悬索桥重力锚与碎石土接触面原位剪切试验研究

悬索桥的重力式锚碇在混凝土与碎石土接触面的摩擦强度特性,对锚碇体的抗滑稳定性具有决定性影响。为了深入研究碎石土与锚碇混凝土接触面的摩擦强度特性,并确定接触面的摩擦系数,本文进行了混凝土与碎石土接触面的抗剪断试验、抗剪试验和往复剪切试验,分析了3个试验阶段的应力-位移变化规律,利用最小二乘法拟合τ与σ关系曲线获取接触面摩擦系数。结果表明:在抗剪断试验中,接触面呈现出应变软化现象,并在剪断破坏过程中出现压嵌效应,压嵌深度介于2~5 mm之间;在抗剪试验和往复剪切试验中,接触面并未出现显著的应变软化现象,混凝土主要在接触面上水平滑动;在抗剪段、抗剪和往复剪试验的3个阶段中,混凝土与接触面的黏聚力(c)显著下降,摩擦系数f值以1%~2%的速率递减,表明接触面的咬合和嵌固作用正在减弱;建议选取往复剪切试验中的纯摩擦强度参数f值(0.48)为混凝土与碎石土接触面的摩擦系数。

原位剪切试验在工程滑坡勘察中的应用

岩土体的抗剪强度指标,尤其是作为薄弱层的岩体结构面的抗剪强度,在滑坡稳定分析中起着至关重要的作用。现场原位剪切试验,试样受扰动小,试验状态与岩土体所处真实状态较为吻合,得到的参数也更加真实,是滑坡勘察原位测试的重要手段之一。适用于测定边坡的岩土结构面、岩土接触面、滑动面以及含碎石黏土的混合土层和其他粗颗粒土层的抗剪强度。重庆华宇·观澜华府项目工程滑坡勘察,在现场做原位剪切试验的同时,采集原状样品进行室内直剪试验,获取2种不同试验下的抗剪强度参数,分别取用2种参数对不同工况下的滑坡体进行稳定性分析计算,并与滑坡体的实际变形特征进行比较,从而验证了原位剪切试验确定岩土体抗剪强度参数的合理性,可为类似工程提供参考和借鉴。

巨型黄土滑坡剪出口滑带土的原位剪切试验研究

针对某巨型黄土滑坡的工程地质现状,在滑坡剪出口3个不同位置切削尺寸为500mm×600mm×800mm的土柱体进行了天然状态和饱水状态2种工况下的残余剪切试验,获得相应的残余抗剪强度指标。通过与滑带土同工况下的室内实验强度指标对比,发现原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角较室内实验指标高13.06%和24.64%,并分析了试验结果差异的原因,最后总结了黄土滑坡原位剪切试验过程中的注意事项。试验研究表明巨型滑坡滑带土的大型原位剪切试验对滑坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值。

生态护坡基材土-岩接触面原位剪切试验研究

基材土-岩接触面剪切力学性能是生态护坡体系长久稳定的关键,相关研究可为解决基材脱落难题、完善生态防护技术体系提供必要依据和指导。采用自制的原位剪切仪对4种不同粗糙起伏的基材土-岩接触面进行了原位剪切试验,结果表明,基材土-岩接触面剪切应力-位移表现出典型的软化特性,具有明显的初始线弹性变形、弹塑性变形、峰后软化以及残余剪切变形4个阶段。分析发现,文中试验条件下凸起高度算数平均偏差Ra在4 mm以下时,峰值剪切强度增加速度较快,随后呈逐渐减弱趋势;残余剪切强度、峰值剪切位移以及进入残余阶段的剪切位移与粗糙凸起高度算数平均偏差呈近线性正相关关系。可见实施生态护坡时合理地控制坡面粗糙起伏,有助于提高土-岩接触面峰值剪切强度和残余剪切强度,改善其变形性能,对防护体系的长期整体稳定具有促进作用。

自钻式原位剪切旁压模型不同固结荷载颗粒流数值试验

自钻式原位剪切旁压仪具有扰动小,能同时测出不同深度土的变形和强度参数,在精确测定土体参数方面具有广阔的应用前景。然而,目前受分析手段与研究水平的限制,对SBISP多级加载过程中周围土体的变形响应研究较少,而土体变形参数的确定与其变形机制是密切相关的。基于此,应用PFC3D颗粒流程序对不同固结荷载SBISP模型进行了仿真数值试验,试验结果表明:随着剪应力的逐级施加,中间区域颗粒的位移量不断增大,且位移矢量方向性更加显著,在第5级剪应力作用下,影响区域位移矢量形状呈现为倒锥形;而随着上覆固结压力的增大,探头周围试样的受影响范围逐渐变小;在探头作用下球颗粒的运动轨迹呈台阶状,台阶形态随距探杆中心距离增大而趋于平缓,球颗粒的Z向位移量亦随之呈负指数形式衰减;此外,剪应力与探头摩擦系数呈正相关关系,但当摩擦系数达到某一阈值时,剪应力-位移曲线不再变化。其研究成果对于深入开展SBISP试验多级加载过程中影响域内土体变形过程与变形模量之间关系研究具有重要启迪意义。

