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轻量土击实密度模型与工程特性(英文)

岩土工程学报 2014年第11期36卷 2127-2135页

作者：侯天顺西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为了探索软夹杂土体压实机理,指导轻量土配方设计与压实施工,基于混合土物质结构组成及土体压缩变密的物理本质,建立了击实密度模型。试验发现模型预测值与实测湿密度基本一致,绝对误差仅有0.003~0.051 g/cm3,相对误差仅有0.282%~5.267%... 详细信息

为了探索软夹杂土体压实机理,指导轻量土配方设计与压实施工,基于混合土物质结构组成及土体压缩变密的物理本质,建立了击实密度模型。试验发现模型预测值与实测湿密度基本一致,绝对误差仅有0.003~0.051 g/cm3,相对误差仅有0.282%~5.267%,证明击实密度模型可以准确预测混合土不同击实条件下的湿密度。EPS颗粒压缩率、混合土湿密度随击实次数增大而增大,增大趋势逐渐变缓;混合土孔隙比随击实次数增大而减小。在击实作用下,轻量土湿密度的提高是由土体的孔隙减少和EPS颗粒软夹杂的塑性压缩共同完成的。与砂土轻量土性质相似,粘土轻量土的湿密度、无侧限抗压强度随击实次数增大而增大。n=25击时,EPS颗粒压缩率范围6.13%~11.51%;n=94击时,EPS颗粒压缩率范围12.80%~14.87%。证明规范规定的击实次数与击实能量适合混合土的击实,不会导致EPS颗粒消泡。考虑到击实密度模型参数测定非常繁琐,根据工程实际情况,假设压实过程中土料含水量不变与压实后土颗粒-EPS颗粒之间的孔隙近似为0,进一步提出了简化击实密度模型,并且通过试验证明了简化模型完全适用于实际工程。

关键词：轻量土击实密度模型湿密度无侧限抗压强度压缩率击实次数

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轻量土最优含水率模型与检验

岩土工程学报 2011年第7期33卷 1129-1134页

作者：侯天顺徐光黎中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室湖北武汉430074 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为确定不同配比轻量土的最优含水率,提出ρd-w模型,qu-w模型,RS-w模型3种最优含水率模型,假设3种模型可以统一表示为开口向下的抛物线函数,从理论上推导出了最优含水率解析式。为检验3种最优含水率模型及确定模型系数,通过试验对轻量土... 详细信息

为确定不同配比轻量土的最优含水率,提出ρd-w模型,qu-w模型,RS-w模型3种最优含水率模型,假设3种模型可以统一表示为开口向下的抛物线函数,从理论上推导出了最优含水率解析式。为检验3种最优含水率模型及确定模型系数,通过试验对轻量土物理力学特性进行了研究。结果表明:轻量土的干密度、无侧限抗压强度、比强随着含水率的增大,先增大后减小,存在最优含水率,曲线形态类似于抛物线。用3种最优含水率模型对实测数据进行回归分析,模型计算得到的最优含水率与图解法直接得到的含水率值是极其接近的。结合前人成果,qu-w模型,RS-w模型对应的最优含水率几乎相同,而与ρd-w模型对应的含水率略有差别,3种模型对应的最优含水率基本上是相同的。轻量土的最优含水率为混合物物理需水与化学需水的总和,是复杂物理化学反应需水量的外在表现,是3种模型具有统一性的理论基础。以RS-w模型为例,计算出了轻量土各组分的质量需水率,与原材料性质关系较为密切。

关键词：轻量土最优含水率密度无侧限抗压强度比强击实试验

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EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响规律

岩土工程学报 2011年第10期33卷 1634-1641页

作者：侯天顺徐光黎西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室湖北武汉430074

为了确定EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了水泥掺入比12%、20%,EPS颗粒体积比40%的3种EPS粒径混合土的抗剪强度特性。结果表明:轻量土的剪应力–剪切位移关系曲线有硬化、软化两种形态,取决于水泥掺入比、法向应力等... 详细信息

