非饱和黄土中的吸力与有效应力

用压力板法和回归分析法研究了基质吸力对非饱和黄土强度性质的影响。结果表明，非饱和黄土的基质吸力与饱和度在双对数座标上呈直线关系；起始基质吸力与液限、塑性指数及粘粒含量呈线性规律变化；有效应力影响系数与其起始基质吸力呈线性关系，且随粘粒含量的增大而增大。     

考虑黄土结构性的修正邓肯-张模型研究

【目的】对基于重塑土建立的邓肯-张非线性模型进行修正,使其能够应用到具有结构性的天然原状黄土应力应变计算中。【方法】基于综合结构势对结构性的研究和常规三轴试验,分析了原状黄土的力学特性和应力比结构性参数与应变的关系,利用应力比结构性参数对原状黄土的应力应变曲线进行校正。将应力比结构性参数引入邓肯-张模型中对其进行修正,使其能够满足原状结构性黄土的应力应变计算。【结果】应力比结构性参数具有较好的变化规律,经过应力比结构性参数校正后的天然原状黄土应力应变曲线由软化或弱软化型曲线变成硬化型曲线。【结论】修正后的原状黄土应力应变曲线完全可以应用邓肯-张模型进行计算,模型参数合理有效,为邓肯-张模型在原状结构性黄土中的应用提供了一种新的方法和途径。     

黄土真三轴剪切屈服与强度破坏条件

【目的】分析真三轴应力条件下黄土的剪切屈服和强度破坏规律,为黄土塑性变形和强度稳定性研究提供参考。【方法】利用自主研发的真三轴仪,对西安黄土进行了控制中主应力比值的真三轴剪切试验,分析不同固结围压(50,100,150,200kPa)和中主应力比值(0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0)条件下体应变与应力比的关系,探讨不同中主应力比值对屈服和破坏状态的体应变、应力比差异,研究子午平面和π平面上屈服线和破坏线形状及塑性应变的增量方向。【结果】不同中主应力比值下,屈服状态体应变ε_(vy)为0.53%~3.30%,应力比(q/p)_y为1.34~0.33;破坏状态ε_(vf)为5.13%~15.9%,(q/p)_f为1.67~0.70。子午平面内屈服线斜率远低于破坏线,π平面内屈服线和强度线相似且呈曲边三角形状,塑性应变矢量与强度面呈非正交关系。【结论】通过黄土真三轴试验验证了三维应力条件下黄土处于剪切屈服和破坏状态时应力和应变差异性。     

西安Q3黄土固有各向异性特性研究

【目的】分析西安Q3黄土固有的各向异性特性,为黄土结构性及其各向异性特性的关系研究提供依据。【方法】分别从竖向裂隙向(δ=90°)、卸荷边坡走向(α=0°)和边坡倾向(α=90°)3个方向制取陕西西安Q3黄土试样,通过原状黄土、重塑黄土及饱和黄土无侧限抗压试验和三轴固结排水试验,研究其强度和变形参数在不同围压和不同方向的差异,测试其强度、构度以及灵敏性,分析破坏应力、抗剪强度及切线模量等各向异性特性。【结果】西安Q3黄土垂直向的初始结构特性明显强于水平正交的两个方向,差距可达150%,而水平正交两个方向差异不大;破坏应力和抗剪强度规律相似,其差异具体体现在黏聚力方面,而摩擦角的差异性不大,且原状黄土抗剪强度与构度指标有较好的线性关系;垂直向的初始切线模量与水平正交两个方向存在较大差异,垂直向δ=90°与水平向α=90°初始切线模量之比平均约为1.81。【结论】外荷作用下黄土内部颗粒重组,黄土初始结构特性有所改变,应重视黄土地基工程中各向异性的存在。     

