软土粗颗粒含量对杂填土与软土地基互嵌沉降影响的试验分析

为实现对杂填土与软土地基互嵌过程的实时沉降分析,探究软土粗颗粒含量变化对互嵌沉降和软土固结沉降的作用,借助自主研制的杂填土与软土互嵌试验仪,通过室内试验定量区分互嵌沉降和软土固结沉降,设计正交试验组对照分析2种粒径杂填土颗粒(5、10 mm)与5种粗颗粒含量软土(0、3%、6%、9%、12%)在一定荷载下的沉降发展规律,总结总沉降、互嵌沉降、软土固结沉降的最终沉降量和瞬时沉降量的差异。试验结果表明:软土中存在粗颗粒时,总沉降和互嵌沉降在各阶段均较无粗颗粒情况下增长量更大且发展更快,在粗颗粒含量6%时总沉降和互嵌沉降有极大值,粗颗粒含量对软土固结沉降的影响并不明显。

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

混合土在川西地区广泛分布,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注与研究的问题.针对混合土抗剪强度受粗颗粒含量变化影响较大的特征,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,分别进行小型与大型直剪试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律.试验结果表明:粗颗粒含量差异导致混合土抗剪强度发生明显变化,且在不同的粗颗粒含量区间,抗剪强度会呈现不同的变化趋势;当粗颗粒含量从0增至30%时,内摩擦角增长速率较慢;在30%~60%之间递增时,内摩擦角增长速率变快;超过60%时,增长速率回缓,即有两个界限值;通过颗粒骨架理论解释了界限值产生原因,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素差异,可为混合土结构物稳定性评估提供取值与理论分析依据.

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响研究

混合土广泛分布在四川西部地区,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注的问题。为此,针对不同坡高的十处崩坡积混合土作为研究对象,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,基于大型直剪切试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素。

粗颗粒含量对土石坝蓄水期渗流场的影响研究

为研究心墙粗颗粒含量对土石坝蓄水期渗流场的影响,对某土石坝建立了ABAQUS数值有限元土模型,模拟心墙不同含量粗颗粒工况下的坝体渗透场变化规律。结果表明:均匀蓄水情况下,心墙内的最大渗透坡降与随蓄水速度增大而急剧增大,最大增幅超过200%,且与粗颗粒含量大小关系不显著;当心墙粗颗粒含量超标时,最大渗透坡降比不超标要大,但增大幅度与超标情况和蓄水速率关系不显著。实际工程中,应严格控制蓄水速度,以免发生渗透破坏。

粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

为解决川西地区混合土路基压缩变形问题,为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础,针对该地区路基常用混合土,考虑粗颗粒含量影响,进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样,对其分别采用筛分法剔除20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况,分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理,确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明:大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响,同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高,在相同竖向荷载下的单位沉降量越小,孔隙比变化越小,压缩模量越大;大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%～45%,土体压缩时,混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时,细颗粒起主要承担作用,土体可压缩性高,此时粗颗粒含量的增加,对于混合土的压缩特性影响不大;当粗颗粒含量超过30%时,粗、细颗粒共同作用,粗颗粒骨架逐渐形成,粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用;当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时,粗颗粒的骨架作用起主要作用,土体可压缩性显著降低;土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响,高岭石含量高的土样,强度较高,但压缩性较低。

地震荷载作用下粗颗粒含量对川西混合土动剪切模量和阻尼比的影响

为分析川西地区混合土地震荷载作用下的动力特性,针对该地区保留全部粒径的天然混合土,对3组土分别采用筛分法剔除60,20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,利用DJSZ-150粗粒土动、静两用三轴试验机进行大型动三轴试验,采用Hardin-Drnevich双曲线模型(H-D模型)拟合动应力-应变关系曲线,获得Gd/Gmax-γ和λ-γ曲线变化规律,分析不同围压和粗颗粒含量对川西混合土动剪切模量Gd和阻尼比λ的影响作用。结果表明:混合土动剪切模量Gd、阻尼比λ均随围压及大于5 mm的粗颗粒含量的增大而增大,原因是随着围压增大,粗细颗粒的接触增多,土体结构更加紧实,提高了颗粒壁隙间的动摩擦力,增大了能量传递时的耗损,导致动剪切模量与阻尼比随之增大;当粗颗粒含量小于40%时,细颗粒构成土骨架,粗颗粒的接触被细颗粒阻隔,导致其对动剪切模量及阻尼作用贡献不大,此时动剪切模量和阻尼比随粗颗粒含量增加而增加的速度较慢,当粗颗粒含量为40%~60%时,混合土中粗颗粒骨架形成,且细颗粒有效填充了粗颗粒间的孔隙,粗颗粒在土中起主导作用,此时动剪切模量与阻尼比随着粗颗粒含量的增加而快速增加,当粗颗粒含量大于60%时,粗颗粒的增加无法进一步增强其骨架效应,而此时细颗粒间的胶结作用随粗颗粒的增多导致细颗粒的相应减少而减弱,动剪切模量和阻尼比随粗颗粒含量增加而增加的趋势不明显。

