干湿循环与加载先后顺序对砂泥岩混合料压缩特性的影响

为研究干湿循环与加载先后顺序对砂泥岩混合料压缩特性的影响,针对不同干湿循环次数、浸水时间和水温处置下的砂泥岩混合料,开展先干湿循环后加载、先加载后干湿循环的单向压缩试验。结果表明,两种试验方法所得砂泥岩混合料压缩量均随干湿循环次数增加、浸水时间增长、水温增高而增大;压缩量与干湿循环次数呈对数关系、与浸水时间呈幂函数关系、与水温呈线性关系,并推导出相应的压缩量计算公式;试验结果及理论分析均得出先干湿循环后加载的压缩量大于先加载后干湿循环的压缩量。

干湿作用对砂泥岩混合料压缩特性的影响

砂泥岩混合料经干湿循环作用后,其力学性质会发生改变。为研究干湿作用对砂泥岩混合料的影响,本文开展不同泥岩质量分数(30%、50%、70%)、干湿循环次数(0、1、3、5和10次)和浸泡时间(2、4、12、24和48 h)下砂泥岩混合料的压缩试验。结果表明:1)低泥岩掺量时,试样孔隙比较小,混合料抗变形能力更强;2)随着干湿循环次数的增加,混合料轴向应变越大,孔隙比减少明显;3)长时间浸泡会导致泥岩泥化甚至崩解,增大混合料轴向变形。3种因素对应的e-p曲线和ε-p曲线的斜率都随着应力的增大逐渐减小,均呈现对数增长。

砂泥岩混合料的流变特性试验研究

针对砂泥岩混合料高填方工程的长期工后沉降问题,利用自行研制的土体饱水-疏干循环压缩试验系统,对4种混合比的砂泥岩颗粒混合料进行了考虑湿化作用的压缩流变试验,研究了轴向压力以及砂泥岩混合比对流变的影响,对试验后的试样测算了相应的颗粒破碎率,分析了颗粒破碎率与轴向压力及最终流变变形的关系。试验结果表明:最终流变量及颗粒破碎率与轴向压力之间均具有较好的线性关系,流变与时间的关系可近似地用幂函数表达,岩性组成对砂泥岩混合料的流变具有较大影响。

砂泥岩颗粒混合料往复剪切特性试验研究

通过对ZJ型应变控制式直剪仪进行一定的改进,对砂泥岩颗粒混合料进行往复剪切试验,在一定的往复剪切次数的影响下,分析了剪切力、剪切位移、法向位移、剪切强度等一系列的变化情况。研究表明:砂泥岩颗粒混合料在往复剪切过程中,剪应力与剪切位移的关系整体呈"梭型"变化趋势,且逐渐重合,且试样发生了明显的法向位移;随着循环次数的增加,黏聚力呈先增加最终趋于稳定,内摩擦角呈逐渐减小最终不变的趋势。

陆域堆载对框架码头桩基弯矩影响的试验研究

陆域堆载对码头岸坡及框架码头桩基受力变形均会产生一定的影响,为了探究堆载时框架码头桩基弯矩沿桩长的分布规律,以三峡库区的砂泥岩混合填料为试验土料,设置13级陆域堆载荷载进行模型试验,测定桩身弯矩,分析其随陆域堆载值增加的变化规律及产生机理。结果表明,随着陆域堆载值的增加,码头桩基弯矩值增加,最大值发生在最后侧桩位,在设计配筋计算中需注意桩后受压,桩前受拉;陆域堆载引起桩基产生弯矩的主要原因有:土体水平侧向应力、桩侧摩阻力;仅考虑水平荷载作用引起桩基弯矩时,在较高桩位半理论值与试验值吻合较好,但在靠近嵌固端则因未考虑桩侧摩阻力引起较大偏差。

库水位上升对框架码头桩基弯矩影响试验研究

库水位上升对土体物理力学特性产生的巨大影响,势必影响到框架码头桩基的受力分布,为了探究洪水期库水位上升时框架码头桩基弯矩沿桩长的变化规律,以取自三峡库区的砂泥岩混合填料为主要试验土料,试验设置了5个水位等级模拟库水位上升,测定了桩身的弯矩,并分析其随水位上升的变化规律及产生机理。结果表明,库水位上升引起桩基的弯矩值随着水位的上升而明显增加,呈反"S"型分布,引起桩基弯矩变化的主要原因有:渗透压力和静水压力、侧向土压力以及桩侧摩阻力;理论值与试验值在桩入土深度较小时吻合较好,但在越靠近嵌岩位置越因未考虑桩侧摩阻力引起的弯矩而出现较大的偏差。

浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响

为研究浸水时间对砂泥岩颗粒混合料抗剪强度的影响程度,通过直剪试验分析了浸水时间对砂泥岩颗粒混合料的剪应力、抗剪强度及剪胀效应的影响。结果表明,砂泥岩颗粒混合料浸水后剪切过程大致分为弹性阶段和稳定破坏阶段;砂泥岩颗粒混合料的粘聚力随浸水时间呈现"增大—回落—基本稳定"的变化趋势,混合料的内摩擦角在整个剪切过程中变化不大;浸水时间越长,砂泥岩颗粒混合料的剪胀性越小,减缩现象越明显。研究结果为以砂泥岩颗粒混合料为建筑填料的涉水工程建设提供了参考依据。

