制样拌和方法对木质素纤维改良黄土强度的影响

为减小室内试验中得到的木质素纤维改良黄土试样试验数据的离散程度,对采用稀释拌和法与直接拌和法制备的改良黄土试样分别进行了无侧限抗压强度试验。通过对比两种拌和方法所制备试样的干密度变化率和无侧限抗压强度的离散性,分析了拌和方法对试样强度产生的影响。结果表明:稀释拌和法所制备的改良黄土试样养护前后干密度变化更相近,同一掺量试样的干密度变化率离散程度均小于直接拌和法所制备试样;稀释拌和法与直接拌和法所制备试样均能反应改良黄土无侧限抗压强度受掺量影响的基本趋势,但稀释拌和法所制备试样的无侧限抗压强度试验结果更加稳定,能更好的反映出木质素纤维掺量变化对改良黄土试样强度的影响。     

木质素抑制黄土湿陷性试验研究

黄土湿陷性常引发黄土地区构筑物基础发生沉降甚至破坏,给黄土地区基础设施建设造成了严重的威胁。通过改良黄土可减轻和降低湿陷性的危害,拟采用绿色可降解工业废料木质素对湿陷性黄土进行改良,发现木质素改性黄土可显著减轻黄土湿陷性的危害,并从形变机制和微结构两方面对改良机制进行解释。研究结果表明：2%木质素掺量的黄土试样,其原有的强烈湿陷性已基本消除,改良效果在4%木质素掺量达到峰值;从形变机制看,木质素的加入改变了其结构特征,原本由湿陷性导致的结构失稳在加压期间被释放,致使改良土受湿陷影响降低;从微结构角度看,木质素会使黄土颗粒之间产生新的胶结物,使颗粒之间的联结力增强,从而提升其改良效果。通过室内试验验证木质素在抑制湿陷方面的有效性,2%木质素掺量即可达到改良效果且具有量省效宏的优点,同时符合绿色施工理念并提高工业副产品木质素的利用率,为实际工程解决湿陷问题提供新参考。     

地震长期效应对黄土力学性质的影响

黄土高原地区,具有大孔隙、弱胶结特征的黄土遭遇地震荷载影响后,其内部结构受到扰动,微结构的变化会在后期物理力学性质中集中反映出来。通过动三轴试验对原状黄土试样进行模拟历史地震预处理,对处理试样依次进行饱和、固结、不排水剪切试验。结果表明:黄土试样的初始含水率为10%时,经历历史地震扰动的黄土较未扰动黄土相比,其偏应力明显增加,孔隙水压力降低,抗剪强度指标值增大3.42 kPa和2.67°;当初始含水率增加至15%时,历史地震产生的长期效应将引起后期黄土强度持续增大,增幅远远超过10%的黄土试样,黏聚力和内摩擦角达到3.98 kPa和3.02°。通过扫描电镜试验和压汞试验,从微观角度分析地震长期效应对黄土力学性质影响的内在机制,结果发现历史地震引起黄土内部颗粒移动、孔隙结构变化是黄土强度增加的重要因素。     

泡沫塑料颗粒种类对轻质混合土力学特性的影响

轻质混合土是一种新型的轻质土工材料,具有轻质、环保、高强等特点。本文对添加不同种类泡沫塑料颗粒的轻质混合土试样进行了无侧限抗压强度试验、等向压缩试验及三轴剪切试验。试验结果表明:泡沫塑料颗粒种类对轻质混合试样的力学特性有较大的影响。     

基于颗粒流数值模拟的饱和砂土流动性分析

给出了基于颗粒离散元模拟饱和砂土不排水循环三轴试验的模型和方法。基于计算结果,分析了模拟试样在循环荷载下的流动性及主要特征。结果表明,数值模拟得到的循环荷载下饱和砂土宏观动力响应与室内动三轴试验结果基本一致,控制应变幅值和有效固结压力对试样宏观动力响应的影响规律符合已有的认识;控制应变幅值对模拟试样的平均流动系数-孔压比关系曲线基本无影响,模拟试样的流动性演变与孔压状态相关;有效固结压力限制试样流动性的增长。验证了基于颗粒流细观模拟方法分析饱和砂土流动性的可行性。     

非等向固结压缩量对土体刚度影响试验研究

采用动三轴弯曲元联合试验方法,对兰州原状黄土进行了均等固结与偏压固结下剪切波速测试,实测偏压固结下与均等固结下剪切波速比值远大于按Hardin公式计算值,验证了以往相关试验现象的可靠性。并且,不同于以往共振柱仪器不能测试试样变形,动三轴试样轴向变形结果表明,偏压固结比均等固结下黄土试样轴向变形大很多,偏压固结下剪切作用使土体骨架产生相对于均等固结更大的压缩量,并且改变了土颗粒间的接触行为,致使土体剪切波速最终产生了一个超过Hardin公式平均主应力所描述的增长。回顾以往研究结果,砂土密度及级配状况等决定土体压缩性的因素,同时也决定着固结比对剪切模量的影响程度,证实了压缩性是决定固结比对土体刚度影响的重要因素。     

