某水电站坝基岩体结构面室内大型直剪试验研究

岩体结构面的抗剪强度是表征岩体强度的一项重要参数,但由于原位试验受场地等诸多因素影响,难以大规模的开展,本文提出在室内用结构面大型剪切试验开展结构面的剪切特性研究,以某水电站坝基砂岩岩体中的硬性结构面为研究对象,取得了较好的成果。试验表明:结构面的多组剪切变形曲线具有一定的应变硬化的特征;达到峰值剪切强度时的剪切位移普遍较大,在8.9mm^44.5mm之间;砂岩中硬性结构面光滑面的“基本摩擦角”为31.4°,结构面“平均起伏角”为6.3°。

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。

现场直剪试验在矿山边坡勘查中的应用

通过现场直剪试验与室内直剪试验方法成果进行比较,阐述了现场直剪试验方法的优点,对室内直剪试验存在的问题进行了探讨,分析说明现场直剪试验方法在矿山边坡勘查中的推广应用。饱和状态和天然状态下土的抗剪强度试验结果表明,孔隙水压力对边坡稳定产生较大影响。

土质边坡抗剪强度试验结果分析

通过对两个实际工程中边坡的现场剪切试验及室内直剪试验成果进行分析,认为现场试验较室内直剪试验更符合实际受力状态,应尽可能采用现场直剪试验确定的c、值作为边坡治理的依据。

引江济淮试验工程中不同尺寸试样抗剪强度的试验对比研究

边坡岩土体的抗剪强度是评估边坡稳定性的关键参数,采用较小尺寸试样可能难以反映岩土体的结构性,导致测试结果偏离实际情况。为研究尺寸效应对不同岩土体抗剪强度参数取值的影响,选取引江济淮试验工程的4种典型岩土层,进行现场原位大型剪切试验与室内小尺寸试样的直剪试验。结果表明:受原位地质条件的影响,进行现场大型剪切试验时,岩土体应力-应变曲线的剪应力峰值更突出,达到峰值以后,经历1%~2%剪应变即达残余剪应力,不同岩土体应力-应变曲线表现出明显的差异性;影响岩土体尺寸效应的因素众多,仅从黏粒含量、膨胀性、取样扰动来分析现场与室内剪切试验的差异性是远远不够的,对于不同地质的实际工程,现场原位剪切试验仍然是获取合理强度参数的关键性试验。基于试验结果,给出了该地区采用室内直剪试验所得的强度参数的建议修正比率。

土工垫-植物根系加筋土抗剪强度试验研究

随着生态环境日益受重视,三维土工垫加筋草皮被越来越多地应用于生态护坡工程.为探究不同加筋材料对生态护坡的加固作用机理,用室内直剪试验方法研究土工垫与植物根系对重塑土的加筋效应,探讨在不同加筋情况下土工垫-植物根系加筋土的抗剪强度指标的变化规律,分析加筋土含水率、含根量及含垫量对抗剪强度的影响.试验结果表明:土工垫-植物根系加筋土能够有效增加土体的抗剪强度;低含水率时,重塑折减效应明显,加筋会使土工垫-植物根系加筋土的抗剪强度有所降低;垂直根系与分散根系都能提高土体的抗剪强度,随着含根量的增加,其对加筋土的抗剪强度增强主要表现为黏聚力c的增加,而内摩擦角φ几乎不变;含水率与加筋土抗剪强度指标黏聚力c呈负相关关系.