为了确定EPS粒径对轻量土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了水泥掺入比12%、20%,EPS颗粒体积比40%的3种EPS粒径混合土的抗剪强度特性。结果表明:轻量土的剪应力–剪切位移关系曲线有硬化、软化两种形态,取决于水泥掺入比、法向应力等因素。抗剪强度包线为折线型包线,与传统结构性土体包线形态一致。水泥掺入比与EPS颗粒体积比相同时,随着EPS粒径增大,轻量土密度不变,抗剪强度减小,单价降低,但强度衰减率远远低于单价降低率;剪切面上EPS发生剪缩与剪断,受水泥掺入比、EPS粒径的控制;黏聚力随EPS粒径增大而减小,内摩擦角没有显著变化规律。轻量土剪切破坏过程,可以划分为变形协调、逐渐破损、纯摩擦3个阶段。提出了固化土、EPS 3界面接触抗剪强度模型,从理论上证明了混合土强度随EPS粒径增大而衰减的规律。根据混合土的强度衰减率低于单价降低率,推荐实际生产过程中可以采用3～5 mm的EPS球粒,进行配方寻优,适当降低造价。

关键词：轻量土抗剪强度 EPS 粒径直剪试验

发泡颗粒混合轻量土三轴应力-应变-孔压特性试验

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中国公路学报 2009年第6期22卷 10-17页

作者：侯天顺徐光黎中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心湖北武汉430074 中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室湖北武汉430074

通过三轴试验对淤泥发泡颗粒混合轻量土进行研究,揭示了不同配比、围压对轻量土应力-应变-孔压特性的影响本质,以及变形模量的变化规律;并结合前人成果,对应力-应变关系进行了模型概化与曲线拟合;基于发泡颗粒混合轻量土的物质结构组成... 详细信息

通过三轴试验对淤泥发泡颗粒混合轻量土进行研究,揭示了不同配比、围压对轻量土应力-应变-孔压特性的影响本质,以及变形模量的变化规律;并结合前人成果,对应力-应变关系进行了模型概化与曲线拟合;基于发泡颗粒混合轻量土的物质结构组成特性,提出了一个反映其物理力学性质的广义本构模型。分析结果表明:配比决定试样的胶结结构强度,围压决定试样的应力状态,围压大于胶结结构强度时,试样剪缩,应变硬化,孔压不断上升,反之,试样剪胀,应变软化,孔压上升后下降,甚至出现负值;变形模量随水泥掺入比的增大而线性增大,随EPS颗粒掺入比的增大而非线性减小,与围压关系不大;概化模型有应变硬化型、应变软化型及理想弹塑型3种;Ducan-Chang双曲线模型与Prevost软化模型的拟合效果较好,但软化模型很难对应变大于15%的曲线进行拟合。

关键词：道路工程轻量土三轴试验孔压应变硬化应变软化

EPS颗粒混合轻量土的动变形特性及修正Hardin-Drnevich模型研究

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岩土工程学报 2021年第9期43卷 1602-1611页

作者：侯天顺崔奕翔西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为探究EPS颗粒混合轻量土的动变形特性,通过动三轴试验研究了不同配比、围压对轻量土骨干曲线、Hardin-Drnevich模型参数的影响规律,建立了修正Hardin-Drnevich模型,并对修正模型进行了验证。结果表明:轻量土的骨干曲线呈现出明显的非... 详细信息

为探究EPS颗粒混合轻量土的动变形特性,通过动三轴试验研究了不同配比、围压对轻量土骨干曲线、Hardin-Drnevich模型参数的影响规律,建立了修正Hardin-Drnevich模型,并对修正模型进行了验证。结果表明:轻量土的骨干曲线呈现出明显的非线性特性与应变硬化特征。轻量土动剪切模量的倒数与剪应变关系曲线符合线性递增的变化规律,其动变形特性可以由Hardin-Drnevich模型描述。最大动剪切模量的倒数和最大动剪应力的倒数随着围压和水泥掺量的增大而减小,随EPS颗粒体积比的增大而增大。在Hardin公式的基础上,引入相对结构度k和广义孔隙比e’,提出了模型参数的表达式,建立了修正Hardin-Drnevich模型。通过改变应力状态和应力路径对轻量土进行动三轴验证试验,发现模型计算值与试验值间的相对误差均小于11%,修正Hardin-Drnevich模型对轻量土骨干曲线的预测结果良好,这表明修正Hardin-Drnevich模型可以描述轻量土特殊结构性在复杂受力条件下的动力响应。

