不同含水率下红黏土抗剪强度特性的方法探讨

不同含水率下红黏土强度特征的变化对地基路基稳定性起着至关重要的作用。在研究过程中应考虑不同含水率下水分子和红黏土颗粒之间的关系变化对红黏土抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的变化的影响,推测液塑限含水率附近存在水分子和红黏土颗粒之间关系的转变临界点。     

基质吸力在不同干密度下对非饱和红土抗剪强度的影响

为研究不同干密度下非饱和红土抗剪强度指标随含水率、基质吸力的变化特性,通过GEO-Experts压力板仪试验和一系列不同体积含水率下的直剪试验,探讨了基质吸力在不同干密度下对江西非饱和红土抗剪强度指标的影响。研究表明:干密度越大其抗剪强度指标越大,表观黏聚力和表观内摩擦角在一定基质吸力(400 k Pa)范围内随基质吸力的增大而增大,其中在低基质吸力区表观黏聚力和表观内摩擦角增幅较大,在高基质吸力区表观黏聚力和表观内摩擦角增幅较小;在同一基质吸力下干密度大的土样非饱和土抗剪强度指标φb也较大,同时φb在基质吸力较低时为一常数,当超过一定基质吸力值后就会随着基质吸力的增加而减小。     

不同改良剂对红壤土水特征曲线及吸附强度的影响

【目的】向边坡土壤内加入改良剂会对土体水分产生较大影响,揭示此过程中土水特征曲线及吸附强度的变化规律可为采用改良剂进行边坡治理提供依据。【方法】通过测定不同配比的糯米胶、木纤维、糯米胶/木纤维混施的红壤土的基质吸力ψ和体积含水率θv,绘制土水特征曲线并分析典型特征参数变化;采用直剪试验测定不同改良剂红壤饱和状态的内摩擦角φ,结合Fredlund双应力变量抗剪强度理论,分析不同改良剂对红壤吸附强度τ_ψ的影响。【结果】(1)糯米胶和木纤维能提高土体饱和含水率θs,混合改良剂反之;糯米胶和混合改良剂会降低土水特征曲线的残余含水率θr,木纤维只有在较低或较高掺量时才会降低残余含水率,反之增高;3种改良剂均能提高土水特征曲线的进气值ψa,混合改良剂>糯米胶>木纤维;糯米胶会降低土水特征曲线的残余值ψr,木纤维反而增加残余值,混合改良剂介于二者之间且高于素土;糯米胶的土水特征曲线斜率|k|最大,其次是混合改良剂和木纤维。(2)不同改良剂红壤随θv降低,ψ增加,吸附强度τ_ψ增大,抗剪强度随ψ增加的速率减小。在23.73%～30.76%体积含水率...     

冻融循环对鄂尔多斯砒砂岩重塑土样力学性能影响

为了分析内蒙古南部鄂尔多斯市准格尔旗砒砂岩重塑土的力学性能,采用TSZ-6A全自动静三轴仪,在常温下进行不同冻融循环次数的三轴压缩试验,研究冻融对砒砂岩重塑土力学性能的影响.在不同冻融循环次数(0~7次)和不同围压(50~300 kPa)条件下,得到了砒砂岩抗剪强度、内摩擦角和黏聚力、弹性模量的变化规律.结果表明:在相同的冻融循环次数下,随着围压的增大,抗剪强度峰值呈线性增长.在相同的冻融循环次数下,砒砂岩黏聚力均随含水率增大而减小,内摩擦角随着含水率的增加呈现上下波动,因此冻融循环对抗剪强度的影响主要表现在对黏聚力的影响.在饱和含水率之前,弹性模量基本保持不变,含水率和冻融对其弹塑性的影响可以不考虑.达到饱和含水率后,偏应力-应变曲线不再存在直线段,砒砂岩弹性消失,全面进入塑性阶段.此研究可以为鄂尔多斯砒砂岩冻融侵蚀的破坏机理研究以及治理提供基础依据.     