不同含石量下泥岩土石混合体剪切特性及细观破坏机制

为探究含石量对泥岩土石混合体剪切特性及细观破坏机制的影响,设计了含石量20%~80%共4组试样,分别在0.2、0.4、0.6、0.8 MPa这4种不同围压下进行室内大型三轴剪切试验,研究不同含石量试样的偏应力、体积应变及抗剪强度参数的变化规律;基于数字图像处理技术生成PFC 2D颗粒流数值模型进行一系列数值分析。结果表明:试样抗剪强度随含石量增大而不断增大。与其他类型的土石混合体不同的是,泥岩土石混合体在低围压下呈先剪缩后剪胀的变化规律,且含石量越高,最终剪胀效果越明显;在高围压下始终表现为剪缩,且含石量越低,剪缩效果越强。内摩擦角随含石量增大呈慢快慢的“S”型增长趋势,且在20%~80%含石量内增长较快;黏聚力随含石量增大不断降低,但下降速率逐渐减小。数值试验表明:土石混合体在剪切过程中存在拉剪混合破坏;随含石量增加,土石混合体骨架结构效应越来越显著,剪切带绕过块石,形成多个形状不规则的小剪切带。

泥岩颗粒含量对砂泥岩混合料剪切特性的影响

砂泥岩混合料抗剪特性是影响山区港口工程地基处理的因素。采用直剪仪对不同泥岩颗粒含量、法向应力和含水状态的48组试样进行固结排水慢剪试验,分析泥岩颗粒含量对剪应力-位移曲线形态的影响,揭示其与变形、强度间的关系,并建立抗剪强度的经验计算方法。结果表明,颗粒间接触分为同质颗粒接触和异质颗粒接触两类,在应力集中效应下泥岩颗粒破碎是影响砂泥岩混合料强度及变形的重要因素。砂泥岩混合料应力-应变曲线呈应变硬化,其抗剪强度随泥岩颗粒含量增大而减小。

级配对砂泥岩混合料压缩特性的影响

为了研究颗粒粒径对砂泥岩混合料压缩特性的影响,在一定的砂泥岩比例、干密度以及含水率的条件下,采用杠杆式压缩固结仪对5种不同试验级配下的砂泥岩混合料土样进行快速室内侧限压缩实验,得出5种级配下土样的e-p曲线和e-lgp曲线,并计算出土样的孔隙比、压缩系数、压缩指数等压缩指标.探讨了砂泥岩混合料压缩特性与颗粒粒径的关系,分析了试验土体颗粒级配特征值对砂泥岩混合料压缩特性的影响,为实际工程应用提供了参考依据.

往复剪切作用下砂泥岩混合料力学特性分析

土体在往复剪切作用下的力学性质对研究周期性荷载响应有重要意义。通过改进往复剪切直剪仪,设定4种法向应力进行32次循环剪切,研究了砂泥岩混合料应力应变曲线性态、滞回圈面积和阻尼比变化规律;通过分析剪切刚度随法向应力及往复剪次数的分布规律,建立了砂泥岩混合料剪切刚度经验计算方法;概化了颗粒间接触模式,揭示了砂泥岩混合料强度与变形微观机制。试验结果与理论分析表明:应力应变曲线随法向应力增大由应变软化逐渐转为应变硬化;滞回圈面积随往复剪次数增大而逐渐减小,阻尼比随往复剪次数增加而缓慢增大,且与法向应力无关。初始剪切刚度随法向应力呈线性分布,归一化剪切刚度与往复剪次数呈对数函数关系,据此建立了考虑法向应力与往复剪次数的砂泥岩混合料剪切刚度经验计算方法。

红层地区砂泥岩混合料高填方湿陷沉降问题研究

西南地区自然地理及地质条件复杂,红层分布广泛,砂泥岩混合料被大量运用到土石方的填筑中,容易引起高填方湿陷沉降。鉴于此,研究得到砂泥岩混合料湿陷沉降的机理包括以下3个方面:泥岩存在着遇水崩解软化的性质;湿化条件下砂泥岩混合料强度有所下降并出现颗粒的重新排列;水分的润滑作用使得砂泥岩颗粒间的摩擦力下降,使得砂泥岩颗粒之间出现了滑移和错动。结合前人经验提出防治湿陷沉降的工程措施。

侧限压缩条件下砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性

在地下采矿活动期间很容易形成具有高渗透性的塌陷区,引起地下水的蓄积和渗流,进而导致突水灾害,严重威胁地下开采的安全。为探讨砂岩/泥岩颗粒混合物(GSMM)在塌陷区中的危害机理,本文采用岩石颗粒渗流实验装置,对砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性(渗透率κ和非达西系数ζ)进行了一系列实验研究。实验结果表明:试样的孔隙率随着侧限压缩位移的增加(试样高度的降低)而逐渐减小。由于加载过程中裂缝和空隙的减少,砂岩/泥岩颗粒混合物的渗透率降低,非达西系数升高。渗流特性的变化趋势会发生局部波折,且泥岩比重更高的试样渗流特性波动更加明显,说明砂岩/泥岩颗粒混合物的渗流特性与侧限压缩位移、颗粒混合物成分、颗粒粒径、孔隙结构等有关。