基于GDS的土体侧向卸荷变形试验研究

利用英国进口的GDS标准应力路径三轴测试系统对南京地区有代表性的粉质粘土进行了等向固结-侧向排水卸荷试验研究,得出土体侧向卸荷时轴向应力-应变之间关系。根据应力-应变关系曲线性状,在修正剑桥模型的基础上,运用弹塑性理论,推导出土体在保持轴压不变侧向卸荷条件下的轴向应力-应变关系模型,模型的理论计算结果与试验结果吻合较好。

基于GDS的原状黄土试验研究

利用GDS三轴试验系统测定非饱和原状黄土初始基质吸力,并进行了k0固结试验。采用轴平移技术量测到土样基质吸力,记录了量测的全过程。k0固结试验中,加载采用恒荷重速率法(简称CRL法),分析得到轴向应力随侧向应力的变化规律,和侧向应力稳定后应变随时间的增长规律,以及静止侧压力系数的变化过程。

GDS空心圆柱扭剪试验系统阻尼的测定

通过GDS空心圆柱扭剪试验系统的动态三轴试验得到水试样的动应力和动应变时程曲线,采用传统的等效线性模型计算其阻尼比λ_1。通过互相关函数法计算得到系统的阻尼比λ_2,最后将λ_1和λ_2进行比较。研究结果表明:阻尼比随动应力幅值的增大而增大,并呈一定的线性关系即λ=kσ_d,且k的取值范围为4×10^(-5)~7×10^(-5)。

新型透明土材料的GDS柔性壁渗透试验研究

透明土作为一种模拟天然土壤的人工合成材料,因为其强度、渗透、变形等特性与天然土壤接近,而透明土的可视化与直观性是天然土壤并不具备的优点,因此透明土常被应用于岩土性质试验研究中。笔者以一种新型透明土材料为基本研究对象,对不同质量比下透明土材料进行GDS柔性壁渗透试验,并且对影响透明土渗透特性的因素进行了分析,讨论了质量比对新型透明土渗透系数的影响。

鄱阳湖区软土三轴剪切强度试验

为研究复杂应力条件下湖相软土的力学性质及破坏规律,对鄱阳湖区典型软土进行等加载速率(0.01mm/min)下,基质吸力分别为0、50、100、200kPa,净围压为100、200、300kPa的标准应力途径GDS三轴剪切试验,得到湖相软土的三轴剪切应力-应变曲线、基质吸力与偏应力的关系、围压与偏应力的关系,并根据Fredlund双应力变量强度理论分析鄱阳湖区软土在不同基质吸力、不同围压下的土体抗剪强度变化规律。结果表明:在相同基质吸力条件下,鄱阳湖区软土非饱和强度在低应变范围内(<8%),抗剪强度随着应变的快速增加,在高应变范围内,强度增速放缓;在相同围压条件下,强度与吸力基本呈正相关线性关系,其基质吸力相关角为6.6°,处于低吸力范围内;在4种基质吸力条件下,其内摩擦角的范围为21.8°~26.2°,总黏聚力范围为16.7~44.4kPa。结合双应力变量强度理论,提出鄱阳湖区湖相土的抗强度理论公式。

地铁行车荷载下隧道周围加固软粘土孔压特性试验

由于上海轨道交通四号线海伦路站隧道周围软土在地铁行车荷载作用下产生变形,使隧道发生局部开裂、渗水而需要对地铁隧道进行加固处理。通过上海地铁4号线海伦路站附近隧道周围加固软粘土进行应力控制的循环三轴试验,研究了地铁行车荷载作用下加固软粘土的动孔压发展情况,充分考虑了土体围压、固结比、轴向循环荷载的大小及频率对动孔压的影响。研究结果认为,其他条件相同时,加固软粘土孔压随振动次数、循环荷载幅值的增大而增大,随围压和加载频率的增大而减小,可以用二次对数关系曲线对加固软粘土残余孔压变化进行预测。

扁铲侧胀试验应力路径的三轴模拟分析

以分析靖江地区部分扁铲侧胀试验(DMT)的加载应力路径为基础,应用英国GDS公司生产的标准应力路径三轴试验系统对土体应力路径进行室内模拟试验研究,通过试验得到土体静止压力系数K0、水平基床系数Kh以及侧限垂直排水模量M,并与DMT试验结果进行对比分析。结果表明,这种由应力路径模拟获取的土体参数与扁铲试验由一般经验公式估算得到的结果具有一定的差异性,其中DMT与GDS室内试验模拟得到的静止侧压力系数以及侧限垂直排水模量差异性较大,水平基床系数的差异性相对较小。

