基于均匀设计坡积土含水量与干密度对锚-土界面性能影响试验研究

为深入了解坡积土中锚杆锚-土界面剪切变形特性随土体含水量和干密度的变化规律,本文采用自主研制的基于微元法锚-土界面摩阻性能测试方法和装置,引入均匀试验设计原理设计试验方案,测得不同含水量和干密度下锚-土界面的剪应力-剪切变形全过程曲线,其形状符合三折线模型。基于试验结果,回归得到了锚-土界面峰值抗剪强度随土体含水量和干密度变化的经验关系式。同时,试验结果表明:(1)锚-土界面峰值抗剪强度随土体含水量增加而降低,且土体干密度越大其降低幅度越大;(2)峰值抗剪强度随土体干密度的减小而降低,且土体含水量越小,其降低的幅度越大。

基于改进极限平衡法的边坡位移分析

传统的极限平衡法,在假定滑面上各点的安全系数一致前提下,进行边坡稳定性分析,而无法进行边坡滑面上各点的位移分析。改进的Janbu条分法首先基于极限平衡理论和邓肯-张的应力-应变模型构建剪应力-剪切位移双曲线模型,提出位移协调方程;其次推导相关公式,并利用Visual Basic语言编程计算,得到滑面上各点与位移有关的信息(如局部应力安全系数、局部位移安全系数、剪切位移及坡顶位移等),从而弥补传统极限平衡法无法进行边坡滑面上各点位移分析的不足。最后,通过算例对坡顶有无堆载两种工况进行计算分析,其结果表明坡顶和坡脚最易破坏,与实际情况一致,证明该方法可行。

拉力型锚杆锚固段传力机理的全过程分析方法

现行规范和技术标准有关锚杆设计均假定剪应力均匀分布,这种设计方法并不符合锚杆受力的实际情况,通过对锚杆抗拔模型试验数据分析,绘制了锚杆在试验荷载作用下沿锚杆全长分布的剪应力-位移曲线。其次通过对锚杆抗拔模型试验结果的拟合分析,提出了锚杆锚固段剪应力与位移之间关系的弹塑性本构模型,结合锚杆受力的基本方程,得出了分析圆柱形锚固段和底端有锚定板的锚固段从弹性工作阶段到锚杆与岩土体界面滑移的全过程的分析方法,并在此基础上编制程序,对两种锚固段的岩石锚杆在任意荷载作用下的受力特征做了对比分析。同时文章还提出了决定锚杆承载力的特征作用段的概念。

某工程岩体结构面剪切力学特性试验研究

岩体结构面的抗剪强度是表征岩体强度的一项重要参数,本文主要利用自行研制的携带式剪切仪研究不规则岩石结构的剪切力学特性,根据工程的剪应力-位移关系曲线,选取屈服值,确定抗剪强度指标。

基于正交设计的复杂环境下土石混填体大型直剪试验研究

为了更加系统、全面的研究土石混填体处于复杂环境时的强度特性,综合考虑含水率、浸泡时间、干湿循环、含石量、岩性与土性等因素,采用美国Geotest公司生产的大型直剪仪,并基于正交设计方法开展了一系列土石混填体室内大型直剪试验研究,进而确定出了不同因素对土石混填体抗剪强度有何影响及影响程度,为此类受多因素、多水平影响的试验研究探讨出了一种新的思路。试验结果表明:土石混填体抗剪强度主要源于内部石料间的相互嵌入、咬合及摩擦等作用;含石量是影响土石混填体强度特性最主要的因素,随着试样中含石量的增加其内摩擦角近似呈线性增加;对于试验中所涉及的3种水作用环境,含水率对土石混填体抗剪强度的影响最为显著,且含水率对其剪应力–剪切位移关系曲线亦存在非常重要的影响,相比之下,浸泡时间与干湿循环对试样抗剪强度影响较弱,且试样在浸泡48 h或干湿循环4次后其抗剪强度基本不会再继续弱化;当试样中含石量≥55%时,其抗剪强度受岩性影响较为明显。

不同含石量条件下堆积体抗剪强度特性的大型直剪试验研究

由土石混合介质组成的堆积体边坡在中国有着广泛的分布,尤其是库区巨型、大型松散堆积体边坡的变形及稳定性更是水电工程建设中极为关注的问题。针对该类边坡物质组成和结构的复杂多变性,选择三峡库区典型堆积体边坡进行现场调查和取样,通过室内大型直剪试验,系统地研究了含石量对堆积体剪应力-位移曲线和抗剪强度的影响规律。含石量对土石混合介质堆积体的强度和变形特性具有控制作用,随着含石量的变化,堆积体剪应力-位移关系曲线可拟合为指数模型、双曲线模型和应变软化介质模型3种形式;随着含石量的增加,堆积体抗剪强度逐渐增大;黏聚力随含石量的增加呈现出先增大后减小的趋势,即存在一个临界含石量约为60%,黏聚力-含石量变化曲线为二次多项式形式;内摩擦角与含石量关系呈现一直增大趋势,其变化曲线近似为指数形式。

不同含石量下土石混合体的剪切特性研究

土石混合体作为一种优良的填料被广泛应用于路基填筑。为研究含石量对土石混合体抗剪强度的影响,利用大型直剪试验,分析不同含石量下土石混合体剪应力-剪切位移曲线及抗剪强度的变化规律。结果表明:当含石量≤20%,试样为密实悬浮结构时,剪切过程呈应变硬化,抗剪强度随含石量增加变化不明显;当20%<含石量≤50%,试样为密实骨架结构时,剪切过程呈应变硬化-应变软化,粗粒土之间的咬合逐渐增强,内摩擦角和黏聚力增加较大,含石量在50%左右,抗剪强度达到最大;当含石量>50%,试样为骨架空隙结构时,剪切过程呈应变硬化-应变软化-应变硬化,内摩擦角和黏聚力均出现下降。