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。

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。

排水条件下卸荷土体变形特性的真三轴试验研究

在真三轴仪上模拟基坑开挖周边土体的应力路径,进行了排水与不排水两种卸荷试验,通过对试验结果的对比分析可知,土体在不同排水条件下应力-应变关系有着显著的差异,说明排水条件对土体的变形性状有一定的影响。进一步研究了排水条件下卸荷土体广义剪应力与广义剪应变的关系,证明土体广义剪应力与广义剪应变关系曲线呈明显的非线性,并根据土体实际应力路径定义了中主应力系数,推导出了土体卸荷剪切模量计算公式。

不同排水条件加筋红土三轴试验研究

以玻璃纤维和土工布作为加筋材料,对比研究红土在三种不同排水条件下加筋前后的抗剪强度特性.三轴试验结果表明:红土在完全固结排水条件下剪切,加筋能提高其抗剪强度,加筋层数越多,强度提高越大;在固结不排水条件下剪切,当加筋层数较少时,加筋后其抗剪强度反而比不加筋时降低,但随着加筋间距的减小,抗剪强度逐渐增大;而在完全不固结不排水条件下剪切,加筋降低其抗剪强度,且抗剪强度随围压的增大而减小.说明红土在不排水条件下加筋应慎重考虑.

饱和粉砂土的动三轴排水试验与计算分析

饱和土在理论上一直以两相饱和孔隙介质模拟,利用Biot饱和孔隙介质动力方程纵波解耦的u_i-p(u为波动的振幅位移,p为孔隙水压)解答,结合排水的Somigliana表象积分,能够完成饱和土排水动力反应计算,结果也能在野外试验中验证。为了进一步深入研究饱和土排水的动力特性,设计了室内饱和土动三轴的排水试验,以不同状态饱和粉砂土排水状态下试验的结果,阐述了排水理论计算解答与动三轴试验测试结果的对比分析。最后指出修正后的理论解答与饱和粉砂土的试验测试结果较吻合,并在今后饱和土伴有排水的动力响应分析能在饱和土动力学问题研究中有所应用。

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。

南京地区粉土的不排水三轴压缩试验

通过全自动三轴仪进行了南京地区粉土的三轴不排水的试验,研究了围压和干密度对应力-应变曲线、孔隙水压力曲线和有效主应力比曲线的影响.试验表明:高围压状态下粉土试样呈现出弱应变软化型,而低围压状态下呈现出应变稳定型;低围压下试样在加载初期产生正孔隙水压力,随后产生负孔隙水压力,其后基本保持稳定;干密度越大,主应力差峰值越大,表现出较大的剪胀性,孔隙水压力易出现负孔隙水压力;干密度值较高时,土样处于密实状态,表现出剪胀特性,有效主应力比-应变曲线近于应变软化型;围压较低、干密度较大时,试样易表现出软化特征,试样出现剪切带破坏,强度明显下降.

重塑软黏土固结排水三轴试验和本构模型研究

通过室内固结排水三轴剪切试验,分析了重塑饱和软黏土在固结排水条件下三轴剪切过程中的力学特性和变形特征。基于硬化参量与应力路径无关的基本假定,根据曲线积分中的格林公式,构建了新的屈服方程,并建立了一个适合于重塑饱和软黏土的本构模型。采用MATLAB软件编写计算程序,利用新建的重塑软黏土本构模型,对所采用的重塑软黏土和文献报道的Fujinomori黏土的固结排水三轴剪切试验进行理论计算。将试验结果和理论计算结果进行对比,可得出结论:新建的本构模型理论计算结果与重塑饱和软黏土的固结排水三轴试验结果较为吻合,可以较好地描述重塑软黏土在排水条件下的强度与变形特征。

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。

不同应力路径下钙质砂力学特性的排水三轴试验研究

钙质砂的力学性质既有强度低、易破碎的特点,又有应力路径依附性的特性。为了研究不同应力路径对钙质砂的颗粒破碎和力学性质的影响,对不同固结压力的钙质砂进行了5种应力路径下的排水三轴压缩试验。结果表明:不同应力路径对钙质砂的应力–应变关系、抗剪强度和颗粒破碎特性有较大的影响。相同固结压力下,等轴向应力试验的剪胀现象最为明显,颗粒破碎率最小,峰值内摩擦角最大;等围压试验的剪胀现象最不明显,颗粒破碎率最大,峰值内摩擦角最小;等平均主应力试验的这些性质介于上述两种试验之间。等主应力比和等向固结试验在加载过程中主要表现为试样的体积压缩,因此与另外3种应力路径试验差别很大。不同应力路径对钙质砂应力–应变关系和强度的影响,除了砂土具有应力路径依附性的特性外,主要来自于应力路径和固结压力的不同产生的颗粒破碎程度不一致造成的影响,使得在不同的应力路径试验中钙质砂的力学性质表现出更大的差异。