几种固化剂对渠道盐渍土地基力学性能影响的试验研究

【目的】明晰水泥、粉煤灰、硅灰、镁渣作为渠道盐渍土地基固化剂的固化效果。【方法】设计了水泥、粉煤灰、硅灰、镁渣固化剂3种掺量的正交试验,通过不同龄期的三轴试验、压缩试验和干缩试验研究了其力学性能。【结果】(1)7 d龄期固化盐渍土黏聚力最大可以增大2.97倍,内摩擦角最大可以增大3.78倍;(2)28 d龄期固化盐渍土黏聚力最大可以增大4.81倍,内摩擦角最大可以增大5.84倍;(3)28 d龄期5次冻融循环后,素土试件破坏,无抗剪强度,固化盐渍土黏聚力最大损失了23.1%,最小损失了5.1%,内摩擦角最大损失了25.0%,最小基本无损失。(4)当水泥掺量为3%和5%,硅灰掺入剂量适中,固化盐渍土的干缩系数较小。【结论】综合考虑渠道盐渍土地基抗冻胀、抗干缩和抗剪强度的要求,建议采用高掺量水泥和粉煤灰,中掺量硅灰和低掺量镁渣固化渠道盐渍土地基较为适宜。     

单一土层边坡抗滑稳定的影响因素分析

针对单一土层边坡,选取了边坡体坡度、土体材料的天然容重、凝聚力和内摩擦角四个主要影响因素,采用了Bishop的边坡稳定分析计算方法探讨了边坡的抗滑稳定安全系数在临水坡有水和无水状态下与每个因素之间的响应关系。研究结果表明:边坡抗滑安全系数与边坡系数、凝聚力和内摩擦角基本成正相关,而与土体容重成反比关系;四个因素中,边坡系数对安全系数影响最大,临水坡水位的高低对边坡稳定亦有较大的影响。该研究结果对实际工程具有现实的指导意义。     

基于直剪试验的稻谷粮堆力学性质研究

为揭示粮仓建设和粮食运输途中粮堆的强度与剪胀特性,开展了在垂直压力为25~200kPa、含水率分别为8.41%、10.59%、13.88%和16.25%条件下的稻谷直剪试验。结果表明:稻谷粮堆剪切变形可分为弹性变形、塑性变形和籽粒压缩3个阶段;不同含水率下,稻谷粮堆强度特性基本符合莫尔-库伦强度准则,随着含水率增加,稻谷粮堆粘聚力逐渐减少,内摩擦角逐渐增大;含水率对稻谷粮堆的剪胀特性影响不明显,但随着垂直压力的增大,其剪缩性越明显;在垂直压力较小的条件下,含水率对稻谷粮堆的抗剪强度影响较大,随着垂直压力的增大,含水率对抗剪强度的影响逐渐减小。研究结果可为粮食仓储和运输、装载粮食机械的设计、粮堆数值仿真建模提供参考。     

2种离子固化剂改善黄土抗剪强度和抗渗性的研究

为了探讨CONAID和LUKANG 2种离子固化剂的固土性能及其影响因素,对不同固化剂掺量、养护龄期、压实度和含水率的固化黄土进行了直剪试验和渗透试验.研究结果表明:随着固化荆掺量、养护龄期和压实度增大,2种固化土的内摩擦角和黏聚力呈上升趋势,渗透系数呈下降趋势,且规律比较接近.其中LUKANG固化剂对黄土抗剪强度和抗渗性的改善效果优于CONAID固化荆.建议在施工过程中选用LUKANG固化剂,掺量宜取0.01%.为了达到更好的抗剪和抗渗效果,应尽量延长固化土的养护龄期,增加压实度.     

阿拉善非耕地日光温室后墙土承载能力试验研究

为确定内蒙古阿拉善非耕地日光温室后墙砂性土及外加材料改良土的承载能力,通过正交试验的方法,对改良土样进行抗剪强度、抗压强度测试。对温室后墙实际需要的承载能力进行计算与分析,选择一种既能保证温室安全性且投入最少的材料组合方式。研究表明:随着水泥、固化剂添加量的增加,土样的抗剪强度、抗压强度逐步提升;水泥含量由1%提升到3%性能提高率最大,内摩擦角提高20%以上,黏聚力提高60%以上,抗压强度提高76.09%以上;3%水泥的两种组合掺入1%的固化剂能够保证温室的安全性且以较少的投入得到性能的大幅提升。该研究可为同类土质条件日光温室的建造提供借鉴。     