剪切速率对结构性黄土力学性质的影响

以天然黄土为对象,采用在不同含水率和剪切速率下的固结不排水剪(CU)三轴试验,研究剪切速率对结构性黄土力学性质的影响。发现天然黄土的不同力学性状受剪切速率的影响各异。在高剪切速率下,天然黄土的应力应变关系曲线产生应变软化现象;随剪应变率的增大,峰值强度、凝聚力C呈现先增大后减小的特征;但是内摩擦角受剪切速率的增加,其值呈现减少趋势。     

原状黄土的地区湿陷特性及其潜在湿陷率

对 3个典型黄土地区的原状黄土样在不同湿度状态下的湿陷特性进行了研究 ,探讨了含水率、干密度、压力对黄土湿陷性的影响规律 ,着重从结构性的角度解释了不同地区间黄土湿陷特性的差异。基于不同地区间黄土湿陷特性的差异这一事实 ,提出了黄土潜在湿陷率的概念。结果表明 ,这一概念可用于对黄土湿陷性的分析 ,并能较好地反映不同黄土种类的结构特性。     

湿载条件下黄土结构性损伤演化特性研究

【目的】分析压缩和增湿条件下黄土结构性损伤的演化规律,为黄土地区的工程建设提供参考。【方法】对含水率为2%,5%,10%,18%,21%,25%的原状土及重塑饱和土(含水率为44%)进行侧限压缩试验,测定并分析不同含水率条件下黄土的孔隙比与压缩应力的关系。【结果】基于对试验结果的分析,当湿度较小时,原状黄土仍具有较高的结构强度,曲线比较平缓;反之,当压缩应力大于结构强度时,黄土的结构已经被破坏,压缩变形逐渐增大。基于应力分担的概念,建立了一个描述湿载条件下黄土结构性损伤演化特性的参数,并进一步分析了湿载条件下黄土结构性损伤的演化规律,表明随着湿载作用的增强,黄土结构性逐渐减弱,宏观上表现为抗力的减小。【结论】损伤演化规律能为黄土地区工程的设计和施工提供一定的参考,在工程设计和施工中,应充分考虑黄土结构的特殊性并提出相应的防护措施。     

重塑膨胀土结构性损伤CT-三轴试验研究

膨胀土是一种在世界范围内分布广泛的非饱和特殊土,具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩的特性,被工程界称为灾害土.以南水北调中线工程南阳陶岔引水渠坡重塑膨胀土为研究对象,针对膨胀土裂隙性的结构特征,通过CT-三轴排水剪切试验,研究具有不同初始损伤程度和不同损伤位置的膨胀土试样结构演化情况及其力学特性.研究发现:轴向应变与偏应变之间成线性正比例关系,相同吸力不同围压时,围压越大,体应变最大值越大;相同围压不同吸力时,吸力越大,体应变达到最大值所用时间越短.研究结论可以为分析膨胀土变形、强度和稳定性问题提供科学依据,对保障膨胀土地区工程建设的顺利进行有重要的意义.     

荆州城区黏性土三轴与直接剪切试验强度对比分析

直接剪切试验与三轴试验是测试土体强度参数的2种方法,2种试验方法各有其优缺点,比较土体三轴与直接剪切条件下的土体强度参数有积极的应用价值.以荆州城区黏性土为对象,进行直接剪切与三轴剪切试验（不固结不排水试验（UU）、固结不排水试验（CU））,比较不同试验方法下土体的强度参数,讨论不同试验方式和排水条件对土体抗剪强度参数的影响.在相同黏性土的情况下,UU试验的黏聚力大于CU试验,而内摩擦角远小于CU试验;UU试验的黏聚力大于直接剪切试验,而内摩擦角小于直接剪切试验;CU试验的黏聚力和内摩擦角均略大于直接剪切试验;UU试验的黏聚力最大,CU试验的内摩擦角最大.     

