应力与轴向应变关系为应变硬化型;聚丙烯纤维可有效提高橡胶砂的内摩擦角和黏聚力;聚丙烯纤维增强橡胶砂破坏偏应力的提升效果十分显著,最高可提高3倍.

秸秆纤维加筋黄土三轴剪切特性试验

为了探明秸秆纤维加筋黄土的剪切力学特性,开展三轴剪切试验和电镜扫描试验,研究纤维掺量、纤维长度和土体含水率对秸秆纤维加筋黄土应力-应变特性和抗剪强度的影响,并分析加筋机理。结果表明:加入秸秆纤维主要通过增加土体黏聚力以有效提升黄土的抗剪强度,但不会改变黄土偏应力-应变曲线的类型及特征,仍表现为应变硬化型;秸秆纤维的最佳掺量和长度分别为0.3%和10 mm,当纤维掺量和长度超过最佳值时,土体中存在过多的软弱结构面会削弱加筋土体的整体性,筋土间黏结和摩擦作用降低,土体抗剪强度减小;加筋黄土的最佳含水率为素黄土的最优含水率,含水率超过最佳值后,筋土表面结合水膜增厚,筋土间润滑作用增强、摩擦力减弱,土体抗剪强度降低。

砂柱法制样及剪切速率对黏性粗料三轴试验的影响

对砂柱法和常规方法制备的黏性粗粒土三轴试样进行饱和试验,对比其饱和效果,同时为论证砂柱对土体排水效果、应力-应变关系和强度特性的影响,开展砂柱法试样和常规试样在不同剪切速率下的三轴CD剪试验,并讨论剪切速率对试验的影响。试验结果表明:砂柱法配合反压饱和6 h,试样基本饱水均匀;常规试样的速率敏感度较高,随着剪切速率的增大,强度指标φd减小、Cd增大,同一围压下,峰值偏应力减小;体应变εv与剪切速率呈反比,且围压越大,越不利于土体排水,峰值偏应力减小的幅度越大;剪切速率与Ei呈反比,与Bi成正比,邓肯-张模型参数Rf、k、n、D和F值随剪切速率的增大而减小;砂柱法制备的试样速率敏感度较低,且砂柱法试样在0.3 mm/min剪切速率下具有同常规试样0.03 mm/min剪切速率下相似的三轴应力-应变特征;该方法获取了相近的CD剪强度指标和邓肯张模型参数,同时缩短了试验在饱和-固结-剪切3个阶段的用时,大幅提高了试验效率,具有良好的经济效益。研究结果可为与黏性粗粒土三轴试验相关的实践和研究工作提供参考。

基于摄影测量的三轴土体剪切带演化规律

为实现土样局部变形的定向研究,同时优化土样的变形测量精度,将数字图像测量与三轴试验结合,在不对仪器做大型改造的条件下,运用摄影测量技术改良试验.以桂林地区红黏土为研究对象,试验全程对土样全表面进行受力变形监测,并还原土样的三维重构模型,以此研究其应力应变关系、局部应变特性、剪切带演化规律.研究结果表明:(1)土样表面的剪切带内外区域具有截然不同的变形特征,带外区域变形较为均匀且变形量趋于稳定,而带内区域变形不均匀且变形量不断加剧;(2)根据土样表面不同区域间的局部应变差异,确定了剪切带开始形成、停止扩张及完全贯穿的临界状态,提出了一种判别剪切带发展阶段的方法;(3)根据判别方法,将剪切带的演化过程拆分为压缩变形、表面扩张、延伸贯穿、相对滑移四个阶段,并分析了各个阶段不同的变形规律与破坏机理.经摄影测量技术改良的三轴试验,能够得到更准确的土体局部本构关系和变形特性,为探索土的应变局部化现象提供了一种精确且经济的研究方案.