基于随机场理论的水电工程渣料场边坡稳定性分析

渣料抗剪强度参数的空间变异性对渣料场边坡稳定性的影响非常显著。利用随机场理论开展抗剪强度参数空间变异性对水电工程渣料场边坡稳定性影响的分析,首先采用自相关函数构建抗剪强度参数随机场,然后利用改进的乔列斯基分解法离散抗剪强度参数随机场,最后利用非侵入式随机有限元方法进行边坡稳定性分析。算例结果表明岩土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡安全稳定性有较大影响,边坡滑动面与抗剪强度参数的空间分布有关。工程实例计算结果表明,对于水电工程渣料场这一典型的非均质边坡,单一的安全系数不足以评价渣料场边坡的稳定性,应考虑渣体抗剪强度参数的空间变异性,并结合工程实际进行稳定性及滑动面的综合分析和评价。     

渠道边坡稳定的盐敏感性特征研究

工程中灌排渠道在运行多年后,随着土中含盐量的增加,会造成渠道边坡不同程度的滑塌、变形及结构的破坏。通过对盐化土的剪切试验和界限含水率试验,得到不同含盐量下土的抗剪强度指标和稠度界限,运用单因素试验分析含盐量对土的抗剪强度和稠度界限的影响规律。随着含盐量的增加,土体的团聚体稳定性降低,增加了粘粒的分散性,土的抗剪强度有所下降;同时土的稠度界限也会降低,增大了土的流动性,明确地说明含盐量增加也是影响灌排渠道边坡稳定性重要因素。     

油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置研究

针对油菜直播地表农田土壤物理机械特性参数室内测量费时费力、田间测量仪器功能单一等问题,设计了一种油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置,实现集成测量土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角4种土壤物理机械特性参数且测量结果可以通过手机APP实时储存显示。装置基于自走式移动平台实现行走控制,以STM32单片机为核心控制器,利用FDR传感器获取土壤含水率,通过圆锥贯入部件测量土壤坚实度和抗剪切强度参数(包括粘聚力和内摩擦角)。分析了装置的圆锥贯入部件和土壤含水率检测部件测量原理,设计了装置测量控制系统硬件电路及软件,开展了传感器标定试验,确定了柱式压力传感器、薄膜压力传感器和土壤水分传感器的输入输出响应关系。选取71个土壤样本,融合土壤含水率和基于圆锥受力平衡关系获取的摩擦因数,运用最小二乘法建立了土壤粘聚力和内摩擦角数学测量模型,模型决定系数R²分别为0.932和0.956。开展了装置田间测量试验,对土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角进行集成测量,结果表明：相较于AYD-2型土壤坚实度仪、干燥箱干燥法和ZJ-D型直剪仪测量结果,油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装...     

水稻根茬-土壤复合体剪切特性试验

为了降低稻茬地少耕免耕过程中的阻力,提高作业质量,同时为破茬开沟装置提供设计依据,采用自制的剪切试验装置在万能材料试验机上对水稻根茬-土壤复合体进行了剪切试验,对根茬-土壤复合体含水率、土壤容重、根茬-土壤复合体的当量直径、剪切位置、剪切速度、切刃刃角、切刀刃口形状7个因素进行了单因素试验。在单因素试验的基础上选取根茬-土壤复合体含水率、剪切速度、切刃刃角3个因素进行了正交试验。单因素试验结果显示:极限剪切应力与复合体的含水率呈二次多项式函数关系,与土壤容重呈幂函数关系,与根茬-土壤复合体直径呈二次多项式函数关系,与剪切速度呈对数函数关系,剪切位置距离根茬中心越远极限剪应力越小,切刃刃角越小极限剪切应力也越小;在4种形状的刃口切刀中,凹圆弧切刃的极限剪切应力最小。正交试验结果表明:切割速度450 mm/min、含水率25%、切刃刃角15°时,极限剪切应力最小。     