湿压剪条件下黄土结构性演化特性研究

【目的】分析增湿及剪切条件下黄土结构性的演化发展特性。【方法】在初始含水率为10%,15%,18%,22%,44%(饱和)以及固结围压为50,100,200,300kPa条件下对黄土进行三轴剪切试验,测定并分析应力结构性参数、应力比结构性参数与综合应变的关系。【结果】黄土应力结构性参数和应力比结构性参数均能够反映出在整个应力加载过程中压剪作用对土结构性渐变演化特性的影响。但是在初始剪切阶段应力结构性参数的变化规律受试验条件的影响相对较大,在低固结围压、低含水率情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加总体呈现出先上升后下降,之后趋于稳定的变化趋势;在固结围压及含水率较高的情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加而逐渐减小。在增湿及剪切条件下,应力比结构性参数随综合应变的增加呈现单调衰减的趋势,且二者之间的关系曲线光滑,规律性较强;应力比结构性参数与综合应变之间呈指数函数关系。【结论】与应力结构性参数相比,应力比结构性参数能有效且完整地描述增湿和压剪应力作用下黄土结构性演化的整个过程。     

增湿过程中结构性黄土强度对抗滑桩间距的影响

【目的】探讨增湿、扰动作用下结构性参数降低对土性参数和抗滑桩间距的影响。【方法】通过单轴压缩试验,分析初始结构性参数随含水率变化的规律以及构度指标变化对结构性土黏聚力和内摩擦角的影响。在抗滑桩拱端的土拱效应中,通过静力平衡方程建立拱间距与黏聚力的关系,并将构度指标对黏聚力的影响引入公式,从而分析构度指标变化对土拱间距的影响。【结果】构度指标随含水率的增大而减小,构度指标减弱导致黏聚力明显降低而内摩擦角变化较小,在增湿过程中将构度指标引入抗滑桩间距计算公式,其变化直接影响到抗滑桩间距的大小。【结论】构度指标是影响抗滑桩间距大小的最主要因素之一,在抗滑桩设计中引入结构性参数这一指标,为合理确定抗滑桩间距提供了一种新的方法和理论。     

非饱和黄土的结构变化特性

以陕西杨凌原状黄土和人工结构性黄土为研究对象,通过非饱和黄土的压缩试验获取的基本资料,求取非饱和黄土在不同结构状态下的综合结构势参数,研究了黄土在压缩试验状态下的结构变化特性。结果表明,对于原状结构黄土,含水率对结构性参数影响明显,含水率愈低同一压力下对应的结构性参数愈大,尤其在低含水率区域,含水率变化强烈影响黄土的结构性;对于人工结构性黄土,黄土的结构性受密度、含水率和水泥含量的耦合因素影响,总体表现为干密度愈低、含水率愈小、水泥含量愈高,黄土的结构性愈强。     

黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤微生物性质的影响

通过测定黑土长期定位试验原状土整体搬迁前后四种处理(CK、NPK、M、MNPK)土壤可培养微生物数量、土壤微生物量含量及土壤酶活性变化,探讨搬迁的特定条件对土壤微生物性质的影响。结果表明,1搬迁前后5年各处理三大类微生物数量、微生物量碳、氮含量和四种土壤酶活性在0~20 cm土层中均高于20~40 cm土层;2每年在两个土层中MNPK处理的三大类微生物数量和微生物量碳、氮含量均最高,CK处理均最低,而每年在两个土层中土壤过氧化氢酶和转化酶活性CK和M处理均明显高于NPK和MNPK处理,而磷酸酶活性CK和M处理则低于NPK和MNPK处理,脲酶活性在4个处理中差异不大;3比较搬迁前后5年间各项微生物指标变化发现,各项指标年际间虽存在变化但程度不大,搬迁后2011年和2012年相对较高,同为小麦茬的搬迁前2010年和搬迁后2013年各项指标较为接近。研究说明,土壤深度和施肥对土壤各项生物指标影响较大,年际间变化也受到轮作方式的影响,搬迁对土壤微生物扰动影响远小于施肥和耕作方式等的影响。     