成样方法对砂土静力三轴固结不排水剪切试验结果的影响

利用应变控制式静力三轴剪切仪,对饱和中砂进行了一系列固结不排水剪切试验,着重研究不同成样方法对不同密实程度的砂土静力变形特性的影响。选择的成样方法是实验室内制备试样常用的干装法和湿装法。固结不排水试验结果表明,成样方法对饱和中砂静力三轴试验的结果有着重大的影响,不同的成样方法获得的试验结果需要采用不同的本构模型才能准确描述,应该予以重视;同时得出另外一条重要结论,不同的成样方法对密砂的影响较小,对松砂和中密砂的影响较大。

红石岩堰塞坝新堆积体动三轴试验研究

牛栏江上的红石岩堰塞坝新堆积体以石灰岩和白云岩为主,级配和密度离散性较大。同时,已有研究结果表明,红石岩新堆积体具有黏性粗粒土性质,静力参数具有明显的离散性,需开展其岩土料的动力参数研究,以为将其利用改建为水利枢纽提供基础材料数据。采用GDS动三轴仪,对红石岩新堆积体进行了动剪切模量比与阻尼比试验,研究新堆积体动应力应变特性及其影响因素。试验结果表明:随着剪应变的不断增大,新堆积体动剪切模量比不断减小,阻尼比随之增大。新堆积体动力特性受围压影响较为明显,最大动剪切模量随着围压的增大而增大。在相同剪应变条件下,随着围压、干密度、粗颗粒含量的增大,动剪切模量比逐渐增大,阻尼比逐渐减小。另一方面,新堆积体细粒含量较多,颗粒岩性复杂,风化程度差异明显,导致其动力特性具有一定的离散性,与人工筑坝堆石料存在明显差异。

石英砂岩三轴剪切力学特性及裂隙面形态特征

为研究3维压剪应力状态下岩质边坡中完整岩石的剪切损伤破坏特征,采用RockTop-50HT全应力多场耦合三轴试验系统,对成分简单、结构均质及饱和完整的细粒石英砂岩进行16组不同围压的三轴剪切试验,获得相应的三轴剪切应力-应变曲线和含有原岩屑碎片的剪切破坏裂隙面,分析三轴剪切应力作用下石英砂岩的非线性强度变化特征,探究石英砂岩的三轴剪切破坏模式和裂隙结构面形态粗糙特征。基于德洛内(delaunay)点云离散算法重构石英砂岩破坏裂隙结构面,分析剪切破坏结构面的潜在接触部分随着表面有效倾角门槛值的变化特征。结果表明:1)随着围压逐渐增大,石英砂岩的三轴剪切破坏模式先由脆性破坏转变为塑性破坏,再逐渐转变为塑形流动破坏;2)石英砂岩的三轴剪切强度随着围压的递增呈现出明显的非线性变化特征,可用幂函数描述,并采用摩尔-库仑准则(Mohr-Coulomb)对石英砂岩的三轴剪切强度进行分段线性拟合,可知随着围压的增大,黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小;3)剪切破坏裂隙面3维粗糙特征可用传统的Grasselli模型评估,其非线θ_(max)^(*)性拟合参数和粗糙度参数c能充分描述三轴剪切破坏裂隙的粗糙度特征。研究成果对岩石在复杂应力状态下的三轴剪切强度评价、岩石工程中边坡的稳定性分析和支护设计方案优化具有重要意义。

k_(0)固结与等向固结三轴不排水抗剪强度研究

为研究不同固结方式下土体不排水抗剪强度的差异,基于应力控制式三轴仪对饱和细粒土进行了k_(0)固结和等向固结三轴不排水压缩试验,结果表明:k_(0)固结三轴不排水抗剪强度为等向固结不排水强度的0.87倍,后者高估了土体实际强度,实际应用中可在比对试验基础上,通过等向固结三轴试验结果换算k_(0)固结不排水抗剪强度;等向固结、k_(0)固结三轴不排水标准强度随塑性指数增大呈减小趋势,分布于0.27~1.15之间。标准强度随着超固结比的增大而增大,正常固结或接近正常固结的黏土,其标准强度介于0.27~0.47之间,OCR大于2.2的超固结黏土,其标准强度大于0.50。

对多级加荷三轴固结不排水剪切试验应用的探讨

通过单样CU三轴试验和多样CU三轴试验、分析,探讨了控制屈服应变和固结排水时间对土抗剪强度的影响.试验结果表明,对于多级加荷试验,第一级控制应变应相对较大,第二级控制应变应稍大,第三级应变应稍小;同时初步得出多级加荷试验下第一级固结度对抗剪强度影响较大的结论.