以原位剪切波速模拟砂土结构性的工程应用

结合瀑布沟工程，进行了坝基砂结构性的试验研究，研究了试样密度、固结时间、超固结效应和预振等结构性因素，对剪切波速值的影响及剪切波速与砂土动强度和动变形特性的关系．试验研究表明，剪切波速对以上结构性因素均有敏感反应并有良好的相关关系，动强度、动变形特性与剪切波速也有非常密切的相关关系．以原位剪切波速值作为制样控制标准，进行了坝基砂的动力特性研究和坝基上、下游砂层的液化可能性分析．并与传统的以密度控制制样的试验结果进行了比较，分析了考虑砂层结构性对工程实际的宏观影响．

根系作用下的基材土–岩接触面原位剪切试验研究

采用自制原位剪切仪,对不同粗糙度、不同多花木蓝根系密度的基材土–岩接触面进行原位剪切试验,研究了基材土–岩接触面的剪切变形特征。研究表明,基材土–岩接触面剪切应力–位移具有典型的软化特性;受根系加筋、锚固作用影响,含根试样的剪切破坏面粗糙、破碎。根系作用对土–岩接触面峰值剪切强度、峰值剪切位移及残余剪切强度影响明显,对比发现,不同粗糙度下,相同根系面积比对提高界面峰值剪切强度的贡献率差异较小;根系面积比较小时,增强界面峰值剪切强度的贡献率低于粗糙度,随着根系面积比增大,根系提高界面强度的作用更为明显,其贡献率显著增加。

自钻式原位剪切旁压仪的开发及应用

精确地评价土的力学性质,提供可信赖的设计参数,对岩土工程设计具有重要的现实意义。在现有的试验方法中,土的强度和变形参数是由精度相异的不同试验方法得出的,并且不可避免存在不同程度地扰动土体结构,释放土中应力。自钻式原位剪切旁压仪采用自钻式钻进,其独特的结构和加载方式使该方法能够同时直接测出土的强度和变形参数,还能得到静止土压力、剪切反力系数,评价桩周摩擦力等力学参数。由于它是一种在钻孔内的测试技术,所以能获得土层中不同深度的力学参数。试验结果表明,自钻式原位剪切旁压仪特别适合于难易采样、制样的易扰动、强度低的土层,如砂性土、淤泥质土的强度试验。

自钻式原位剪切旁压仪及其工程应用

精确地评价土的力学性质,提供可信赖的设计参数,对基础工程设计具有重要的现实意义。现有的试验方法中,土的强度和变形参数由精度相异的不同试验方法得出,并且不可避免地存在不同程度地扰动土体,释放土中应力。研制的自钻式原位剪切旁压试验方法(self-boring in-situ shear pressuremeter test)。结合常规的旁压试验和室内直剪试验之长,采用自钻式钻进,将测定器插入到预定深度,尽可能地减少土体的扰动,较好地保持了土中的原始应力;其独特的结构和加加载方式使该方法能够同时直接测出土的强度和变形参数,还能获得土的静止土压力P0、剪切反力系数Cs,评价桩周摩擦力f等力学参数。由于它是一种在钻孔内的测试技术,所以能获得不同深度土的力学参数。

自钻式原位剪切旁压模型试验颗粒流模拟

基于颗粒流理论思想,应用PFC3D程序对自钻式原位剪切旁压模型试验(SBISP)进行了仿真模拟。以室内模型试验为基础,建立数值模型,模拟了自钻式原位剪切旁压试验加载过程,通过与SBISP试验曲线对比,验证了数值模型的有效性,分析了复杂加载条件下探头周围土体的位移发展模式和细观力学响应。数值试验结果表明,随着剪切应力的逐级施加,中间区域颗粒的位移量不断增大,并且位移矢量的方向性也更加显著,在第五级剪切应力作用下,受影响区域位移矢量形状为一倒锥形;而且剪切应力变化与探头摩擦系数有关,当摩擦系数达到某一值时,剪切应力-位移曲线不再发生变化。

植物根-土复合体原位剪切试验研究现状及其进展

为了进一步评价植物根系增强土体抗剪强度的作用及其变化规律,结合国内外学者在此领域所开展的研究,系统地阐述了根-土复合体的结构、性能及草本、灌木植物根系增强边坡土体稳定性的贡献,讨论了原位剪切试验对于评价植物根系增强边坡稳定性贡献的优势;并初步探讨了根-土复合体原位剪切试验的发展方向,即对于坡体不同深度条件下根-土复合体中根系与土体之间的摩擦力大小以及土体密度、含水量等物理性指标对根系提高土体强度的影响程度尚需进一步研究;对于根-土复合体原位剪切试验装置中相关构件参数如剪切盒尺寸等的设计,以及所反映的边坡土体抗剪强度大小等方面尚需做进一步探讨。

