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循环荷载作用下钙质砂液化及体变特性

地震工程与工程振动 2023年第6期43卷 174-182页

作者：李博陈烈余闯温州大学建筑工程学院浙江温州325035 韧性城市生命线工程智慧防护应急技术重点实验室浙江温州325035

钙质砂是岛礁建设的重要材料之一,具有颗粒形状不规则与易破碎特性,钙质砂在动荷载下性质与石英砂有所区别,对钙质砂的液化特性及体变规律进行探究,能够更好地揭示钙质砂液化沉降规律。采用动三轴试验对饱和钙质砂进行了一系列不排水循... 详细信息

钙质砂是岛礁建设的重要材料之一,具有颗粒形状不规则与易破碎特性,钙质砂在动荷载下性质与石英砂有所区别,对钙质砂的液化特性及体变规律进行探究,能够更好地揭示钙质砂液化沉降规律。采用动三轴试验对饱和钙质砂进行了一系列不排水循环剪切试验。孔隙水压力的上升速率会影响钙质砂的抗液化性,实验结果表明:钙质砂孔隙水压力的上升速率受密实度、有效围压等因素影响。在动荷载作用下,试样上下孔隙水压力存在少量差值,同一试样上下孔隙水压力差受试样密实度、围压以及循环应力比影响。钙质砂在循环荷载作用下体变的主要影响因素是密实度,密实度越大,体变率也会越小,级配和围压对体变率的影响较小,且体变率较石英砂更低。

关键词：钙质砂动力特性孔隙水压力体变

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双电层理论与高庙子膨润土的体变特征

岩土力学 2009年第7期30卷 1899-1903页

作者：叶为民黄伟陈宝郁陈王驹同济大学岩土及地下工程教育部重点试验室上海200092 教育部城市环境与可持续发展联合研究中心上海200092 北京核地质研究院北京100029

黏性土中土体颗粒(矿物颗粒)带有负电荷,周围存在电场。在静电引力与布朗运动(热运动)作用下,紧邻土体颗粒表面处静电引力最强,水化离子和极性分子牢牢地被吸附在颗粒表面附近形成固定层。由固定层向外,静电引力逐渐减小,水化离子和极... 详细信息

黏性土中土体颗粒(矿物颗粒)带有负电荷,周围存在电场。在静电引力与布朗运动(热运动)作用下,紧邻土体颗粒表面处静电引力最强,水化离子和极性分子牢牢地被吸附在颗粒表面附近形成固定层。由固定层向外,静电引力逐渐减小,水化离子和极性分子的活动性逐渐增大,形成扩散层。固定层和扩散层中的阳离子(反离子层)与土粒表面负电荷共同构成双电层。根据双电层理论,当给定两个黏土片层之间的距离时,渗透压力可以由两个片层中轴线处的离子浓度来求取。同样,对于给定的渗透压力和中轴线处的离子浓度,便可以确定两个片层之间的距离。采用渗析法吸力控制技术与压汞仪法(MIP)微观结构试验手段,研究了低吸力范围内、自由膨胀条件下高压实高庙子膨润土的土水特性与体变特征,同时采用双电层理论估算了高庙子膨润土水化过程中的自由膨胀量,并将估算值与试验实测值进行了对比分析。在使用孔率计法试验结果求取试样孔隙比时考虑了压汞仪出力能力影响,采用线性延伸方法估算了残余孔隙量。研究结果显示,低吸力范围内,由双电层理论,估算的高压实高庙子膨润土的自由体积膨胀量与试验数据吻合较好,但随着吸力的进一步减小,两者之间的误差有增大的趋势,文中对出现这一偏差的原因进行了分析探讨。

关键词：双电层理论高庙子膨润土渗析法体变

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非饱和固化淤泥的力学及体变特性试验研究

应用力学学报 2021年第1期38卷 45-52页

作者：张洪勇孙秀丽刘文化张启江南大学环境与土木工程学院无锡214122

由于降雨、水位升降等自然因素,固化淤泥作为填土材料使用时,其饱和度(基质吸力)常处于变动状态,使固化淤泥力学及体变特性发生改变,对土工构筑物的安全带来潜在隐患。鉴于此,本文通过对不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水剪切试验,... 详细信息

