非饱和粉质黏土冻结温度和冻结变形特性试验研究

为掌握冻土冻结变形规律,揭示冻结变形机理,采用自行研制的温控体变仪精确测量不同饱和度、孔隙比土样的冻结变形,为计算冻土的体积含冰量,对非饱和粉质黏土冻结温度进行了测量。室内试验结果及其数据分析表明:(1)非饱和粉质黏土冻结温度(冰点)主要由土样初始基质吸力决定,基质吸力越大,冻结温度越低。(2)非饱和粉质黏土冻结变形随饱和度变化存在两种截然不同的机制,饱和度较低时,冰水相变影响较小,土体呈冻缩特征;饱和度较高时,冰水相变占主导作用,导致土体结构破坏,呈冻胀特征。(3)非饱和粉质黏土冻结体应变与土体体积含冰量和初始孔隙比具有良好的经验关系,可以基于体积含冰量和初始孔隙比预测土体冻结体应变,其中体积含冰量由土体冻结温度、温度、饱和度、干密度计算得到。

主应力轴旋转下K_0固结饱和粉质黏土孔压及变形特性试验研究

主应力旋转将加速孔压和塑性应变的累积,影响土体的力学特性。为研究主应力轴循环旋转对K_0固结饱和粉质黏土孔压和变形的影响,利用GDS-HCA试验系统开展了不同应力路径的K_0固结饱和粉质黏土不排水循环三轴试验和循环扭剪试验,研究了主应力轴循环旋转对K_0固结饱和粉质黏土累积塑性应变、孔压等动力特性的影响。结果表明:动剪应力幅值、心形应力路径所包围的面积、循环偏应力幅值等均随循环剪应力比和循环动应力比的增大而增大。试样未发生破坏时,K_0固结饱和粉质黏土的孔压比随着振动荷载作用次数的增加而增大;当试样发生破坏时,孔隙压力迅速消散,孔压比急剧下降。循环扭剪试验时试件产生的轴向累积塑性应变始终大于循环三轴试验产生的累积塑性应变,说明主应力轴循环旋转会加速试件轴向应变的累积。试件的累积塑性应变随循环剪应力比和循环动应力比的增大而增大。循环动应力比越大时,主应力轴旋转造成的轴向累积塑性应变差异越显著。在Monismith幂次函数模型的基础上,建立了主应力轴循环旋转条件时K_0固结饱和粉质黏土累积塑性应变方程,并对模型的可靠性进行了分析和验证。

饱和粉质黏土动弹性模量影响因素分析及骨干曲线模型研究

为了研究交通动荷载作用下地基土动弹模量的变化规律,利用室内动三轴试验系统对东南沿海地区饱和粉质黏土进行动三轴试验,研究围压、超固结比、孔隙比和应变幅值对动弹性模量变化规律的影响;采用经典Hardin-Drmevich等效线性模型,提出考虑超固结比、孔隙比影响的饱和粉质黏土动弹性模量修正公式。研究结果表明:在相同应变水平下,动弹性模量随着围压和超固结比增大而增大,随着孔隙比增大而减小;与经典Hardin-Drmevich公式相比,本文提出的动弹性模量修正公式对试验结果的拟合效果更好。

不同升温-降温路径下中空圆柱饱和粉质黏土的热固结

利用自行研制的适用于中空圆柱体试样并可控制试样内、外边界温度的热固结试验装置,进行了一种饱和粉质黏土的热固结试验。温度路径包括试样内、外边界等温单级和多级升温-降温以及内、外边界不等温多级升温-降温,温度荷载的施加范围为25℃~75℃,围压为50 k Pa、100 k Pa、150 k Pa、200 k Pa四种情况。论文研究了不同升温-降温路径和不同固结压力条件下饱和粉质黏土的孔隙水压力和固结体应变随时间的演化规律,并对不同温度路径下的试验结果进行了比较。分析表明:同一温度路径下,围压越大,升温或降温所产生的最大归一化孔隙水压力的绝对值越小,固结体应变的大小与围压大小并不成单调关系;同一围压下,升温或降温幅度越大,所产生的最大归一化孔隙水压力的绝对值越大,相应的固结体应变也越大;经过不同温度路径升、降温到同一温度值,设置的温度等级越多,产生的体应变也就越大,并且相同温度等级路径,内、外等温的情况要比不等温情况产生的体应变大。