驷马山滁河分洪道膨胀土现场大剪试验分析研究

文章采用现场大型剪切试验,分析研究了驷马山切岭段地区特有膨胀土土体的抗剪强度特性,为大型剪切仪的研制工作提供了经验。并在试坑中采集了环刀试样,进行了室内直剪试验,和现场大剪试验数据结果进行了对比分析,得出了该地区采用室内直剪结果的修正比率。

广州地区花岗岩残积土抗剪强度及其影响因素试验研究

依托广州地铁科研项目,以广州地区花岗岩残积土为研究对象,进行了一系列室内直剪试验,分析了试验中剪切速率、加载级数和破坏值选取的综合影响。试验结果表明,花岗岩残积土的室内直剪剪切速率为0.8 mm min最能反映原状土的强度性质;在花岗岩残积土室内试验测试土体强度时,三级加载方式最为合理;破坏值应当按规范选取,即:剪切位移4 mm之前,剪应力出现峰值,则破坏值选峰值;若剪切位移4 mm之前,剪应力未出现峰值,则破坏值选剪切位移4 mm所对应剪切应力。同时通过室内直剪试验和三轴试验结果进行了对比分析,得出室内直剪试验比三轴(UU)试验测得土的抗剪强度普遍偏大。

块石含量对土石混合体剪切力学特性的影响

不同配比的土石混合体在荷载作用下展现出不同的变形特征,会影响工程的稳定性,为此,针对不同含石量的土石混合体,对其力学特性进行研究。首先,制备含石量分别为20%、40%、60%、80%的4组土石混合体立方样;然后,采用一种改进的大型室内剪切流变试验机对这些样品分别施加100、200和300 kPa垂直应力,进行室内直剪试验。试验结果表明:土石混合体的抗剪强度随着含石量的增加而增加,当含石量超过40%后,抗剪强度增加的幅度更为显著;在同一垂直应力下,随着含石量的增加,土石混合体的剪胀特性愈发显著;随着垂直应力的提高,土石混合体在剪切初期出现先剪缩再剪胀的特征,并且含石量越小,这种剪缩特征越明显。

某水电站工程岩体裂隙面抗剪强度研究

水电站工程技术研究中,岩体裂隙抗剪强度参数是岩体稳定性非常重要的参数之一.以某水电站工程为例,为了提供工程边坡和地下洞室围岩岩体稳定性研究所需的裂隙抗剪强度参数,采取钻孔微新状岩体裂隙面芯样,进行室内直剪试验,并据Barton经验公式估算,对此两种方法结果对比分析.试验结果表明,Barton经验公式对平直稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果基本一致,但对稍起伏稍粗糙型裂隙面抗剪强度参数估算结果与室内直剪试验结果偏差较大,分析认为该经验公式不适用于对高法向应力状态下JRC值偏大的硬性裂隙面抗剪强度的估算.

钻孔原位剪切测试系统设计

为了解决传统原位土体强度测试探测深度浅与过度依赖经验公式等问题,提出了钻孔原位剪切测试系统构想,并设计了样机,整个测试系统由孔内切削子系统和孔内变径剪切子系统组成,前者能够在钻孔内任意位置锚固并切削土环,后者能够对土环进行剪切试验,并通过传感器记录剪切力和剪切位移;基于模型箱钻孔剪切试验和室内直剪试验,进一步检验了钻孔原位剪切测试系统的可靠性。研究结果表明:模型箱钻孔剪切试验的剪切面平行于剪切力的方向,应力-应变曲线符合基本规律;黄土在模型箱钻孔剪切试验和室内直剪试验中均出现应变软化现象,且黄土的峰值剪切强度随含水率升高而下降;在室内直剪试验中黄土发生了脆性破坏,而在钻孔剪切试验中黄土表现出塑性破坏,在相同的孔隙比、含水率与加载压力下,钻孔剪切试验的峰值强度比室内直剪试验大,原因在于室内直剪试验剪切面的应力分布不均匀,而钻孔原位剪切试验的剪切面受力稳定且保持不变,与室内直剪试验相比,钻孔原位剪切测试系统具有更高的测试准度。