不同应力路径下上海软黏土三轴不排水剪切孔压的对比

软黏土不排水剪切过程中的孔隙水压力分析是软土工程的一个重要研究方向。三轴试验是研究软黏土不排水剪切孔压及孔压系数的传统方法,而孔压以及孔压系数的大小与应力路径以及剪应变的大小有关。利用GDS应力路径三轴仪,对上海软黏土原状土样与重塑土样进行了三轴ICUC(等压固结压缩剪切),三轴ACUC(K0固结压缩剪切)和三轴ACUE(K0固结拉伸剪切)三种应力路径的不排水剪切试验,对比这三种试验的剪切孔压及孔压系数的大小及变化规律,给出结构性以及各向异性对剪切孔压的影响规律。最后根据试验结果给出了上海软黏土在变形较大情况下的剪切孔压—应变双曲线模型的参数,可供设计计算采用。

循环三轴试验加载频率和压实度对重塑砂土液化行为的影响

通过对各向同性固结不排水试样进行循环三轴试验,研究了饱和重塑砂土的液化行为。试验采用恒幅正弦载荷,通过测量剪切模量、阻尼比、轴向应变和超孔隙水压力比的变化,评估了加载频率(分别为0.1、0.5、1.0 Hz)和压实度(分别为0.95、0.90和0.80)对砂土液化行为的影响。试验结果表明,对于压实度为0.95的砂样,在5000次加载循环中,0.1 Hz的加载频率对液化过程影响甚微;而对于压实度为0.90和0.80的砂样,此频率的影响显著。对于压实度为0.80的砂样,当频率增加到0.5 Hz时几乎一加载就直接发生液化。这表明增加加载频率会加快液化速度,而增加压实度则会减慢液化速度。因此,通过一系列的试验可以模拟现场砂土在不同频率下的动荷载条件。试验结果表明,饱和砂土的液化行为由以下因素决定:(1)试样的压实度越低,液化越容易发生;(2)加载频率越高,液化越容易发生;(3)循环轴向应变越大,发生液化所需的循环次数越少;(4)超孔隙水压力随加载循环次数增加,直至试样完全液化。

软土的不同固结度三轴固结不排水剪切试验浅析

软土对地基稳定性影响很大。软土工程性质较差,会对地基的稳定性产生不利影响。通过研究某人工岛项目软土的不同固结度三轴固结不排水剪切试验强度,得知随着软土固结度的增加,其三轴固结不排水剪的有效应力粘聚力和内摩擦角也逐渐增加。

新型三轴剪切试验试样排水固结装置的研制与应用

三轴剪切试验是岩土工程中常见的室内试验,其目的主要是为了获得土的抗剪强度指标和土中孔隙水压力的变化情况。三轴的固结不排水剪(CU)和固结排水(CD)剪试验可以获得土的总应力抗剪强度指标和有效应力抗剪强度指标,因此具有其它剪切试验无法替代的优势。但因试验过程中排水固结的时间很长,影响了试验进度,从而影响到整个工程的进度和经济效益。通过对三轴剪切试样排水固结过程的机理分析,介绍了制作一种可以大大缩短大量试样排水固结时间的装置及该装置的研制方法。采用该装置,可使CU试验的效率提高6～12倍,可使CD试验的效率提高3～6倍。可节约大量的生产成本,提高工作效率,经济效益明显。