关键词：轻量土动变形特性修正Hardin-Drnevich模型相对结构度广义孔隙比动三轴试验

击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律

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岩土力学 2020年第6期41卷 1971-1982页

作者：杨凯旋侯天顺西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为研究击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律,阐明轻量土压缩密实的本质,对3种不同EPS颗粒掺量的轻量土开展标准轻型、标准重型、小型轻型、小型重型4类击实试验,并测量EPS颗粒体积压缩率。结果表明:3种配比轻量土在4类击实... 详细信息

为研究击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律,阐明轻量土压缩密实的本质,对3种不同EPS颗粒掺量的轻量土开展标准轻型、标准重型、小型轻型、小型重型4类击实试验,并测量EPS颗粒体积压缩率。结果表明:3种配比轻量土在4类击实试验下,轻量土的干密度随含水率的增加均先增大后减小,曲线形态类似抛物线,所得最优含水率依次接近31%、35%、39%。同配比轻量土,以标准轻型击实试验的最大干密度为标准,其他3类击实试验最大干密度的绝对增长量为-0.014~0.072 g/cm^3,相对增长量为-2.647%~13.611%,4类击实试验所获得的最大干密度基本相同。受击实筒尺寸效应的影响,相同击实功时,小型击实试验的最大干密度大于标准击实试验,但差值较小。相同击实类型时,增加击实功对轻量土最大干密度提高不明显。在击实作用下,EPS颗粒具有明显的塑性压缩,压缩率随含水率和EPS颗粒掺量的增大而减小,其变化范围为0.955%~31.174%。EPS颗粒的塑性压缩和试样孔隙比的减小是轻量土压缩密实的本质,利用小型击实试验代替标准击实试验确定轻量土最优含水率和最大干密度的方法是可行的,可为轻量土工程设计和施工提供参考。

关键词：轻量土击实试验类型击实特性最优含水率最大干密度 EPS 体积压缩率

挡土墙后EPS颗粒混合轻量土填料静止土压力特性模型试验研究

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岩土力学 2021年第12期42卷 3249-3259,3270页

作者：侯天顺杨凯旋西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为确定EPS(发泡聚苯乙烯,expandablepolystyrene)颗粒混合轻量土在挡土墙后的静止土压力特性,通过对素土和轻量土开展室外挡土墙模型试验,探究加卸载条件下土体在挡土墙后静止土压力、静止土压力系数、竖向沉降量的分布规律,揭示轻量土... 详细信息

为确定EPS(发泡聚苯乙烯,expandablepolystyrene)颗粒混合轻量土在挡土墙后的静止土压力特性,通过对素土和轻量土开展室外挡土墙模型试验,探究加卸载条件下土体在挡土墙后静止土压力、静止土压力系数、竖向沉降量的分布规律,揭示轻量土填料在挡土墙工程中的减压机制和沉降变形机制。结果表明:在加卸载之前,素土和轻量土的竖向土压力、侧向土压力随着填土深度的增加近似呈线性增加趋势,其理论值和实测值间的相对误差不大于26.35%。荷载对素土竖向土压力和侧向土压力的影响随着填土深度的增加而逐渐减小。轻量土养护成型后具有自立性,荷载对其影响深度有限,试验中轻量土的荷载影响区深度大致为H/2(H为墙高)。当填土深度小于H/2时,随着荷载的逐级增减,轻量土竖向土压力、侧向土压力增加和减小较为明显;当填土深度大于H/2时,竖向土压力、侧向土压力随着荷载的逐级增减逐渐出现收敛,变化幅度较小。素土与轻量土静止土压力系数在挡土墙后呈非线性分布,分别处于0.27~0.74和0.33~0.44范围内。由Jaky公式计算的轻量土静止土压力系数理论值基本大于试验实测值,但差值较小。素土的竖向沉降变形随填土深度的增加而逐渐减小,总体介于0~21.5 mm。而养护成型的轻量土在荷载的作用下,竖向沉降量变化不明显,总体介于0~2.8 mm。相比素土而言,由于EPS颗粒的缓冲作用以及水泥的固化作用,使养护成型的轻量土具有良好的缓冲性和自立性,可对竖向应力进行更有效的吸收和分散。轻量土可大大减小静止土压力、静止土压力系数和竖向沉降量,满足挡土墙工程中对填料减重增强的要求。

