峰前等剪应力幅值下黏土-混凝土接触面小变形特性分析

为了研究黏土-混凝土接触面在峰前切向循环剪切应力控制条件下的变形特性,运用研制的土-结构接触面循环剪切仪,开展了50、100、150、200k Pa共4个法向压力下的黏土-混凝土接触面直接剪切试验,确定了各法向压力下接触面的峰值剪切强度;在每个法向压力下设置了低于峰值强度的2个低剪切应力幅值和3个高剪切应力幅值,开展了黏土-混凝土接触面循环剪切试验。根据试验结果,设置了累积位移、割线刚度、切向塑性功3个指标,分析了各指标随循环圈数的发展规律;对比了同一剪切应力幅值下,法向压力对循环剪切曲线的影响。试验结果表明,低剪切应力幅值下,黏土-混凝土接触面剪切位移-剪切应力曲线表现为弹性;高剪切应力幅值下,黏土-混凝土接触面剪切位移-剪切应力曲线表现为弹塑性,接触面累积位移存在极限值,割线加载刚度和割线卸载刚度逐渐增大并趋于一致,切向塑性功逐渐减小并趋于0;法向压力对接触面循环剪切曲线的影响主要体现在第1圈循环时。相关研究成果可服务于土-敏感结构接触面峰前阶段循环剪切的变形分析,亦可为低剪切应力下土-结构接触面循环剪切本构的建立提供试验依据。

基于颗粒流的黏土-混凝土界面剪切研究

为探究土-混凝土界面剪切特性对摩擦桩承载力的影响。使用大型直剪仪对黏土与混凝土进行固结不排水剪切试验,并运用颗粒流软件构建模型。研究结果显示,黏土界面剪切呈现应变软化特征,法向应力从100 kPa增至400 kPa时,初始剪切模量E_(i)呈非线性增大,但其增幅逐渐减小,增幅分别为76%、42.9%和26.8%,残余强度则呈线性递增。同时,数值模拟与试验结果契合度较高。研究结果表明,所建立的黏土-混凝土界面剪切颗粒流模型具有合理性,可为后续摩擦桩承载力相关问题的研究提供重要参考依据。

冻融循环条件下粉质黏土-混凝土界面细观损伤及宏观剪切性能研究

为了探究冻融循环作用对粉质黏土-混凝土界面剪切性能的影响,进行不同冻融循环次数条件下的粉质黏土-混凝土界面直剪试验,界面区土体扫描电镜试验(SEM)及粉质黏土上表面电子显微镜试验。宏细观相结合,探究冻融循环作用下界面区土体的细观损伤及粉质黏土-混凝土界面的宏观剪切性能,并考虑法向应力及土体初始含水率的影响。试验结果表明:在细观层面,界面区粉质黏土的孔隙在冻融循环作用下逐渐发展,且界面区土体的黏聚性逐渐降低,界面区粉质黏土的孔隙率与冻融循环次数正相关,土颗粒间的接触方式逐渐由面-面接触转变为点-面接触及点-点接触;在宏观层面,粉质黏土-混凝土界面的剪切性能在冻融循环作用下逐渐劣化,粉质黏土-混凝土界面的抗剪强度、黏聚力及内摩擦角均与冻融循环次数负相关,但冻融循环作用不会改变粉质黏土-混凝土界面剪切应力-位移曲线的应变硬化形式。基于室内试验结果,宏细观相结合,探究冻融循环作用下粉质黏土-混凝土界面剪切性能的劣化机制,为季冻区土-混凝土界面的剪切性能研究提供了参考依据。

考虑粗糙度影响的黏性土-混凝土界面剪切特性室内试验研究

采用大型恒刚度桩-土界面直剪试验系统,对不同界面粗糙度条件下,施加不同法向应力,进行黏性土-混凝土桩-土界面直剪试验,分析界面抗剪强度及其参数(界面附着力、界面摩擦角),界面剪切破坏位移和界面剪切刚度。结果表明:随着混凝土表面粗糙度的增大,界面抗剪强度、界面摩擦角、界面剪切刚度系数和界面残余剪切应力均呈增大趋势,最大增幅达35.80%;而界面附着力随粗糙度的增大呈先减小后增大的趋势,增大幅度达23.70%。因此,桩-土界面的力学特性受粗糙度的影响,试验结果可为静压桩的工程实践提供借鉴与参考。

基于MEMS传感器测试的黏性土-混凝土力学特性研究

为更好地测量桩与土界面处的孔隙水压力和径向土压力,在混凝土试块表面安装硅压阻式微电子机械系统(MEMS)传感器,安装方式为开孔嵌入式。通过大型直剪实验系统对不同湿度条件下,含水率分别为18%、20%、25%和28%的粉质黏土-混凝土界面进行力学性能研究,分析了粉质黏土-混凝土界面的抗剪强度特性受水分特性的影响。对混凝土界面性能进行实验研究,结果表明,随着黏性土含水率的增大,界面抗剪强度、剪切破坏位移和界面残余剪切应力均呈先增大后减小趋势,含水率在20%~28%存在一个最优含水率使得界面抗剪特性最优。由此可知,粉质黏土-混凝土界面的抗剪强度特性受含水率影响十分明显,实验结果可为静压桩的工程实践提供借鉴与参考。

粗糙度对黏性土-混凝土界面剪切特性影响

为了研究粗糙度对粉质黏土-混凝土界面抗剪强度特性的影响,采用自制的大型直剪试验系统对不同粗糙度条件下粉质黏土-混凝土界面的剪切特性开展试验研究。研究结果表明,破坏临界位移与界面有效法向应力的线性相关性较强;不同法向应力下界面极限摩阻力受粗糙度的影响有所区别,粗糙度由2mm增加至4mm时,界面极限摩阻力变化最明显。粗糙度对粉质黏土-混凝土界面的抗剪强度特性有显著的影响,试验结果可为静压桩的工程实践提供借鉴与参考。

近海黏性土中桩土界面剪切特性与含水率效应

为了研究粉质黏土-混凝土截面的抗剪强度在不同物理条件下的影响特征,本文针对粗糙度、含水率对其的影响展开研究,根据前人经验总结自制出了型直剪试验仪,研究了混凝土在不同粗糙度以及不同含水率的条件下,粉质黏土-混凝土界面的剪切特性受到的物理影响。结果表明:混凝土表明粗糙度对试验结果产生直接影响,并且随着粗糙度的增大,界面抗剪强度、界面摩擦角、剪切刚度系数以及界面残余剪切应力均相应增大,最大增幅可达37.0;而界面附着力随粗糙度的增大呈先减小后增大的趋势,增大幅度达23.7%。随着黏性土含水率的增大,界面抗剪强度、剪切刚度系数和界面残余剪切应力均呈先增大后减小趋势,含水率在20%~28%之间存在一个最优含水率使得界面抗剪特性最优;粉质黏土-混凝土界面的抗剪强度受粗糙度和含水率的影响较大。试验结果可为静压桩的工程实践提供借鉴与参考。