由于降雨、水位升降等自然因素,固化淤泥作为填土材料使用时,其饱和度(基质吸力)常处于变动状态,使固化淤泥力学及体变特性发生改变,对土工构筑物的安全带来潜在隐患。鉴于此,本文通过对不同基质吸力、净围压下的三轴固结排水剪切试验,探讨了基质吸力和净围压对非饱和固化淤泥力学及体变特性的影响。结果表明:随着净围压增大,基质吸力的强度贡献减小,100kPa净围压时基质吸力的强度贡献十分显著,300kPa净围压时基质吸力强度贡献则不明显。当基质吸力小于残余值时,固化淤泥试样的抗剪强度、无侧限抗压强度、粘聚力均随基质吸力增大呈线性增长,但当基质吸力大于残余值时强度增幅均下降,说明基质吸力大于残余值时强度贡献减小。剪切过程中试样均表现为体缩且随基质吸力增大体缩变形减小。吸力摩擦角在土-水特征曲线边界效应区和过渡区之间时几乎不变,进入残余区后开始下降。

关键词：基质吸力体变固化淤泥抗剪强度指标土水特征曲线

控制体变及干湿循环下膨胀土强度变化规律研究

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人民长江 2012年第24期43卷 60-63页

作者：刘专王志俭曹玲叶建华三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

在控制体变条件下,用三轴仪对经历干湿循环后的膨胀土抗剪强度进行测定,分析得到抗剪强度随干湿循环次数的变化规律。结果表明:膨胀土的凝聚力随干湿循环次数的增加而降低,最初3次衰减幅度最大,随后趋于稳定,其变化趋势可用指数衰减函... 详细信息

在控制体变条件下,用三轴仪对经历干湿循环后的膨胀土抗剪强度进行测定,分析得到抗剪强度随干湿循环次数的变化规律。结果表明:膨胀土的凝聚力随干湿循环次数的增加而降低,最初3次衰减幅度最大,随后趋于稳定,其变化趋势可用指数衰减函数描述;膨胀土的内摩擦角受干湿循环影响不大。建议在设计膨胀土边坡时,选用干湿循环后稳定的强度参数值作为设计参数。

关键词：膨胀土体变干湿循环抗剪强度

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双孔结构非饱和红黏土土水特征曲线模型

岩土工程学报 2022年第S1期44卷 1-5页

作者：蔡国庆韩博文王亚南江天谢琳张策北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京交通大学土木建筑工程学院河南省交通运输厅

为了真实反映土体内部双孔结构和变形对土持水特性的共同影响，推导建立了考虑变形的双孔结构非饱和土土水特征曲线模型。模型提出以双孔土水特征曲线中的“相接点”作为“双孔”结构非饱和土大小孔隙尺度分界点，并针对不同区间的土水... 详细信息

为了真实反映土体内部双孔结构和变形对土持水特性的共同影响，推导建立了考虑变形的双孔结构非饱和土土水特征曲线模型。模型提出以双孔土水特征曲线中的“相接点”作为“双孔”结构非饱和土大小孔隙尺度分界点，并针对不同区间的土水特征曲线分别建立方程。在各分段方程中引入体变参数用来反映不同初始孔隙比下SWCC的变形。采用桂林红黏土压实样，在全吸力范围内开展了土水特征曲线试验，在各级吸力平衡后对土样进行压汞试验，对所建立模型进行验证。结果表明，所建立考虑双孔结构非饱和土土水特征曲线模型对红黏土干化与湿化过程均具有良好的适用性和良好的预测效果，可以反映不同初始孔隙比和不同结构土样在相同水力路径下的水力行为。

关键词：非饱和土土水特征曲线双孔结构体变相接点

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非饱和土的抗剪强度和体变研究

非饱和土的抗剪强度和体变研究

作者：袁斐武汉大学

学位级别：硕士

非饱和土的抗剪强度和体变是非饱和土研究的重要内容，本文对前人关于非饱和土的抗剪强度和体变理论的研究成果进行了系统的学习和综述，并得到作者推导出的较为实用的非饱和土抗剪强度公式。本文的研究内容主要有以下几... 详细信息