剪切速率对饱和粉质黏土快剪指标影响分析

直接剪切试验在国内应用广泛,其试验指标除了与土样自身的性质有关外,还与试验的参数条件有很大关联。以河北省曹妃甸地区的饱和低塑性粉质黏土为研究对象,通过对不同试验手段取得的试验指标的统计分析,说明剪切速率对快剪指标的影响,认为对饱和低塑性粉质黏土进行快剪试验时采用较大的剪切速率(2.4mm/min)为宜。

部分排水时饱和粉质黏土变围压循环三轴试验研究

围压循环变化将引起土体孔压累积,加剧土体累积塑性应变,导致地基灾变事故。为研究围压循环变化对饱和粉质黏土变形特性的影响,利用GDS双向振动三轴仪,进行部分排水时饱和粉质黏土的变围压循环三轴试验,研究不同应力路径斜率和循环动应力比时饱和粉质黏土的孔压、轴向累积塑性应变和体应变发展规律,建立部分排水条件时考虑循环围压和循环动应力耦合作用的地基粉质黏土累积应变数学模型。试验结果表明:部分排水时饱和粉质黏土孔压、轴向累积塑性应变和体应变均随循环动应力比和应力路径斜率的增大而增大;动孔压比随着振动次数的增加明显分为急剧增加、快速下降和持续平稳3个阶段;轴向累积塑性应变和体应变均随振动次数的增加而增大。当加载次数超过2 500次时,粉质黏土孔压趋于平稳,变形速率略有降低,但变形持续增加。补充试验结果表明,所建立模型与试验结果具有较高的一致性。研究结果将为交通循环荷载导致的地基灾变控制技术提供理论依据。

冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响

为研究季节冻土地区冻融作用对道路边坡土体抗剪性能的影响规律,在不同冻结和融化温度、不同冻融循环次数、开放和封闭体系条件下对冻融饱和原状粉黏土试样进行了不固结、不排水剪切试验。试验结果表明:饱和原状粉质黏土冻融后,黏聚力降低,内摩擦角增大,冻结温度越低,冻融作用对黏聚力和内摩擦角的影响越小,随着冻融循环次数的增加,5～7次冻结循环后二者的变化逐渐趋于稳定。水分补给会强化冻融作用对试验土抗剪性能的影响;融化温度对试验土的抗剪性能影响很小。

饱和粉质黏土残余强度剪切速率效应试验研究

以三峡库区某滑坡滑带土为研究对象,通过环剪仪单级剪切试验研究不同法向应力条件(25～300kPa)下剪切速率(0.05～10mm/min)对饱和粉质黏土残余强度的影响,研究结果表明:在各法向应力条件下,残余强度均随剪切速率的增大而减小且两者呈非线性关系,表现出明显的负速率效应.研究发现:较低剪切速率(<1mm/min)和较高法向应力(>100kPa)时负速率效应更显著.试验数据分析表明:残余强度与剪切速率呈良好的对数关系,拟合出了同时考虑法向应力和剪切速率的正常固结条件下重塑饱和粉质黏土残余强度速率效应的经验公式及通用表达式.研究成果为饱和粉质黏土环剪残余强度取值提供参考.