粗颗粒含量对砾石土抗剪强度影响的试验研究

粗、细颗粒的相对含量是影响砾石土抗剪强度大小的最主要因素之一。本文通过设计改进的直剪试验,试验研究了不同粗颗粒含量砾石土剪切过程中的强度-变形特征。研究结果表明:粗颗粒含量的多少对砾石土土体抗剪强度有重要影响,粗颗粒含量在70%附近时,砾石土土体的内摩擦角最大,抗剪强度最大。

含粗颗粒花岗岩残积土大型直剪试验研究

花岗岩由于风化不完全,所以其砾石颗粒含量一般较高,颗粒直径从几厘米到数米不等,直径较大的颗粒通常演化成风动石、石碑等自然景观。粗颗粒含量对土体的强度变形特性以及颗粒破碎有一定的影响。本文利用大型直剪仪,对福州地区花岗岩残积土进行不同粗颗粒含量下的大型直剪试验,并且对每次试验前后进行颗分试验,以研究剪切过程颗粒破碎的影响。试验结果表明:混合土体在不同的竖向压力下,均表现出应变硬化特征;当粗颗粒含量较大(P 5≥30%)、竖向压力较高(σ=300 kPa、400 kPa)时,应力应变曲线没有出现峰值;随着粗颗粒含量的增加,花岗岩残积土的粘聚力c呈现先减小后增加的趋势,转折点在P 5=30%,而内摩擦角φ则一直呈现上升的趋势;粗粒土颗粒破碎率与粗颗粒含量和竖向压力皆呈正相关关系,但是竖向压力和粗颗粒含量较低时,粗颗粒之间互相接触的作用力没有达到粗颗粒承载极限值,颗粒破碎现象不明显。

公路路基软岩质粗颗粒填料级配及力学性能研究

依托安徽枞阳长江北岸公路工程,开展天然软岩质粗粒土的级配组成分析和不同级配组成的压实土样室内模型动力加载试验,通过监测动态回弹模量变化来探究软岩质粗颗粒填料的力学性质。结果表明:软岩质粗颗粒填料力学性质的主要影响因素是颗粒的级配;对于软岩质粗颗粒填料,结构强度主要取决于其内粗颗粒特别是粗砾组颗粒(20~60 mm)构成的起决定作用的骨架强度,而填充于骨架空隙内的细颗粒对填料结构强度影响次之;软岩质粗颗粒填料在其最佳含水率和最佳P5及以上粗颗粒含量(60%~70%)附近呈现出最高的动态回弹模量,此时填料的级配状况最好,易形成骨架密实型结构,可表现出最好的力学特性。

贺兰山苏峪口泥石流物源启动模型试验分析

文中通过模型试验,对试验现象中泥石流启动模式和堆积特征进行观测,研究了贺兰山苏峪口泥石流的形成受沟床坡度、土体含水率、粗颗粒含量三个因素影响的状况,初步探讨了贺兰山东麓泥石流在三个因素影响下的变化情况,试验结果表明:三个因素对泥石流影响由大到小分别是粗颗粒含量,沟床坡度、土体含水率;且粗颗粒含量越低、沟床坡度越大、含水率越高越容易发育泥石流。细颗粒含量较高时,泥石流的类型为沟道侵蚀型,粗颗粒含量较高时,泥石流类型为堵溃型。