开挖扰动诱发主应力轴偏转下软岩力学试验研究

为研究地下工程开挖过程中应力方向旋转对弱胶结软岩强度的影响,以煤矿巷道工程软岩为对象,采用GDS空心圆柱测试系统开展平均主应力固定、偏应力改变条件下主应力轴旋转应力路径的软岩力学特性试验,研究偏应力及主应力轴旋转角对弱胶结软岩试件应力-应变特性及强度特性影响.基于试验结果并结合幂次函数模型,建立主应力轴旋转条件下弱胶结软岩剪应变数学公式.研究结果表明:弱胶结软岩的变形随着应力主轴的旋转而累加,主应力轴旋转角增大,轴向应变和剪应变速率迅速增加,累积形变量也不断增大,主应力轴旋转会加速试件轴向应变的累积.所建剪应变公式能较好地预测弱胶结软岩在应力主轴旋转下的剪应变变化规律,可应用于实际工程的变形预测.

含水量对原状残积土初始基质吸力影响的试验研究

以福建省降雨滑坡带的残积土为研究对象,制备原状三轴试样并控制5种不同含水量状态.利用GDS三轴试验系统测定试样的初始基质吸力,分别得出初始基质吸力随时间的变化曲线和初始基质吸力与含水量的关系曲线.试验结果表明:原状残积土的初始基质吸力在开始阶段随时间的增加逐渐上升至峰值,然后随着时间的进一步增加,曲线逐渐下降,最后趋于一个稳定值;原状残积土试样含水量越大,初始基质吸力越小.

湛江软土震陷特性试验研究

通过进行应力控制的循环三轴试验,研究了湛江钢铁海漫滩、海积平原区域淤泥质土的震陷特性,充分考虑了土体围压、固结比、循环应力比的大小对残余应变的影响,得到了软粘土残余应变随振动次数、围压、固结比、循环应力比而变化的规律。结果发现不同因素的影响存在耦合的作用,残余应变的发展主要表现为衰减型曲线和破坏型曲线,可分别用对数关系曲线模型和指数关系曲线模型进行预测,对该区域的防震建设提供了有价值的参考。

吹填土联合预压过程中抗剪强度特性试验研究

为了研究天津滨海地区吹填土地基在加固过程中的抗剪强度特性,通过GDS三轴试验系统对吹填重塑土进行不同固结度下的室内不排水剪切试验。试验结果表明,内摩擦角随固结度增加呈非线性增长规律,黏聚力则无明显增长。以国内外重塑土的三轴试验数据为依据,对内摩擦角进行归一化处理得出了固结后期内摩擦角增长预测公式。此外,对固结体应变与土体抗剪强度的关系进行分析得出合适的堆载施加方式。最后,将规范法预测的抗剪强度增长值与计算值进行对比,指出本文内摩擦角预测公式的合理性。

铁路路基粗粒土填料临界动应力试验研究

粗粒土填料被广泛应用于铁路基床填料中,直接承受轨道结构传递的列车动循环荷载的长期作用,研究其在列车动荷载作用下的动力行为特征及塑性变形特性可为路基状态评估、沉降控制提供思路。采用GDS动三轴试验系统对铁路基床表层的粗粒土填料动力响应开展研究,通过引入塑性应变率和安定理论,将不同频率、围压、循环动应力比等条件下路基填料的轴向塑性应变的发展规律划分为塑性安定、塑性蠕变和增量塑性破坏3种类型,并确定了塑性安定和塑性蠕变状态的临界动应力水平。研究表明:粗粒土填料的临界循环应力比随着围压的增大而增大,随着荷载频率的增加而减小。通过对试验结果的拟合分析,提出了以围压为变量的临界动应力经验公式,为合理评估列车荷载作用下路基任意深度的动力稳定提供了理论依据。

非饱和红土邓肯-张模型参数的试验研究

根据Fredlund D等提出的非饱和土的非线性本构模型推导方法,通过GDS三轴固结排水试验推导出了压实度为0.9下非饱和红土的邓肯-张Es、Bst、Kw参数,同时结合GDS三轴仪进行不同应力水平下的逐渐增湿湿化变形试验,得到邓肯-张模型中与基质吸力相关的土切线体积模量Hs和水的体积模量Hw。由此提出了非饱和红土的非线性本构模型的相关参数,为扩展的非饱和红土邓肯-张模型的非线性本构关系的有限元编程提供了依据。