关键词：轻量土挡土墙静止土压力静止土压力系数模型试验

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发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性试验研究

中国矿业大学学报 2010年第4期39卷 534-540页

作者：侯天顺徐光黎中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心湖北武汉430074 中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室湖北武汉430074

通过三轴试验对发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性进行了研究.结果表明:剪胀条件下轻量土的峰值主应力差早于最大有效主应力比到达或者二者同时到达,剪缩条件下二者则同时到达.应力-应变曲线的软化与硬化是剪胀剪缩的外在表现,软化型宜采... 详细信息

通过三轴试验对发泡颗粒混合轻量土抗剪强度特性进行了研究.结果表明:剪胀条件下轻量土的峰值主应力差早于最大有效主应力比到达或者二者同时到达,剪缩条件下二者则同时到达.应力-应变曲线的软化与硬化是剪胀剪缩的外在表现,软化型宜采用峰值主应力差标准,硬化型采用轴向应变15%标准.破坏包线有直线型与折线型,包线形态受配比与围压控制.黏聚力、有效黏聚力随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大而增大;内摩擦角、有效内摩擦角随EPS颗粒掺入比增大而减小,随水泥掺入比增大没有显著变化规律,介于6.0°～13.0°.低围压,试样破坏形态为鼓型,出现剪切带,反之为收缩型,不出现剪切带.

关键词：轻量土抗剪强度破坏取值标准破坏包线破坏形态

刚性挡土墙后轻量土静止土压力特性模型试验研究

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 764-773页

作者：侯天顺张建成舒博西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100

为了研究轻量土对挡土结构物的减压机理,通过开展大比尺刚性挡土墙模型试验,采用重物堆载的方式在填土表面施加均布荷载,分析重塑黄土和轻量土作为墙后填土时的静止土压力分布规律。结果表明:轻量土在养护阶段的静止土压力随着时间增长... 详细信息

为了研究轻量土对挡土结构物的减压机理,通过开展大比尺刚性挡土墙模型试验,采用重物堆载的方式在填土表面施加均布荷载,分析重塑黄土和轻量土作为墙后填土时的静止土压力分布规律。结果表明:轻量土在养护阶段的静止土压力随着时间增长而逐渐增大,但增幅逐渐降低。重塑黄土和轻量土的静止土压力随着填土深度增加近似线性增大,并且静止土压力随着加载而逐渐增大,其中重塑黄土的增幅明显偏大。对比重塑黄土和轻量土的静止土压力,发现轻量土具有明显的减压作用,且填土表面均布荷载越大,轻量土的减压效果越好。重塑黄土和轻量土的静止土压力系数均不是常数,其中重塑黄土静止土压力系数为0.34~0.78,轻量土静止土压力系数为0.22~0.55。当填土表面作用均布荷载时,传统理论在计算重塑黄土静止土压力方面适用性较高,但轻量土计算误差较大。结合模型试验以及传统理论,提出了适用于轻量土的静止土压力修正公式,对比发现其相对误差总体上介于1.01%~23.13%。通过模型试验和理论计算揭示了轻量土的静止土压力特性,对于完善轻量土土压力理论具有重要意义。

关键词：轻量土静止土压力静止土压力系数修正公式模型试验