黄土路基震陷系数预测的模糊神经网络方法

以郑（州）-西（安）高速铁路为例,采集黄土样品,进行室内土工试验及动三轴震陷实验,以影响震陷系数主要因素为基础,建立了高速铁路黄土路基震陷系数的模糊神经网络模型,通过对样本的训练和预测,表明该模型预测的结果与动三轴试验震陷结果比较接近,是一种比较理想的预测方法。     

陕西富平黄土震陷特性及震陷小区划

典型黄土由于其特殊的大孔隙架空结构特征,在强震作用下具有强烈的震陷性。陕西富平县地处渭河盆地和鄂尔多斯地台的连接带,区内地震构造背景复杂,黄土分布广泛,黄土场地的震陷危险性较高。文章以富平县城市总体规划建设用地和富阎新区规划范围为研究区,通过资料收集、野外调研、室内试验和理论分析等方法,确定研究区的地震工程地质条件,采用地震危险性概率分析方法确定研究区不同超越概率水平的地震动参数,基于大量黄土动三轴试验确定区内不同地貌单元及不同地层黄土的震陷特性。在此基础上,对富平县强震作用下黄土场地的震陷进行评价,50 年超越概率10%条件下,研究区内轻微、中等震陷区分布于浮塬和渭河二级阶地。50年超越概率2%条件下,研究区内轻微及中等黄土震陷区主要分布在石川河三—四级阶地、浮塬和渭河二级阶地。严重震陷区主要分布在渭河二级阶地、石川河三—四级阶地和浮塬。根据震陷等级给出了研究区50年超越概率10%和2%水平下的黄土震陷小区划。研究结果可为富平县的防震减灾工作提供科学依据。     

黄土液化特性试验研究

黄土是一种多孔隙弱胶结的第四纪沉积物,粉粒含量较高,同时含有一定的砂粒,因此往往具有较高的液化势。其中以黄土高原地区最为集中,该地区是我国构造活动较为活跃、地震灾害较为集中的地区,历次强震均引发严重地质灾害,以地震滑坡、震陷和液化等黄土地震灾害为主,因此该地区黄土液化特性的研究尤为重要。本文采用美国MTS公司制造MTS810Teststar程控伺服土动三轴仪为实验仪器,采用水头饱和法对饱和后的黄土试样进行振动液化试验,研究了黄土在等幅循环动荷载作用下的液化机理和液化特性,以及动荷载作用下动应变增长模式,为地震作用下黄土地基及黄土边坡稳定性问题研究提供基础理论支持。     

宝鸡市渭北台塬马兰黄土震陷特性研究

以宝鸡市地震小区划为依托,选取渭北典型黄土台塬场地,采集大量不同深度（1m、3m、5m）原状马兰黄土样品进行动三轴震陷试验,研究不同深度黄土震陷变化规律。建立了震陷曲线数学模型,分析表明,震陷基本参数起始动应力受含水量影响最显著,随含水量增加而减小,临界动应力与极限动应力受含水量影响不明显,但含水量大于塑限后随含水量增加而减小。震陷基本参数与孔隙比呈负相关关系,存在一特征孔隙比,当大于该特征孔隙比后,震陷临界动应力和极限动应力随孔隙比增大而迅速减小。提出一种表征震陷敏感性的指标¬—震陷敏感性系数Sc,反映震陷发生难易程度,其随含水量的增加而增大,随孔隙比的增加而增大。     

西宁地区原状黄土强度各向异性试验研究

为了研究西宁地区原状黄土的各向异性特性,采用应力-应变控制式三轴仪对不同深度、与沉积方向呈不同角度土样进行室内固结不排水剪切试验,分析不同深度处偏差应力与取样角度之间的关系以及在不同应变下各向异性体现程度的规律。结果表明:黄土的应力-应变曲线在最优含水率附近呈应变硬化型,其破坏形式以胀鼓型为主;原状黄土的应力-应变曲线在不同方向上呈现很明显的不同,土样的轴向应变值相等时,偏差应力在竖直方向最大,在与竖直面呈45°或90°方向时最小;原状黄土的各向异性在不同应变下的体现程度与其所承受的应力历史有关,当其所承受的先期固结压力较小时,黄土的各向异性程度随应变的增加而降低,反之,则各向异性的程度随应变的增加而升高。     