青藏高原雅江河谷地带碎块石土强度特性及颗粒破碎分析

碎块石土在西藏等高寒地区广泛分布,其力学性质受粗颗粒含量、干密度及含水率的影响较大,且对评价该区域的堆积层滑坡稳定性十分重要。为探究粗颗粒含量、干密度及含水率对青藏高原雅鲁藏布江河谷地带碎块石土强度和颗粒破碎率等参数的影响规律,开展了4种粗颗粒含量、3种干密度和2种含水工况下的碎块石土大直剪试验,分析了剪切过程中的应力变化规律、剪切后的颗粒破碎率及体变特征。结果表明:当试样干密度为1.4g/cm^(3)时,应力应变曲线在高粗颗粒含量(p_(5)≥40%)下没有出现峰值,试样未发生剪切破坏,随着干密度的增大,试样发生剪切破坏的临界粗颗粒含量和竖向压力不断降低;碎块石土的黏聚力c以p_(5)=20%为临界点,随着粗颗粒含量的增大先减小后增大,内摩擦角φ随p_(5)的增大逐渐变大;碎块石土的颗粒破碎率与粗颗粒含量、竖向压力和初始干密度均呈正相关;粗颗粒含量和干密度的增大均会提高试样的界面抗剪强度,降低试样的最终体变量。试样的剪胀性受碎块石相互咬合形成的骨架结构的强度和竖向压力的影响,当σ=100 kPa,p_(5)≥20%时,试样表现出剪胀特性,随着竖向压力的增大,试样由剪胀向剪缩转变;在饱和含水工况下,碎块石土的抗剪强度降低,最终体变量与剪缩量大幅增加。研究成果可为青藏高原碎块石土滑坡稳定性研究提供指导。

煤矸石粒径分布及休止角的分形评价模型

根据合山市三大矿区煤矸石堆现场筛分试验,将分形理论引入煤矸石颗粒级配评价中,提出一种煤矸石级配定量评价的分形模型,并推导出分形维数D。同时,试验得到不同级配条件下煤矸石堆天然休止角的大小。研究表明:分形方法可以应用于矸石等散体材料级配合理性定量评价中,且可避免计算Cu、Cc时对于d10、d30、d60的估计误差;煤矸石休止角受矸石中粗细颗粒相对含量影响较大,且不同粗颗粒含量下矸石休止角与分形维数有明显相关关系,研究成果为煤矸石广泛利用和综合治理提供参考。

全风化软岩填料电阻率特性影响因素试验研究

为研究全风化软岩填料的电阻率特性,对其开展不同粒径和不同级配的室内试验,探明含水率、粒径和粗颗粒含量等因素对风化软岩填料电阻率特性的影响。试验结果表明:全风化软岩填料颗粒粒径越大、粗颗粒含量越多越不容易导电,全风化粉砂岩导电性略低于全风化泥质砂岩。总体来说电阻率随含水率的增大而减小,其下降趋势大致分为3个阶段,即快速下降、缓慢下降和平缓稳定阶段。全风化泥质砂岩填料的电阻率与其粗颗粒含量有关,当含水率小于14%时,粗颗粒含量对电阻率产生较大影响。土体电阻率与含水率之间呈幂指函数相关,并初步揭示了土体电阻率与干密度、含水率、粗颗粒含量之间的联系,为全风化软岩填料路基填筑及其压实质量检测提供理论依据。

低液限粉土毛细上升特征的影响因素研究

作为影响路基冻胀的主要因素之一,毛细水的存在及迁移使得冻害效果更加显著,严重困扰着我国季节性冻土地区的基础设施建设。本文采用毛细上升高度室内试验,分析了压实系数、尺寸效应、粗颗粒含量等因素对神朔铁路低液限粉土填料毛细水上升特征的影响,研究了降低毛细上升高度以缓解路基冻胀的措施的可行性。研究结果表明:毛细上升高度随时间呈指数型变化;随着压实系数的增加,毛细水上升高度降低,但其降低幅度逐渐减小;室内试验中毛细水的上升规律存在尺寸效应,毛细上升高度与上升速率随着毛细试验管直径的减小而减小;掺入粗颗粒可明显降低毛细上升高度,并减小上升速率,且上升高度的降低幅度随着粗颗粒掺入量的增加而减小。建议在粗颗粒粒料缺乏地区,掺入7%~10%的粗颗粒来降低毛细上升高度,从而有效地抑制冻结过程中的水分补充。

直剪条件下土石混合体力学性能研究

土石混合体在土木工程中广泛应用,基于大型直剪试验系统,研究了土石混合体在大型直剪条件下的力学性质,研究表明:随着垂直压力的增加,土石混合体的峰值剪应力在增加;随着粗颗粒含量的增加,土石混合体的内摩擦角在增加,对于粘聚力而言,当粗颗粒含量大于33%时,二者正相关,否则,负相关。内摩擦角以及粘聚力都随着含水率的增加而降低。

冻融循环条件下粉质粘土物理力学性质研究

以青藏高原的粉质粘土为研究对象,对土样进行了最多30次的冻融循环,并对不同循环后的土样进行了快速剪切试验,研究了不同含水率、不同干密度的粉质粘土的物理特性以及强度特性随冻融循环的变化规律,试验结果表明:冻融循环过程中,土样的干密度变化率随着含水率以及干密度的增加而增加,土的粘聚力随着含水率的减小和干密度的增加而增加,内摩擦角则无明显的规律。