加筋体与土体界面力学特性试验研究进展综述

加筋土中的土工合成材料可提高土体的抗剪强度,改善黏性土的黏聚力和渗透性,改良黄土和膨胀土的不良工程性质。分析了直剪、拉拔及三轴试验测试加筋土筋土界面力学特性的局限性:对直剪试验而言,土样的剪切面限定在上下剪切盒之间,而不是沿其最薄弱面剪切破坏;拉拔试验试样制作过程中土中加筋体不可避免发生凹凸变形;三轴试验在试样中分布几层加筋材料,尺寸效应十分明显。新型全球数字系统(global digital systems,GDS)界面剪切试验仪能够克服上述3种试验方法的不足,为研究筋土界面力学特性提供了有利工具。

马兰黄土动强度及其微结构变化实验

黄土斜坡灾害已经成为黄土地区农村城镇化及交通建设的瓶颈,是当前地质灾害领域的研究热点。因震(振)动影响而降低黄土强度、改变黄土自身结构形态的研究是揭示黄土斜坡灾变机理的基础。基于GDS试验系统,采用应变控制等效正弦波逐级加载方式,进行马兰黄土动三轴试验;利用扫描电镜,观察马兰黄土试验前后微结构变化。试验结果表明:马兰黄土在循环加载过程中存在明显的应力松弛现象,应力松弛程度随围压和动应变增加而减小,而破坏动应力随围压增大而线性增大,依摩尔库伦破坏准则,作图得到马兰黄土动强度,和静强度比较,内摩擦角明显变小,而内聚力降低幅值较小。原因在于:马兰黄土的大孔架空微胶结结构在受循环动荷载作用下,微结构遭到一定程度破坏,颗粒接触关系从点-点接触为主转化为面-面接触为主,呈镶嵌微孔微胶结结构。

上海软粘土抗剪强度指标概率分布类型研究

土体抗剪强度指标是岩土工程中最重要的参数之一,抗剪强度指标选择是否合理以及对其离散性的评价与工程的安全经济直接关联。抗剪强度指标的概率分布类型又在一定程度上影响着风险评价和可靠度分析的结果。抗剪强度指标可以通过室内试验测定。本文通过GDS三轴仪进行CU(三轴固结不排水剪切)试验,测得软土抗剪强度,在此基础上利用K—S法对土体抗剪强度指标的概率分布类型进行了统计。分析表明一般情况下抗剪强度指标均可以接受正态分布和对数正态分布,而选择对数正态分布在更多情况下更为合理、简便,能够避免出现物理量为负的现象。

深圳湾吹填淤泥非线性压缩性及参数测定

采用GDS固结试验系统对深圳湾吹填淤泥进行分级加载固结试验,对3种孔隙比与有效应力之间的非线性关系进行回归拟合,获取相应的拟合参数。结果表明：在6-400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的压缩系数、体积压缩系数、压缩模量随孔隙比的减小呈现非线性变化,变化幅度达数十倍;压缩指数随孔隙比的减小而非线性减小,减小近1倍;在较小的第1级固结压力下吹填淤泥的压缩应变高达24.44%,占整个固结压力范围内累计压缩应变的一半以上;3种孔隙比与有效应力之间的非线性压缩关系对于深圳湾吹填淤泥都是适用的,其中孔隙比与有效应力之间的幂函数关系形式简单,拟合效果最好,适用性较强,可应用于吹填淤泥等超软土非线性与大变形固结性状数值分析与压缩特性研究。

基坑土体侧向卸荷变形特性的研究

利用GDS三轴仪对深基坑周边主动区粉质黏土进行了平面应变条件下的k0固结侧向卸荷试验和常规三轴压缩试验,试验结果表明:两种应力路径试验的应力–应变关系曲线均呈双曲线型,均表现为非线性,且全部呈应变硬化现象;卸荷破坏主应力差均小于加载破坏主应力差。针对卸荷产生的侧向应变采用有限元软件模拟土样的侧向卸荷,确定了粉质黏土Δε22和Δε32之间的比例范围,进一步推导出侧向卸荷条件下切线弹性模量的计算公式。

测试黄土动强度的新方法研究

黄土动力特性是黄土地区地质灾害中重点考虑的一个影响因素,因其机理复杂,目前还未有规范对其进行定性的解释。针对目前学术界使用较多的土动强度试验方法,考虑到实际工程工期紧、试验量大的特点,提出了一种测试黄土动强度的新方法,该法具有试验量小、数据处理简单等优点。通过英国GDS动三轴进行试验,论证了该法的合理性与可靠性,对后续科研工作具有参考意义。