非饱和土的抗剪强度和体变是非饱和土研究的重要内容，本文对前人关于非饱和土的抗剪强度和体变理论的研究成果进行了系统的学习和综述，并得到作者推导出的较为实用的非饱和土抗剪强度公式。本文的研究内容主要有以下几点： 1．首先简单说明了研究非饱和土问题的必要性，以及非饱和土问题的研究现状，非饱和土理论的基本组成，以及实际工程中所遇到的非饱和土问题;2．从不同角度对现有的非饱和土抗剪强度的研究方法加以分类，引用一些他人的研究成果，并结合作者自己的研究，整理出较清晰的理论体系;3．回顾非饱和土体变理论的发展历史，介绍实用的预测非饱和土地面的胀缩方法;4．介绍实际工程中，非饱和土问题是如何计算的;5．试图指出非饱和土强度和体变问题的研究中存在的不足，展望非饱和土问题的今后的发展方向。

关键词：非饱和土强度体变基质吸力

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干湿循环下膨胀土裂隙、体变与渗透特性研究

干湿循环下膨胀土裂隙、体变与渗透特性研究

作者：张家俊华南理工大学

学位级别：硕士

本文以南水北调中线工程膨胀(岩)土问题为研究背景,通过现场人工降雨试验与室内土样干湿循环试验,对膨胀(岩)土边坡失稳破坏机理、裂隙演化规律、体变规律以及渗透特性变化规律进行了较为全面的分析研究,主要研究内容与成果如下: 在南... 详细信息

本文以南水北调中线工程膨胀(岩)土问题为研究背景,通过现场人工降雨试验与室内土样干湿循环试验,对膨胀(岩)土边坡失稳破坏机理、裂隙演化规律、体变规律以及渗透特性变化规律进行了较为全面的分析研究,主要研究内容与成果如下: 在南水北调中线工程河南新乡潞王坟试验段对不同坡比的两个膨胀岩渠坡进行人工降雨试验,根据试验观测成果分析认为:在供水强度大于边坡下渗能力的情况下,降雨强度及坡度对下渗强度没有影响;裂隙发育深度以内土层的含水率在干湿循环过程中大幅波动,而吸力则在降雨期间大幅下降;对于缓坡,干湿循环所引起的裂隙发育与土体强度衰减是其失稳破坏的根本原因。对南阳膨胀土在反复干湿循环作用下的裂隙演化规律进行了室内试验。并利用矢量图技术对裂隙照片进行裂隙度计算。结果分析表明:影响裂隙张开程度的关键因素并非土体含水率,而是含水率梯度;裂隙在干湿循环的作用下会逐步发育,但当裂隙的发育达到一定程度以后便会因为土块尺寸过小而停止;裂隙的发展是膨胀土体在反复干湿循环作用下产生的范性变形的主要原因,裂隙越发育,土体范性变形量越大。对南阳膨胀土在反复干湿循环作用下的体变规律进行了室内试验。结果表明:在干湿循环作用下,膨胀土体的范性变形均在不断发育并累积;在侧限作用下,膨胀土体的范性变形在高度、面积及体积上均有所体现,但在高度方向上的发育最为充分;在吸湿过程中,膨胀土体的初期膨胀速率随着干湿循环次数的增加而在逐渐提高,而裂隙的发育则是引起试样初期膨胀速率提高的关键因素;膨胀土体孔隙比的增大、持水能力的提高以及范性变形的累积均是在干湿循环作用下裂隙发育的直接后果。他们是同一物理过程的三种不同外在表现。对南阳膨胀土在反复干湿循环作用下的渗透特性变化进行了室内试验研究。对不同级数干湿循环的代表试样进行常规变水头渗透试验与改进的非饱和变水头渗透试验。将渗透试验结果与试样裂隙数据结合分析可得:饱和膨胀土体的渗透系数与非饱和膨胀土的初始下渗强度均随着干湿循环次数的增加而增加,影响膨胀土体渗透特性的关键因素是试样中贯通渗径的裂隙长度。

关键词：膨胀土干湿循环裂隙体变渗透特性

盐渍土强度体变特性及冻融循环对其结构性影响研究

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盐渍土强度体变特性及冻融循环对其结构性影响研究

作者：程良西安理工大学

学位级别：硕士

盐渍土相比于一般土的三相组成(土颗粒固相、液相、气相)多了结晶盐相,土的物理力学性质同时受含盐类别、含盐量和自然条件的影响变得复杂,且盐渍土多分布在高寒地区,时常经历着冻融循环,在冻融循环中其物理性质处于动态变化当中,严重... 详细信息