抛填饱和粉质黏土夹淤泥质土围堰稳定性分析

江西信江双港航运枢纽采用导流明渠开挖的饱和粉质黏土夹淤泥质土进行围堰填筑,施工过程中,水下围堰由明渠浚挖土直接采用挖泥船进行水上抛填,饱和粉质黏土受浚挖和抛填双重扰动,强度低且堰体内分布极不均匀,不仅围堰难于成型,且运行期内易发生堰坡失稳。为了评估这类围堰堰坡的稳定性、探究水位涨落条件下抛填饱和粉质黏土围堰边坡的变形破坏模式,采用有限元软件PLAXIS对信江双港航运枢纽上下游围堰开展不同水位及不同水位升降速率条件下的稳定性计算分析;针对抛填形成的围堰土体强度变化范围大、受环境影响明显的特性,开展堰坡稳定性的敏感性分析,同时,基于安全系数接近于1.0时的坡体最大侧向变形随时间的变化曲线,提出堰体稳定自动监控的预警和报警值。结果表明:采用坡度为1:4~1:5的平缓围堰边坡,通过设置反压平台,围堰在正常水位涨落条件下处于稳定状态;抛填土的强度降低会诱发滑动体从背水面坡脚贯通到堰顶;由于抛填饱和粉质黏土围堰的强度低和不均质性,为确保围堰稳定,须进行侧向变形、渗压及降雨量监测实时监控预警;抛填饱和粉质黏土围堰侧向变形报警值和预警值宜取1.5~2.0、1.1~1.5 mm/d。

路基饱和粉质黏土冻胀规律试验研究

对取自某路基的粉质黏土进行室内试验,展开不同偏应力、围压和冷端温度等复杂环境下的粉质黏土冻胀试验。试验结果表明:饱和粉质黏土的冻胀率与时间之间成对数型函数关系,冻胀前期,冻胀率发展较快,冻胀后期,冻胀率发展较慢;冻胀率与温度高低和应力大小相关,偏应力越大,围压越大,温度越高,冻胀率发展越缓慢;通过试验数据建立饱和粉质黏土的冻胀率经验模型,该模型可以很好地预测饱和粉质黏土在复杂环境下的冻胀发展规律。研究结果可为工程提供借鉴和参考。

非饱和粉质黏土饱和度对土体力学的影响

文章旨在通过不同饱和度的非饱和粉质黏土的基质吸力测试、抗剪强度试验,来揭示不同饱和度的非饱和粉质黏土的强度特性,探讨非饱和粉质黏土中不同的饱和度对土体力学的影响,从而指导工程实践。

饱和粉质黏土深基坑综合支护技术

饱和粉质黏土的工程地质具有地下水位高、地质条件差、降水效果不理想等特征,针对此提出了放坡开挖结合松木桩、钢管桩的综合支护方案,并采用管井降水,结合现场实际情况合理布局,达到消除基坑边坡存在不稳定因素的目的。通过工程实践证明,本方案经济合理、安全可行,可在类似地质条件的工程中推广应用。

饱和粉质黏土深基坑支护施工技术

深基坑开挖支护必须做到可靠安全，饱和粉质土的抗剪强度离散性大导致基坑支护开挖过程中，土体稳定性差，可能造成对基坑整体稳定性的不良影响，甚至造成安全事故。因此本文重点从基坑支护的角度讨论如何提高基坑在饱和粉质黏土开挖过程中基坑自身的稳定性，重点讨论了基坑支护的施工工艺和设计选材。

循环温度荷载引起的饱和粉质黏土的超固结效应

对正常固结的饱和粉质黏土试样进行升温-降温过程的室内热固结试验,温度变化过程为25℃→75℃→25℃→75℃….温度循环变化过程中不允许试样排水,而当温度稳定后进行排水固结,进而得到整个温度循环过程中的孔隙水压力消散以及固结体应变变化过程.在初始温度下（25℃）,对另外一些试样施加较大的固结压力完成初始固结,然后再卸荷至较小的固结压力,形成不同超固结比土样（OCR=1,2,3,4）,并进行升温-降温（25℃→75℃→25℃）的热固结试验.基于以上试验,建议了一个循环温度荷载作用下正常固结土和超固结土样的似超固结比的估算方法.研究表明,无论是正常固结土样还是超固结土样,在经过多次温度循环荷载作用后,会呈现为明显的超固结效应.而在相同的循环次数下,温度荷载作用引起的超固结效应随围压的减小而更为明显.