不同应力路径条件下原状Q_3黄土的强度特性及破坏方式试验研究

利用西安理工大学真三轴仪对不同含水率、围压条件下的原状Q_3黄土进行了轴对称三轴试验和平面应变试验,研究了原状Q_3黄土在两种应力路径条件下的强度演化特性,对比分析了两种试验条件下的强度差异及破坏方式。结果表明,低固结围压条件下低含水率原状黄土容易产生脆性破坏,其应力–应变曲线为软化型,固结围压增大后其应力–应变曲线呈硬化型;围压对原状黄土的强度起增强作用,含水率对原状黄土的强度起削弱作用,原状黄土的破坏应力与含水率、围压和球应力状态密切相关;随着含水率的增大,黏聚力衰减明显,内摩擦角略有减小,相同条件、平面应变条件下的强度要比轴对称三轴条件下的强度大1.1~1.4倍;轴对称三轴条件下土样呈单一剪切带的侧胀剪切破坏,平面应变条件下呈剪缩侧胀破坏。     

含水量对晋西黄土抗剪强度影响的试验

以晋西黄土为研究对象,采用常规直剪试验和不排水不固结三轴试验,对不同含水量下土样的抗剪强度参数进行了测定,得出晋西黄土抗剪强度随含水量变化的规律。试验表明：直剪试验条件下,随着含水量的增加,土的抗剪强度降低。当含水量小于12%左右时,随着含水量的增大,黏聚力c降低迅速;当含水量在12%~23%时,随含水量的增大,黏聚力降低缓慢,降低幅度较小,当含水量大于23%左右时,随含水量的增大,黏聚力降低趋势再次变陡;抗剪强度参数内摩擦角φ随着含水量的增大,变化趋势不明显,其取值大致在14°~32°。三轴不固结不排水剪切试验中,随着含水量的增加,抗剪强度参数c降低,在小于12%含水量时,降低趋势陡,大于12%含水量后,降低趋势变缓;内摩擦角φ随着含水量的增大呈线性降低,且相关性较好。     

钙质砂动强度试验研究

钙质砂是一种ＣａＣＯ３含量超过５０％以上的特殊岩土介质,具有独特的力学和工程性状。利用动三轴试验,研究钙质砂在循环荷载作用下动应变,动孔压,动强度及液化特性。     

干湿循环下黄土强度衰减与结构强度试验研究

针对干湿循环作用下黄土强度问题,系统地开展了常规三轴试验,提出了黄土结构强度和衰减强度的求取方法,探讨了不同围压和含水率对结构和衰减强度的影响,研究了黄土结构与衰减强度的关系。研究结果表明,黄土结构和衰减强度都随含水率的增大而减小,且呈良好的对数函数关系;结构和衰减强度都随围压的增大而增大,具有良好的线性关系;通过对结构和衰减强度的研究,发现多次干湿循环后原状黄土的强度衰减值与相应的重塑黄土的强度衰减值和黄土的结构强度之和基本相等,证明多次的干湿循环作用不仅仅打破了原状黄土的结构强度,并最终使得其与重塑黄土具有基本相同的土体结构。     

南昌地区红土的动强度特性试验研究

通过动静三轴试验,探讨南昌地区红土的动强度指标随固结比及固结围压的影响规律。从试验结果可知,南昌地区红土的动强度随固结围压的增大而增大,却随固结比的增大而减小,动内黏聚力C随着固结比的增大而减小,动内摩擦角ϕ_d随固结比的增大而增大。通过对动静试验结果进行对比发现,南昌地区红土的动内黏聚力小于静黏聚力,动内摩擦角大于静内摩擦角。     