气吸式割前摘脱联收机吸运风机降噪试验研究

由于气吸式4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机的风机动力消耗和噪音较大,试验通过对其风机1/2相似模型的噪声研究,确定其噪声主要来自排气口的排气声。为了消除排气口的空气动力性噪声,在排气管口增加了不同结构型式的消声器。结果表明,长方形消声器可衰减声能并降低噪声,确定了低噪声消声器结构。此结果可供4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机中吸运风机作设计参考。     

基于动变形试验的黄土剪切带特性研究

【目的】分析动荷载条件下黄土局部化变形的判断依据和剪切带的特性,探究不同初始应力条件对非饱和黄土剪切带特性的影响。【方法】用动扭剪仪进行陕西杨凌非饱和黄土的动变形试验,分析其动本构关系曲线、动孔隙气压力和阻尼比的变化规律,探讨初始平均主应力和初始主应力方向角对剪切带倾角的影响。【结果】土样的动本构关系曲线、动孔隙气压力随时间变化曲线和阻尼比随动剪应变变化曲线皆为非线性型,其变化规律很好地体现了局部化变形的过程。当初始主应力方向角<45°时,土样的剪切带倾角随着初始平均主应力的增加而呈增加趋势;当初始主应力方向角≥45°时,剪切带倾角随着初始平均主应力的增加呈减小趋势。在初始主应力方向角<45°时,剪切带倾角随着初始主应力方向角的增大而减小;当主应力方向角为90°时,土样未出现剪切带。【结论】动荷载作用下,黄土会发生局部化变形,这种局部化变形的出现和发展可以用动孔隙气压力和阻尼比的变化规律来判别,该判别方法意义明确且合理可行;初始平均主应力、初始主应力方向角对黄土的剪切带倾角有一定影响。     

掺黄土粉煤灰的渗透特性

【目的】探求黄土掺量对粉煤灰最大干密度和渗透特性的影响。【方法】分别向粉煤灰中掺加质量分数为0%,10%,20%,30%,40%和50%的黄土,进行击实试验及不同压实度(98%,93%,85%)下的渗透试验,研究掺土量对粉煤灰最大干密度和渗透特性的影响。【结果】掺土粉煤灰最大干密度是所掺黄土最大干密度和粉煤灰最大干密度的线性组合,当掺黄土量为50%时,粉煤灰的最大干密度较纯粉煤灰提高45%;随着掺土比例和压实度的增大,粉煤灰的渗透系数明显减小,其中压实度为98%和85%时,50%的掺土量可将粉煤灰的渗透系数减小到原来的23.8%;压实度为93%时,50%掺土量可将粉煤灰渗透系数减小到原来的14.5%。【结论】掺土粉煤灰的最大干密度增加,渗透性减弱。     

非饱和重塑土固结变形影响因素试验研究

本文通过设计的一系列单向固结试验,分析了荷载、排水条件等因素对非饱和重塑土固结变形的影响。结果表明,随着荷载的增加,土样固结所需要的时间增加;相同荷载下,不能排水的土样固结变形明显小于可以自由排水的土样。土样质量达到稳定的时间要长于土样固结的时间,一定阶段后,土样水分已经很少,土壤基质吸力不再起主导作用,水分的散失不再影响土壤的固结变形,土壤的形变已经达到稳定。不同荷载下土样的相对质量都稳定在约1.041左右,土样质量的最终稳定值并不是取决于所加的荷载,而是由土样内部的性质决定的。不同荷载下非饱和土样的饱和度值都稳定在约18.86%左右。非饱和土样孔隙水的散失受环境温度的影响较大,而受荷载的影响较小。本试验为研究非饱和重塑土固结稳定影响因素提供了一种方法。     

湿陷性黄土及水工建筑物地基处理浅析

通过对湿陷性黄土特性和湿陷机制的分析，给出了湿陷性黄土的判断准则，并针对不同地基类型及水工建筑种类，提出了几种典型的地基处理方法和相应的工程措施。