贴坡式玄武岩纤维石笼河道护坡的离散元分析

针对盐碱土地区河道边坡存在不利于植物生长且易腐蚀混凝土和筋材的问题,提出一种采用玄武岩纤维石笼的防护技术。以某苏打盐碱土河道护坡为例,采用颗粒离散元程序PFC2D标定土体和玄武岩纤维石笼的细观参数并建立了离散元计算模型。在考虑渗流作用的情况下,采用颗粒流强度折减法分析了设计洪水位下石笼护坡的稳定性,并与原始边坡进行对比,此外对工程中关注的复合筋受力特征进行研究。结果表明:采用石笼支护后边坡的稳定系数提升了40.9%,坡内土体未发生破坏和滑动,石笼护坡的破坏形态表现为石笼之间的脱开和复合筋受弯脱开,复合筋的拉压应力远低于其允许的强度值。     

黄土地区深路堑边坡稳定性分析及抗滑桩设计

原状黄土的抗剪强度与黄土的干容重、含水量、粘粒含量等物理力学性质有关.通过对具体参数指标的分析,确定了不同区域内黄土的土性参数,进而提出了深路堑边坡的稳定性分析及打滑桩设计.     

退化草地复合体力学特性与影响因素研究

为采用机械手段有效打破高坚实度退化草地板结性土层形成的土壤-根系复合体结构,对退化草地形成的复合体结构基本力学特性进行了研究。通过测定退化草地复合体的紧实程度、容重、含水率、孔隙度和含根量分布,对退化草地形成的复合体的物理性状进行了分析;通过对复合体原状试样进行剪切、无侧限压缩和回弹模量试验,对复合体的抗剪、无侧限抗压和回弹等基本力学特性进行了研究,并在此基础上通过正交试验探讨了容重、含水率和含根量对上述力学特性的影响。研究发现,退化草地形成的复合体具有加剧土壤紧实程度、聚集根系向浅层分布等特征;复合体的抗剪强度、无侧限抗压强度和回弹模量因根系的存在与无根系分布的土层相比有很大变化;复合体容重、含水率和含根量均对其力学特性产生了影响,且各因素的影响存在交互作用,根系的存在可增强复合体结构的抗剪强度和无侧限抗压强度,但对于回弹模量的影响却表现出一定的差异性。     

容重对土壤水氮垂直运移特性影响

为研究不同土壤容重下红壤土与黄土中水分与硝态氮垂直一维入渗运移特性差异,提高红壤与黄土地区水肥利用效率,以江西壤黏土与西安粉壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对2种土壤中水分及硝态氮垂直运动规律的影响.结果表明:江西壤黏土与西安粉壤土的湿润锋运移距离及入渗速率均与土壤容重呈负相关;灌水结束时与再分布1 d后,2种土壤的含水率均与土壤容重呈负相关,西安粉壤土的含水率略大于江西壤黏土;土壤容重越大,硝态氮越集中于深层土壤中且其峰值越高,再分布过程中峰值下降,其中容重为1.25,1.35,1.40 g/cm³的峰值下降较大.灌水结束时土壤容重对40~50 cm土层内的硝态氮质量比在0.05水平下均具有统计学意义;再分布1 d后,2种土壤在0~30 cm土层内的硝态氮质量比相差甚小,在30~60 cm土层内的硝态氮质量比均较高,但西安粉壤土的硝态氮质量比更高.故江西壤黏土中硝态氮更容易淋溶,而西安粉壤土的持水持肥性较好.     

降雨入渗对微生物注浆加固边坡的稳定性影响研究

利用微生物注浆加固边坡,分析降雨入渗作用下微生物注浆加固土体的非饱和土-水特征参数,并采用Van Genuchten公式进行拟合,获得微生物注浆土体渗透函数的特征参数。利用MIDAS/GTS分析降雨入渗条件下,坡面加固边坡的非饱和土体,在流固耦合作用下的暂态孔隙水压力,并用于考虑基质吸力影响的边坡稳定性计算。根据设定的降雨情况,探讨了注浆边坡在不同降雨强度、不同降雨持时的稳定性。结果表明:微生物注浆加固可以有效减小降雨入渗对边坡的影响,对提高边坡的稳定性具有明显的促进作用;相同加固方案、相同降雨持时情况下,降雨强度越大,边坡的稳定性越差,其中当降雨强度达到30mm/d时,所有加固方案的边坡处在失稳状态;降雨持时相同,随着注浆加固厚度的增加,坡体孔隙水压力负值区减少,边坡的稳定性进一步增加。