洞庭湖区饱和原状粉质黏土累积塑性应变规律

对洞庭湖区的饱和原状粉质黏土进行室内动三轴试验,分析软土地基土体在动荷载作用下的变形特性,探究动应力幅值、围压、固结比和加载频率对饱和粉质黏土累积塑性应变的影响。累积塑性应变发展形态随加载条件的不同可以分为稳定型、临界型、破坏型3类。用拟合函数对室内动三轴试验结果进行拟合分析,得出Monismith指数函数适合破坏型曲线,而对数函数不适宜于稳定性曲线的结论。针对稳定型曲线收敛的特点,提出一个新的稳定型曲线累积塑性应变数学模型,能更好地模拟曲线的变化规律,为计算软土地基在长期循环动荷载作用下产生的累积塑性变形提供了一定的参考。

饱和型粉质黏土+碎石地质条件下的高精度早强型锚索施工技术

在施工场地为饱和型粉质黏土+碎石地质的条件下,常用的偏心潜孔钻机套管跟进钻孔施工方式往往会因采用大量钢制套管并反复连接导致造价较高、施工速度慢。因此,考虑到效益和施工质量安全,研发并应用了高精度早强型锚索施工技术。通过二次成孔施工、灌注早强管道压浆料和钢绞线隔离支架等节点的优化设计,提高了锚索施工质量和基坑安全性,节约了施工工期,降低了锚索施工成本,为以后类似工程起到了很好的借鉴作用。

不同基质吸力的非饱和粉质粘土剪胀特性试验研究

土的力学性质受剪胀性的影响,土的剪胀性的存在使得土的变形特性变得更加复杂。工程实践中的土大部分都处于非饱和状态,因此,对考虑基质吸力的非饱和土剪胀性的试验研究是十分必要的。本文采用GDS非饱和反压剪切仪(UBPS),通过控制基质吸力对非饱和粉质黏土的剪胀性进行了直剪试验研究。试验结果表明,基质吸力的变化对非饱和粉质黏土的剪胀性有一定的影响。当竖向荷载小于基质吸力时,土颗粒间的粒间黏结力能够抵抗竖向压力的作用,从而使得非饱和粉质黏土出现剪胀现象;当竖向荷载大于基质吸力时,非饱和粉质黏土出现负剪胀现象(负剪胀即为剪缩);当竖向荷载与基质吸力相同时,非饱和粉质黏土的剪缩量随着基质吸力的增大而减小。

高灵敏度饱和土地质条件下基坑监测实践与分析

高灵敏度饱和粉质黏土的土体结构性强,受到扰动后其强度降低幅度大。在该种地质条件下进行基坑监测难度较高。为了提高基坑监测效率与观测数据的准确性,结合某基坑监测项目,提出适用于进行高灵敏度饱和粉质黏土地质条件下支护结构顶部水平位移、竖向位移及内力监测方法。通过工程实例对该方法进行详细阐述并进行监测点分析。实践证明文中给出的监测方法便捷,监测数据准确可靠,能够真实反映基坑施工中结构变形与内力情况,为特殊地质条件下基坑监测方法提供良好思路。

K_0固结粉质黏土非共轴特性试验研究

为研究主应力轴定向旋转条件下K_0固结饱和粉质黏土的强度特性和变形特性,利用GDS三轴试验系统,进行K_0固结饱和粉质黏土三轴定向剪切试验,研究不同大主应力方向角β时K_0固结饱和粉质黏土的应力–应变发展规律及应力–应变非共轴现象。结果表明:当β<45°时,K_0固结粉质黏土表现为轴向压缩变形为主,其抗剪强度随着β的增大而增加;当β=45°时,试验变形以扭剪变形为主;当β>45°时,试样轴向由剪缩变形转换为剪胀变形,径向和环向表现为挤缩变形,其抗剪强度随着β的增大而减小,土体抗剪强度最大值出现在β=60°时,而非纯扭剪试验β=45°时。K_0固结粉质黏土在τ_(zθ)/σ_(c0)-(σ_z-σ_θ)/(2σ_(c0))平面上强度包络线近似呈抛物线形。除纯扭剪试验外,其余组试验结果表明K_0固结粉质黏土应力–应变关系表现出明显的非共轴现象。上述研究成果为复杂应力路径条件下K_0固结饱和粉质黏土的力学特性及其本构关系研究提供了科学依据。