蔗头山自然山体原位剪切试验及滑坡概率分析

根据野外大面积的原位剪切试验，获得的C，Φ值数据，采用极限平衡法，求出山体边坡发生破坏的概率，为准确地判断山体边坡的稳定性提供了更科学的依据。

南水北调中线穿黄工程地基原位剪切试验

对南水北调穿黄工程Ⅲ标段挤密砂桩桩间土采用直径为1.155 m的剪切盒进行了原位剪切试验,运用库伦公式进行数据处理,得到了抗剪强度指标。试验表明,500 kN测力传感器有较高的测试精度,与容栅式数字位移传感器结合,剪切荷载采用半自动加载方式,保证了测试结果的准确性。

某煤矿工业场地现场大型原位剪切试验

针对某煤矿工业场地边坡特征,分别对紫红色泥岩在天然状态、浸水状态下各进行了两组原位直剪试验和残剪试验获得了相应的抗剪强度指标。研究表明,现场大型原位剪切试验对边坡稳定性分析优化具有重要价值。

植物根-土复合体原位剪切试验装置的设计与分析

针对植物根-土复合体室内剪切试验时产生土体振动而导致试验精度不高的问题,在分析实际试验过程的基础上,提出了更接近实际剪切状况的野外现场原位试验方案,设计了一种植物根-土复合体原位剪切试验装置,采用电动拉杆带动专用卡具进行剪切,通过数据采集系统测出剪应力与剪切位移。制成的剪切试验装置主要由机架、固定卡具、拉拽机构和数据采集系统组成。受力分析及试验表明:该装置满足使用要求,为今后各类根-土复合体原位剪切试验装置的应用提供了参考。

根系及裂隙角度对基材原位剪切特性的影响

[目的]研究岩体裂隙角度对不同植物根系下基材原位剪切特性的影响,旨在为水土保持与生态修复工作提供科学参考。[方法]设置无植物、狗牙根和多花木兰3种条件,对试样养护90 d后,在岩体裂隙与剪切垂直方向为15°,30°,45°,60°,75°和90°下开展基材原位剪切试验。[结果]①狗牙根和多花木兰根—基材复合体的抗剪强度和残余抗剪强度均明显大于无根基材,抗剪强度平均增幅分别为33.87%~65.18%,44.94%~73.65%。②无植物基材试样在位移量为8~11 mm时抗剪强度达到峰值,狗牙根根—基材复合体和多花木兰根—基材复合体则在20~36 mm时达到峰值位移,根系能够滞后植被混凝土的峰值位移,含根基材试样能够承受更大的变形。③同种植物,不同的岩隙分布形式对根系的固土能力影响不同。随着裂隙角度的增加其抗剪强度呈先增加后减小的趋势,在裂隙角度为60°时其抗剪强度达到最大值。[结论]根系能显著增强植被混凝土基材的抗剪强度,提高残余剪切应力,不同裂隙的分布方式对提高基材的抗剪强度的作用呈现差异性,但对于残余抗剪强度,裂隙分布影响不明显。

注浆黄土原位剪切试验分析

基于黄土注浆体原位剪切试验系统和注浆黄土的力学性质,通过对原状黄土和注浆黄土的剪切试验曲线分析比较,可证明试验方法在注浆黄土中应用的可行性和合理性,同时表明注浆可以较大幅度地提高土体的抗剪强度,这对黄土地区实施注浆加固工程具有重要的参考价值。

基于原位剪切波速测试的场地土地震液化判定方法

以原位剪切波速测试判定地震液化的优势,分析了原位剪切波测试的适用设备和基于剪切波速测定对场地土地震液化的判定方法。判别场地土地震液化,通常采用室内应变法来确定最大剪切模量,给出土的动剪切模量比和阻尼比进行判断,而采用现场剪切波速法直接判断地震液化并不常见。依据广西桂林具体工程实例进行原位剪切波速试验,对场地土地震液化判定进行了分析,得到场地土地震液化剪切波波速随深度变化曲线和不同地震烈度下土层液化剪切波速临界值及其与实测剪切波速的关系,直接对场地土地震液化进行判别。

金银岛岩土台阵原位剪切波速剖面评估

土层的剪切波速是描述土动力学特性的重要参数之一。利用金银岛岩土台阵记录的8次浅源地方震的弱震动数据,使用解卷积的地震干涉测量法识别的剪切波走时,评估了该台阵两个水平方向的原位剪切波速剖面。结果表明:在44.2 m深度以上,估计与实测的平均剪切波速剖面基本一致,而在44.2 m到103.6 m深度范围前者大于后者;本研究估计的平均剪切波速剖面比MEHTA等(2007)估计的平均剪切波速剖面更接近实测结果,在44.2 m到103.6 m深度范围,本研究估计的平均剪切波速与MEHTA等(2007)估计的平均剪切波速相近,二者均大于实测的平均剪切波速。