微生物胶结橡胶土性能试验研究

橡胶土都是一种常用的减震材料,但是强度较低.采用MICP技术胶结掺入3％以内的橡胶粉末砂土,试验研究了微生物胶结后橡胶砂土单轴抗压强度、循环加卸载作用特性及其微观结构.研究表明微生物胶结后横波波速和试样密度随橡胶含量增加而增加,其单轴抗压强度变化不大,受橡胶含量影响较小.随加卸载循环次数增加,微生物胶结橡胶粉末砂土阻尼比和滞回环面积逐渐减小,但是其刚度变化较小.相同加卸载循环次数条件下,微生物胶结橡胶粉末砂土阻尼比、滞回曲线面积及其刚度随橡胶粉末含量增加而增加.在微生物胶结橡胶粉末砂土中砂土胶结颗粒间,橡胶粉末与碳酸钙晶体形成了具有一定微观强度的蜂窝孔状结构,有利于缓冲砂颗粒在外界动荷载作用的位置变动,吸收砂颗粒传递过来的能量,从而起到减震作用.     

重塑黄土抗拉强度试验研究

有关黄土抗强度及相关特性的研究甚少,其主要原因是土抵抗拉伸的能力过于微弱。近年来随着基础设施建设的快速发展,特别是黄土自然灾害的频发,使人们认识到土的抗拉强度是不能忽略的。而黄土微弱的抗拉能力使得在试验过程中任何操作引起的微小变化都可能导致其强度值的严重偏差,所以有一套严格准确的试验参数和正确无误的试验操作步骤势在必行。本文采用兰州市九州开发区的重塑黄土,用轴向压裂法系统研究了黄土在不同的加载速率、试样高度、制样方法、加载圆柱直径时的抗拉强度。结果表明轴向压裂法测试土体的抗拉强度时上述因素都有不同程度的影响。其中：加载速率在1.0 mm/min下测定的不同试样强度值间的变化幅度为最小;高径比为1∶1的试样的抗拉强度值既位于不同试样强度值变化过程的中间位置又处于强度相对差值的最小处;静压制样优于击实制样且其抗拉强度较大;抗拉强度测试值随加载圆柱体直径呈线性增大。研究结果可供土体抗拉强度试验参考,也可为土体抗拉强度试验方法的规范化和标准化提供基础数据和理论依据。     

筑坝反滤料动模量和阻尼比试验的颗粒流模拟

以筑坝反滤料的室内中型动三轴试验结果为基础,运用离散单元法中的二维颗粒流方法建立了轴对称数值试样模型,通过控制加荷过程中试样体积不变的方法,模拟了不排水加载条件下反滤料的动模量和阻尼比试验。调整颗粒的细观接触参数,与真实试验结果进行比较分析,在得到符合实际结果的宏观力学响应的同时,分析了配位数、孔隙率和超孔隙水压的变化,并从微观角度对动三轴试验进行了探讨。讨论了固结比和密实度对动模量的影响,认为粗粒反滤料的固结比对最大动模量的影响比较符合Hardin推导公式的结果。结果表明,颗粒流方法可以较好地模拟反滤料的动模量和阻尼比试验,试验过程中微观方面的袁现也符合实际室内试验的规律。     

兰州九州重塑黄土抗拉特性研究

通过室内三轴快剪、无侧限抗压和无侧限贯入抗拉试验,对兰州九州开发区重塑黄土的抗拉特性进行对比性试验研究。结果表明：抗拉强度随含水量呈二次多项式递减关系;抗拉破坏时的贯入深度随含水量的增长呈现先减小后增大趋势,随干密度的增加呈现先增大后减小的趋势;抗拉强度远小于无侧限抗压强度,且无侧限抗压与抗拉强度呈线性递增关系;无侧限抗压和抗拉强度与黏聚力和内摩擦角正切值的乘积均呈指数递增关系。     

强震作用下抗震陷黄土改良地基的微观特征分析

基于动三轴试验和SEM细观结构测试试验,结合图像分析处理软件,对强震荷载前后宝兰客运专线沿线典型震陷性黄土及其经物理、化学和复合改良方法处理后的试样进行微观尺度的结构变形演化规律研究,探讨不同改良方法对土体微结构的影响及其与震陷系数之间的内在联系。结果表明:(1)物理改良方法对于消除大孔隙和架空孔隙结构的效果最为明显,同时对颗粒级配和结构也有调整;(2)化学改性方法则从颗粒接触方式、粒间胶结程度等方面影响土体强度,且不同化学反应的参与可生成独特的玻璃微珠或絮凝状细结构,从而大大提升土体某项参数指标,进而在强震中分别起到填充、胶结或缓冲作用;(3)强震作用前后不同改良方法对各微观要素的改变与相应的残余应变现象吻合较好,说明微结构能有效反映改良黄土残余变形的强弱。     