盐渍土相比于一般土的三相组成(土颗粒固相、液相、气相)多了结晶盐相,土的物理力学性质同时受含盐类别、含盐量和自然条件的影响变得复杂,且盐渍土多分布在高寒地区,时常经历着冻融循环,在冻融循环中其物理性质处于动态变化当中,严重影响建筑地基的长期稳定。因此,开展盐渍土强度、体变特性及冻融循环下结构性研究具有重要的理论价值与工程意义。主要研究成果有:通过对人工配置不同NaCl含量的土进行物理力学试验,发现土的液、塑限和塑性指数及压实特性呈现一定的变化规律,符合相关文献中对于盐渍土性质的描述,说明在黄土中加入NaCl人工配置盐渍土的方法可行。测量三轴试样达到试验含水率时的直径和高度,得到试样体变规律,根据盐渍土无侧限抗压强度随含水率的变化规律,确定了盐渍土强度规律变化时的临界含水率,依据体变和强度两个数值,分析认为含水率小于等于12%时3%NaCl含量的土结构性明显。采用SEM图片分析了造成盐渍土强度和体变差异的原因,并使用专业的图像处理软件对土中的孔隙个数和孔隙面积做了定量地对比分析,探讨了不同NaCl含量下土中孔隙分布特征。对不同含水率和NaCl含量的试样进行不同冻融循环次数下的侧限压缩试验,对比分析了不同NaCl含量、冻融循环次数和含水率下试样的压缩量和结构性变化规律,并探索了冻融循环下土的结构性峰值与NaCl含量和含水率之间的关系。由无侧限抗压强度得到不同NaCl含量下土强度近似相等时的含水率(12%),作为试样冻融循环时的含水率进行了三轴剪切试验,讨论了冻融循环次数和含盐量对盐渍土抗剪强度、粘聚力和内摩擦角的影响规律,对比分析了盐渍土的结构性变化规律,并探讨了土破坏时结构性与固结围压、冻融循环次数和NaCl含量之间的关系。

关键词：盐渍土强度体变冻融循环结构性

高温干燥-室温加湿循环作用下压实黄土体变和电阻率特征

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工程地质学报 2023年第2期31卷 358-367页

作者：秦鹏举刘宇菠闫庆晨轩龙龙太原理工大学土木工程学院太原030024 山西省交通科技研发有限公司太原030032

工程地质环境中,高温加速土体干燥,降雨浸湿土体。干湿循环导致土体劣化易引起基础设施和建筑物损害。所以,有必要研究干湿循环对压实黄土体变特性的影响以评价地基和路基等的稳定性。本研究制备了初始含水量为11%,不同干密度(1.5 g·cm... 详细信息

工程地质环境中,高温加速土体干燥,降雨浸湿土体。干湿循环导致土体劣化易引起基础设施和建筑物损害。所以,有必要研究干湿循环对压实黄土体变特性的影响以评价地基和路基等的稳定性。本研究制备了初始含水量为11%,不同干密度(1.5 g·cm^(-3)、1.6 g·cm^(-3)和1.7 g·cm^(-3))的3组试样。试样在80℃下干燥,然后室温下浸入去离子水中饱和,直达预定的干湿循环次数。同时,用数字LCR仪测量土样电阻率,以表征土样的结构变化。采集干燥状态试样表面图像,以分析裂隙开展情况。干湿循环结束后,进行饱和土样的恒应变速率(CRS)试验,获取压缩曲线并确定压实黄土的变形参数。结果表明,随着干湿循环次数的增加,土样电阻率逐渐增大,并且裂隙比增大。无竖向压力下,开始从非饱和状态高温干燥引起土样收缩,随后室温饱和使土样膨胀;之后,从饱和状态高温干燥引起土样膨胀,随后室温下饱和土样引起其收缩。另外,随干湿循环次数增加,弹性压缩指数增加,对于较低密度土样塑性压缩指数减小而屈服应力增大,对于较高密度土样塑性压缩指数呈现增大趋势而屈服应力减小。本研究可为工程实践中压实黄土工后沉降分析提供理论基础。

关键词：压实黄土干湿循环体变裂隙电阻率