不同胶结剂人工结构性黄土的力学特性差异研究

黄土是一种具有显著结构性的土,由于原状黄土存在非均匀性、各向异性、原位取样扰动性以及试验重复变异性等因素,如何人工制备一种结构性黄土,能真实地反映原状黄土的力学特性,值得研究。针对已有向重塑黄土中添加水泥、石灰和新型岩土添加材料路液来制备结构性土的这些方法,研究了不同添加剂对人工结构性黄土的力学特性影响的差异性。研究结果表明:路液作为添加剂制备的结构性土随路液含量的增大,结构强度先增大后减小,不同于水泥和石灰随添加量增大、抗剪强度持续增大这一特点;在不同围压下,添加路液制备的结构性土,其应力-应变曲线演化规律较符合原状黄土的力学特性;3种添加剂制备的结构性土抗剪强度随含水率变化具有陡降区和平缓区的差别,在含水率小于塑限的陡降区,抗剪强度急剧降低,而在平缓区变化缓慢,趋向于重塑土;不同添加剂对人工结构性黄土摩擦角φ的影响较小,但对黏聚力c影响显著。研究成果有助于认识常用胶结剂对土力学性质改变的特性,也可为制备设定力学参数的人工结构性黄土的技术提供理论与技术指导。

压实黄土在固结和剪切过程中的微结构演化

为了解压实黄土在固结和剪切过程中微结构的演化过程,运用三轴试验和MIP技术,得出不同应力应变状态的压实黄土试样的孔径分布曲线,通过分析压实土样的孔径分布特征,研究压实黄土在固结和剪切过程中的微结构演化规律。结果显示,该压实黄土在剪应力作用下表现为强烈的剪缩特性,固结和剪切阶段的孔径分布演化规律相似,粒内孔隙没有受到影响,只有粒间孔隙被压缩。另外,基于孔径分布曲线,利用分形理论计算得出的试样孔隙体积分形维数变化不大,表明在固结和剪切过程中,孔隙表面的粗糙程度变化不大,且试样的分形维数和孔隙比、轴向应变之间无明显相关关系。研究结果说明了压实黄土的力学响应是集粒间相互作用的结果,而非颗粒与颗粒之间相互作用的结果。

基于不同平面应变强度理论的土压力问题及适用性研究

针对于实际工程中大量存在的挡土墙、基坑等平面应变问题,依据Mohr-Coulomb、SMP、3√σ空间滑动面、LadeDuncan、AC-SMP和广义Mises强度准则所建立的平面应变条件下的中主应力公式,推导出了基于各强度准则的主、被动土压力计算公式,将其推广至黏性土,对平面应变条件下的主、被动土压力进行了计算与分析,并与实测土压力数据进行了对比分析。研究结果表明,土破坏时中主应力的发挥程度对土压力的大小影响显著;Mohr-Coulomb强度准则未考虑中主应力效应,计算的主动土压力偏大,被动土压力偏小,在设计上趋于保守;SMP强度准则、Lade-Duncan强度准则、3√σ空间滑动面强度准则、AC-SMP强度准则的计算结果更接近实测土压力,其中AC-SMP强度准则的计算结果最为准确;广义Mises强度准则的土压力计算结果不再适宜于描述挡墙上土压力的大小。在进行平面应变问题的挡土结构工程设计时,可选择相适应的土压力计算公式,考虑平面应变条件下中主应力对土强度的贡献,充分发挥土的强度潜能,在工程建设中提高经济效益。