土工格栅加筋粉煤灰改良黄土力学特性研究

随着西部黄土地区城镇化进程的加快,填挖结合的新增用地方式要求地基处理技术需要重点解决填方区的强度与变形问题。论文将粉煤灰作为改性填料对黄土进行改良,通过直剪试验、三轴试验、湿陷试验与扫描电镜试验,分析不同粉煤灰掺入比条件下加筋与未加筋黄土试样的强度变化规律、宏观破坏特征和微结构特征。结果表明:采用粉煤灰改良和土工格栅加筋后,黄土的最优含水率增大,最大干密度降低。当粉煤灰掺入比λ=20%时,加筋改良效果最好,黄土的峰值强度、残余强度和等效内摩擦角均有大幅提高,侧向变形显著减小,且能有效降低其湿陷性。微结构分析表明:粉煤灰对黄土的改良主要体现在颗粒直接填充和化学结晶体交织成的网状填充两种类型的强化作用,改良后黄土的孔隙率与孔隙尺寸均有所下降。研究结果可为黄土地区填方边坡与填方路基的改良加固提供参考。     

不同配比水泥黄土强度的试验研究

以临夏地区黄土为研究对象,通过对水泥黄土无侧限抗压强度和抗剪强度的试验研究,分析了水泥掺量和养护龄期对水泥黄土无侧限抗压强度及抗剪强度的影响。实验结果表明:水泥黄土的强度随水泥掺入量的增加而增大;随养护龄期的增加而增大;黄土抗剪强度随水泥掺量的增加而增大。     

UH模型有限元程序中初始超固结比的确定方法

不排水抗剪强度与初始超固结比OCR的关系可以由三轴压缩状态下的不排水抗剪强度公式表示。首先根据该公式由强度试验数据计算土体各点OCR与其深度的关系式;然后将该关系式引入到UH模型有限元程序中;最后应用UH模型的有限元程序分别对考虑OCR随深度变化和OCR为1的不排水地基进行了数值分析,并对两种情况下的载荷-沉降曲线、随时间变化的地基表面沉降、随时间变化的结点剪应变、体应变和孔压曲线作了比较。分析可知:采用OCR随深度变化的UH模型的有限元程序能够合理考虑地基土体实际的超固结比,在非均质不排水地基的有限元分析中是有必要的。     

饱和黄土液化判别方法的两点发现

黄土液化实例多与现有可液化土地质年代规定不符。采用动三轴弯曲元试验设备对原状黄土饱和过程进行剪切波速跟踪测试,发现黄土浸水、结构先破坏再固结形成新的稳定结构的特点,证明经历过饱和的黄土已不能再视其为饱和前的地质年代。兰州马兰黄土中的黏粒有些是以黏土团块的形式存在,而黏土团块并不影响其他部分粉质土的液化,因此对于此类土应用黏粒含量进行液化判别时,应考虑将黏土团块不计入黏粒含量。     

Experimental study of loess disintegration characteristics

Loess structures with large joints and fissures often undergo natural disintegration when subjected to contact with water. The slaking of loess results in the formation of loess gullies, caves, and landslides. To study the disintegration properties and the factors influencing them, we carried out field and laboratory tests. First, we carried out an in situ disintegration test using different sample shapes obtained from Heifangtai and analysed the effect of soil sample shape on loess disintegration. We then developed an improved disintegrator and tested the effect of different factors on the disintegration of loess. The effects of water content, salinity, and composition on disintegration are discussed. The results show that the loess disintegration process can be divided into three broad stages – wetting, softening, and subsidence – the disintegration is mainly concentrated in the third stage, while the first two stages are short and show very weak disintegration. The main factors influencing the disintegration of loess samples are shape, size, and clay mineral content. During the in situ disintegration test, the edge angles of soil samples are disintegrated, to soften all their edges. Disintegration duration increases with increasing sample size, but the extent of disintegration was found to decrease. Disintegration duration is inversely proportional to the loess disintegration rate. The loess disintegration rate is positively correlated with water temperature within a certain range; however, the reverse is observed with soil sample size and initial water content, and salinity was found to have little effect on the disintegration rate. Higher clay content of cohesive soil and weaker permeability leads to a slower disintegration rate. Additionally, lower cementation may easily cause loess disintegration. © 2019 John Wiley & Sons, Ltd.     

盐分及含水率对甘肃黑方台黄土强度的影响研究

文章以甘肃黑方台灌区黄土滑坡区黄土为研究对象,开展了滑坡区盐分调查及水土化学特征分析,进行了不同易溶盐含量及不同含水率条件下的重塑黄土三轴固结不排水剪切试验,探讨盐分及含水率对黄土强度的影响。结果表明：滑坡区土样中易溶盐含量范围为0.15%～4.55%,易溶盐主要是以Na₂SO₄和NaCl为主;水化学分析显示灌溉水入渗及溶滤台塬黄土中的可溶盐,经优势通道在坡脚以泉点渗出等方式排泄并富集;试样抗剪强度随易溶盐含量的增加而提高,随含水率的增加而降低;不同易溶盐及含水率条件下,抗剪强度参数黏聚力变化范围为4.2～57.1 kPa,内摩擦角变化范围为23.1°～33.5°,黏聚力对易溶盐及含水率的变化更敏感。