南京片状细砂不排水循环三轴试验的数值仿真

基于软件ABAQUS的二次开发平台,引入Byrne修正的Martin和Finn孔压应变模型,并与土体动力黏塑性记忆型嵌套面模型相结合,通过编制Fortran子程序,嵌入到软件ABAQUS中,实现了软件ABAQUS的有效应力算法,对南京片状细砂土的不排水循环三轴试验进行三维数值仿真。通过与循环三轴试验结果的比较,发现数值模拟结果基本上能再现南京片状细砂的不排水循环特性,如不排水循环三轴试验的动应力?应变关系、应变累积、应变软化等;且数值仿真结果较好地反映了试验结果的振动孔压发展特征。研究的意义在于理想三维数值模拟试验能够突破常规的室内土工试验能力及其局限性,这为今后饱和砂土不排水循环特性的宏、细观机理的进一步研究奠定了基础。

粘土固结不排水三轴连续剪与分级剪试验的对比

对15组粘土分别进行分级剪与连续剪试验,分析、对比、统计检验试验数据得出,两种方法所得的抗剪强度参数C、及C′、′无显著差异,而连续剪所得的C值与分级剪所得的C′值有一定的差别。只有通过对连续剪所得的C值进行适当修正,粘土的固结不排水连续剪切试验结果才更加接近分级剪切试验结果。

饱和度对土的三轴不固结不排水试验强度指标的影响研究

土的饱和度对强度的影响较大,在土的三轴抗剪强度试验中,大多数是将加工好的试件,进行抽气饱和,然后做试验,实际上,有些土样的原始状态并非是饱和的,因此,用饱和后的试件做试验,得出的结果就有一定的差距,特别是对不固结不排水试验,影响更大,文章对初始状态、自然浸水状态和抽气饱和后3种不同饱和程度的试件,分别做不固结不排水试验,从而找出不同饱和度对土的强度指标的影响规律,为准确测定土的强度指标做一些基础性的研究。

颗粒尺度对土体变形和强度影响的三轴排水抗剪试验与分析

土体为具有结构性的多孔介质,其颗粒尺度及其分布范围直接影响土的孔隙特征和结构性,进而影响土中孔隙水压力消散以及强度和变形特性。对不同颗粒成分的土样进行三轴排水抗剪试验,分析颗粒尺度对土体变形和强度的影响规律,认识相应影响机理和作用机制。三轴试验给出了不同颗粒比例和尺度、不同围压下的主应力差-轴向应变关系的CD和CU试验曲线,基于实验结果提出土体的胞元模型对土体的强度和变形特性的颗粒尺度影响机制并进行相应分析,进一步加深对颗粒尺度效应的理解。

饱和软土K_0固结下三轴固结不排水剪试验分析

为了分析K_0固结与有效自重压力等压预固结饱和软土三轴固结不排水剪强度指标的不同,选用南京长江漫滩饱和软土,采用应力—应变式三轴仪进行了K_0固结和有效自重压力等压预固结下三轴固结不排水剪试验。试验表明K_0固结(cu)试验应力—应变关系没有峰值出现,主应力差(σ_1-σ_3)随着侧向固结应力(σc)的增加而缓慢增加;与有效自重压力等压预固结不排水总应力强度指标相比,K_0固结下粘聚力(c)值小而内摩擦角(φ)值大;现场原位十字板试验结果与K_0固结下三轴固结不排水剪指标相符。

干湿循环下饱和红土不排水三轴试验研究

以云南红土为研究对象,考虑干湿循环次数、干湿循环幅度等影响因素,利用TSZ-2型全自动三轴仪,开展干湿循环下饱和红土的不排水三轴试验,研究干湿循环作用对饱和红土剪切特性的影响。试验结果表明:不固结不排水条件下,随干湿循环次数增加和干湿循环幅度增大,饱和红土的应变软化现象增强,应力-应变曲线的初始斜率、孔压峰值增大,剪切峰值、峰值轴向应变、黏聚力、内摩擦角减小;干湿循环次数的影响大于干湿循环幅度的影响。干湿循环下饱和红土剪切特性变化的实质在于红土与水之间的相互作用,包括脱湿过程中水的逃逸作用、红土颗粒的吸附作用、红土体的硬化作用及收缩作用和吸湿过程中水的楔入作用、润滑作用、软化作用及红土体的膨胀作用,干湿循环过程中上述作用不断加深加剧,严重损伤了红土体的微结构,最终改变了饱和红土的不排水剪切特性。

固化黄土力学特性三轴试验研究

为进一步认识固化黄土的力学特性,以郑州地区黄土为试验材料,制备不同固化剂掺量的试样,并在标准养护条件下养护至试验龄期后饱和。应用GDSTTS标准应力路径三轴仪,开展固结不排水(CU)剪切试验,主要研究围压、固化剂掺量以及养护龄期对固化黄土力学特性的影响。试验结果表明:郑州地区固化黄土具有显著的结构性,其应力应变曲线呈现出应变软化特征,并可用驼峰型三参数表达式描述;同时,增大围压和固化剂掺量以及延长养护龄期,固化黄土的峰值应力及残余应力都增大、养护龄期超过一定时间后,其对固化黄土强度的影响趋弱。

中外规范下三轴固结不排水试验的对比研究

本文研究了国标(GB/T 50123-1999)、英国标准(BS 1377)和美国标准(ASTM)三轴固结不排水试验(CU)的差别。选取天津地区的三种粘性土进行三轴CU试验,结果显示:三种中外规范下粘性土的抗剪强度指标差别不大,国标的抗剪强度指标略小于英标和美标的抗剪强度。