非饱和重塑黏土在不同击实条件下的土水特征曲线试验研究

采用压力板仪对非饱和重塑黏土在2种不同击实条件下的土水特征曲线进行了研究。即对该重塑土样开展标准击实试验,在击实曲线上取同一干密度对应的不同击实含水率的试样和击实曲线上最优含水率处的试样,并通过增加击实次数,得到另外2种击实干密度的试样,对上述试样进行土水特征曲线测试,并采用常用的土水特征曲线模型Van Genuchten模型、Fredlund 3参数模型、Fredlund 4参数模型对实测试样的土水特征曲线进行了拟合,其拟合结果较好。研究发现,击实干密度越大,空气进入值越高,试样持水能力越强。击实含水率越大,试样可塑性越好,持水能力越强,空气进入值也越大。

饱和重塑黏土空心圆柱试样的压制技术及应用

由于黏土黏性大、受扰动易产生裂隙,采用常规的击实法和固结法所制备的空心圆柱试样存在整体不均匀、饱和度较低、切削面裂隙丰富等问题。在重塑试样击实器的基础上,研制了一种能制备实心与空心圆柱重塑试样的压样装置,可以很好地模拟天然状态下土体形成过程。依据改进的分层欠压法,试验选取最优初始欠压系数,在每层试样高度相同的条件下,严格控制每层试样的质量,而后采用抽气饱和法将所压制的试样进行饱和。通过应力路径三轴试验和纯主应力轴旋转试验,从可重复性和力学特性两个方面验证了所制备的饱和重塑黏土试样用于研究复杂应力路径下土体变形特性与本构关系的可靠性,为后续重塑土的理论与试验研究提供了重要的保证。

分别加载下重塑饱和黏土蠕变特性研究

针对刚性桩复合地基下卧层土体的蠕变问题,采用自制三轴蠕变试验仪,开展分别加载下重塑饱和黏土的长期蠕变试验(最长加载时间超过10 000h),研究其蠕变特性。研究结果表明:应力水平对土样变形的影响随着时间的增长逐渐显现,在较高应力水平下,土体的变形持续时间更长,在应力水平相当时,重塑饱和黏土在排水条件下的蠕变变形和蠕变基本稳定时间大于不排水条件;排水和不排水条件下的蠕变基本稳定时间约为2 000和1 000h,蠕变基本稳定时间随应力水平的提高而增加;对于重塑饱和黏土土体的长期变形,采用幂函数描述时间对其影响是合适的,幂指数拟合值基本随着应力水平的提高而增大,因此采用各加载水平下的幂指数的平均值作为不同应力水平下的幂指数并不十分合适。

重塑饱和黏土蠕变和动三轴土样的微观结构试验研究

针对相同初始条件下的重塑饱和黏土,通过试验分析了三轴蠕变和动三轴试验后土样的微观结构变化特点。通过电镜扫描,获得了试验后土样横断面和纵断面的微观结构扫描照片,分析了土样的平面孔隙率、各向异性率和孔隙的定向性,研究表明:土样横纵断面平面孔隙率有所减小;孔隙的各向异性率增大;垂直断面孔隙的各向异性率大于水平断面;动三轴试验后的土样在微观结构上与蠕变试验的土样具有相似的变化趋势。

循环荷载下重塑饱和粉黏土的动—静强度弱化规律研究

选取重塑粉质黏土作为试验土样,采用室内动静三轴试验系统研究循环荷载作用下土体的动静力学特性,动静强度的弱化规律,考虑了围压、频率、固结比、动应力比、循环次数5种因素对动静强度的影响。试验结果表明:承受循环荷载作用后土体与原土体相比总强度可能会增加也可能会降低,剪切时的孔压都会大于原土剪切时孔压。可以统一的是所有承受循环荷载作用后土体有效强度都会降低。通过对强度进行无量纲化处理,引入了动弹性应变和动弹性孔压,确定了动弹性应变与有效强度比,动弹性孔压与有效强度比关系符合指数模型,并提出来适用于衰减系数与动弹性应变,衰减系数与动弹性孔压的对数函数模型。

循环荷载作用下重塑饱和粉黏土的刚度弱化特性研究

以东海大桥海上风电场项目为课题背景,通过动三轴系统对重塑饱和粉质黏土开展一系列长期不排水循环加载三轴试验,分别考虑围压、动应力比和频率3种因素,特别是对高频(f>5 Hz)下土体的动力弱化特性进行了研究。试验结果表明:累积塑性应变与累积孔压随着循环次数的增加而增大并且趋于稳定,呈现出应变软化和孔压软化现象。割线动变形刚度模量和割线动弹性刚度模量则随着循环次数的增加,先急剧降低然后趋于稳定,从而表现出刚度弱化现象。进一步研究了割线动弹性刚度模量与循环应变幅值的关系,割线动弹性刚度模量的衰减趋势受动应力比和频率的影响不大,与围压有关,围压越大,割线动弹性刚度模量衰减趋势越慢,衰减稳定幅值越低。

干湿循环对非饱和重塑红黏土强度特性影响分析

以某航电枢纽库区边坡的红黏土为研究对象,为研究库区边坡土在大坝蓄水泄洪周期中处于的反复干湿状态下的强度及变形特性,进行不同初始含水率下的非饱和重塑红黏土的干湿循环和快剪试验。试验结果分析表明:初始含水率越低,土体的抗剪强度越大;在第1次的循环作用下,土样粘聚力明显增加,之后,随着循环次数的增加,土体粘聚力逐渐减小,且初始含水率越大,粘聚力衰减程度越高;干湿循环作用对土体内摩擦角的影响较小。

基质吸力对重塑红黏土抗剪强度影响的试验研究

通过室内剪切试验,得到了非饱和重塑红黏土的黏聚力和内摩擦角随水质量分数变化的规律;采用滤纸法进行了基质吸力的量测,得到不同干密度下的水-土特征曲线;基于试验结果,获得了考虑基质吸力的破坏包络面,初步分析了基质吸力对红黏土剪切强度的影响.结果表明:该类红黏土黏聚力随含水量的增加按Gauss函数变化;内摩擦角随含水量的增加符合Sigmoidal函数,在水质量分数为0时,达到最大值;有效内摩擦角φ′在等基质吸力平面上为一定值,在不同的基质吸力平面上随着基质吸力的增加逐渐增大;φb具有随基质吸力的增加而先不变后减小的特征,且随净法向应力的增加而增大;基质吸力在高净法向应力时,对抗剪强度的贡献较大.