土石混合体三轴剪切试验及三维多重剪切边界面模型

土石混合体是介于离散和连续介质之间的特殊地质材料,其颗粒分布特征和力学特性是控制土石混合体高填方工程稳定性的重要因素。以白鹤滩水电站库区象鼻岭移民安置点防护堤工程为依托,利用大型三轴试验仪,对两种土石混合体填筑料在3种不同围压条件下进行固结排水剪切试验,分析了土石混合体的偏差应力和体积应变随轴向应变的变化规律以及剪缩和剪胀特性。在此基础上,根据粒状土的临界状态和边界面弹塑性理论,引入了适合于土石混合体的临界黏聚力和状态参数,并基于空间随机分布微观剪切结构,建立了土石混合体状态相关三维多重剪切边界面模型。通过模型模拟结果与三轴剪切试验结果的比较,验证了该模型能够合理地描述土石混合体在低围压下的应变软化和剪胀特性,以及在高围压下的应变硬化和剪缩特性。

动力固结后饱和软土三轴剪切性状的试验研究

通过淤泥质饱和软粘土的三轴固结不排水剪切试验,研究了海相沉积原状土、重塑土以及超固结土在动力固结后的应力–应变性状表现。原状软土经过动力固结后在剪切过程中表现出应变软化,重塑软土在低围压下具有一定的应变硬化现象,而在高围压下则为应变软化型。3种状态下的软土的应力–应变关系曲线按照双曲线形式对围压均具有较好的归一性。应力路径分析表明,原状土经过动力固结后在剪切过程中表现出一定的超固结土的性状,而经过动力排水固结后,重塑土则具有明显的超固结土特性。

粉煤灰对水泥土三轴剪切峰值强度的影响性分析

针对考虑粉煤灰影响的珠三角水泥土三轴峰值剪切强度尚未得到深入研究这一问题,采用室内试验方法,对胶凝材料总掺入比、龄期、围压和粉煤灰掺入比等因素及其对三轴剪切强度之间的影响性进行分析,并揭示各因素与强度之间的影响规律。研究结果表明:试样的峰值强度均随围压逐渐增加,且呈现出相关性很好的线性相关关系。总体上试样的峰值强度随胶凝材料总掺入比逐渐增加。试样的峰值强度均随龄期逐渐增加,但并未表现出很好的线性关系。试样的峰值强度均先随粉煤灰掺入比逐渐增加,当粉煤灰掺入比超过一定程度后,峰值强度随粉煤灰掺入比有所下降。试验围压对峰值强度的影响没有明显的规律,峰值增量大部分处于0~1.5 MPa范围内。龄期也表现出类似的影响规律。试样的峰值强度增量均先随粉煤灰掺入比逐渐增加,当粉煤灰掺入比超过一定程度后,峰值强度增量随粉煤灰掺入比有所下降。研究结果可为珠三角软土区水泥土处理的设计与施工提供试验依据。

三轴固结排水试验中偏应力计算取值的探讨

在三轴固结排水试验中,偏应力大小的求解过程是基于试样始终是等体积圆柱体的假定来进行推导的,该假定认为在整个试验过程中,试样任意横截面的面积相等。但是在试验过程中,由于端部效应的存在,使得试样在轴向加载的过程中逐渐变成了鼓形,这与偏应力的计算假定不符。为了计算三轴试验中鼓形试样受偏应力的大小,进行了一系列固结排水三轴试验,并根据试样的实际变形情况对试样所受的偏应力进行了重新推导。结果表明:按照实际变形情况推导出的偏应力计算公式与规范采用公式不同,根据推导公式计算的偏应力值在一个范围内变化,其最小值较规范值小,最大值较规范值大;通过计算坝体沉降量从坝体安全的角度给出了粗粒土三轴固结排水试验强度计算时偏应力的推荐值。

动三轴试验固结时间对动剪切模量比和阻尼比影响的初步分析

动三轴试验是将试样在轴对称的三轴应力下进行固结,在不排水条件下进行的振动试验,同时可测定土样的动剪切模量比和阻尼比。土的动剪切模量比和阻尼比是土动力学特性的2个重要参数,在工程场地地震安全性评价工作和土层地震反应分析中不可缺少。为了减少工期,提高工效,及时而又准确地提交报告,我们结合自己多年的土工试验经验,对可塑状态以上的粘性土试样进行了缩短固结时间的对比试验,并得到理想的试验结果。