MSWI炉渣在道路路基中的应用研究

通过室内直剪试验及CBR试验,对MSWI炉渣进行研究,研究表明:①MSWI炉渣的级配、最大粒径、击实特性及塑液限等物理力学指标均满足相关规范,可以用于道路路基建筑。②不同压实度及含水量条件下MSWI炉渣混合料的应力—应变曲线,大致可分为5个阶段:剪应力缓慢增加、剪应力线性快速增加、剪应力非线性缓慢增加并达到峰值、剪应力快速降低、剪应力几乎不变。③当MSWI炉渣混合料的压实度一定时,含水量越接近最优含水量,MSWI炉渣混合料的抗剪强度越大。且随着压实度的增加MSWI炉渣混合料的CBR值逐渐增大。

不同颗粒级配对黏–砂混合土特性的影响分析

以实际工程案例为依托,对现场所取黏–砂混合土试样进行室内常规物理力学性质试验和室内大型固结直剪试验,获得黏砂混合土相关强度参数和变形参数指标。此外,按质量比制备混合土,开展混合土的室内固结试验和快剪试验,探讨颗粒级配对混合土的强度和变形特性的影响。基于分形维数对颗粒级配的定量描述,建立混合土强度参数、变形参数与分形维数的函数关系,同时通过分形维数反映颗粒级配渐变引起混合土力学性质突变的现象。

高炉渣改良混合料抗剪强度特性大型直剪试验研究

以高炉渣混合料为改良研究对象,通过室内大型直剪试验,研究含砂率对高炉渣混合料剪力-位移曲线和抗剪强度的影响规律,以便将高炉渣应用在地基处理领域。试验结果表明,含砂率对高炉渣混合料的强度和变形特性具有重要影响:随着含砂率的增加,混合料的抗剪强度逐渐增大,抗剪强度在含砂率为23.79%时达到最大值,随后抗剪强度迅速下降;含砂率对粘聚力的影响先增加后逐渐下降,而含砂率对内摩擦角的影响相对较小。将混合料的含砂率控制在23.79%,可以使改良效果最佳。

煤矸石抗剪强度特性试验对比研究

为了分析不同时期排弃的煤矸石力学特性的差异性,以现场固结煤矸石样本筛分级配为试验级配进行不同试样含水率条件下固结煤矸石与新排弃煤矸石的室内对比直剪试验。试验结果表明,与新排弃煤矸石试验曲线均呈应力硬化现象不同,固结煤矸石在试样含水率较小时试验剪应力–剪位移曲线存在相对突出的峰值,呈明显应变软化现象。而随着试样含水率增大,固结煤矸石的黏结性特性得到呈现,应力–应变关系也渐变为应变硬化。试样干密度与试样含水率对固结煤矸石和新排弃煤矸石抗剪强度参数的影响不同,干密度对固结煤矸石黏聚力以及新排弃煤矸石内摩擦角的影响更为显著。而相对于新排弃煤矸石,固结煤矸石内摩擦角对试样含水率更为敏感,至饱和含水率时固结煤矸石抗剪强度主要由黏聚力提供,而新排矸石内摩擦角值降低的幅度则不到15%。试样含水率对固结煤矸石及新排弃煤矸石抗剪强度影响的差异与矸石组成中细颗粒组成成分相关。试验成果可为煤矸石山的稳定性计算提供依据。

钢管注浆填土的剪切强度特性

为了了解钢管注浆后土体的剪切强度特性,以湖南株洲某建筑项目场地填土为例,开展了刚性体植筋、渗透加固两类直剪试验并进行原位剪切。室内试验研究了钢管植筋及渗透注浆对土体抗剪强度的影响,试验表明在刚性体植筋能提高土体的最大抗剪力至1.29倍,渗透注浆下土体的抗剪强度幅度与水泥掺量成正比。当水泥掺量为6%时最大抗剪力提高约2倍;原位剪切试验表明注浆后填土的最大抗剪力最高能提高9倍。由此分析钢管注浆加固新近填土的机理,除了浆液渗透增强土体抗剪强度、浆液本身及与钢管形成的结石体在填土中增加了土体的抗剪性之外,浆液对填土中的塑料袋、碎石、块石等物质的胶结作用也能极大地提高土体的抗剪强度。