黄土结构性与抗剪强度的试验研究

目前还没有对黄土结构性和抗剪强度之间的规律进行深入的研究。 针对晋南地区某边坡黄土进行固结排水三轴试验,分析结构性参数与抗剪强度的相关规律。结果表明：黄土在力与水的共同作用下,当压力较小含水量较低时,结构性较强, 结构性随压力及含水量的提高而变弱,结构性较大的黄土,抗剪强度相应也较大。     

木质素纤维红黏土强度及变形特性试验研究

利用工业废料改良土体性能不仅具有实用价值而且能够保护环境。采用室内土工试验及SEM试验,针对木质素纤维加筋红黏土的效果,以及木质素纤维掺量对红黏土强度及变形特性的影响规律和作用机理进行研究。试验结果表明:木质素红粘土压缩模量随着纤维掺量的增加先增加后减小,2%纤维掺量时,模量最高;不同木质素掺量红粘土的内摩擦角基本保持不变;红黏土黏聚力随木质素掺量的增加先减小后增大再减小。2%是纤维最优掺量,土体黏聚力出现最大值;在三轴实验中,加筋红黏土试样均发生鼓胀变形,没有明显的破裂面,具有典型的应变硬化特征。研究结果表明木质素纤维能一定程度提高红粘土的强度,提升红粘土的工程应用价值。      

长期冻融循环引起黄土强度劣化的试验研究

以陕西杨凌地区黄土为研究对象,进行了不同含水率、不同干密度的黄土在不同冻融循环次数作用下的直剪试验,探索出进行黄土反复冻融循环试验的方法和控制标准,探讨了封闭系统下黄土在反复冻融循环作用下的抗剪强度劣化特性规律。试验结果表明:黄土在反复冻融循环作用下,表面破坏比较严重; 随着冻融次数的增加,黄土的黏聚力先减小后增大,最低值发生在10次冻融循环之内; 内摩擦角基本不变; 反复冻融循环作用在3～5次对黄土强度有较大的影响,会导致黄土强度的劣化现象发生,但长期冻融作用则会主要体现在对黄土表面的变形破坏等其他方面。     

利用常规直剪试验评价非饱和黄土抗剪强度

为了研究一种简化的方法评价非饱和黄土抗剪强度,本文利用常规直剪仪对非饱和重塑黄土进行固结快剪试验,Whatman s No.42型滤纸测试固结前和剪切后土样吸力,研究同一正应力下初始吸力和剪后吸力的变化趋势及机理,并用非饱和直剪测试结果对常规直剪和滤纸法测得的吸力与强度进行了效验。研究表明,土-水特征曲线的进气值和残余值对固结前和剪切后干密度和吸力的变化起控制作用,获得初始吸力与剪后吸力的变化关系。基于Vanapalli模型,提出了利用土样初始土-水特征曲线、有效黏聚力和有效内摩擦角预测非饱和黄土抗剪强度的公式,研究结果简化了非饱和土强度测试方法,节约了时间,为非饱和土抗剪强度理论在工程实践中推广应用提供新思路。     

大断面原状黄土抗拉强度试验研究

抗拉强度是描述黄土力学性质的重要指标,是研究黄土拉张破坏特性的基础。采用自主研发的大断面原状黄土拉伸仪,对陕西泾阳L5原状黄土开展了单轴拉伸试验,测定不同含水率下大断面原状黄土的拉伸应力-应变特征,获得其抗拉强度,并与利用常规三轴剪切试验结果间接获得的抗拉强度值进行对比分析。结果表明：黄土在低含水率时,黄土强度较高,拉应力随拉应变的增加线性增加,破坏时呈脆性;黄土在高含水率时,抗拉强度较低,拉应力随拉应变的增加呈非线性增加,表现出一定的塑性;黄土抗拉强度与含水率呈指数递减关系。与常规三轴试验结果相比,拉伸试验获得的结果较小,更接近实际情况,同时两者之间存在一定的线性关系。     

黄土路堑边坡变形破坏机理的三轴试验研究

通过原状黄土的减压三轴压缩试验,研究了黄土边坡不同深度不同含水量土体的应力-应变关系,并与原状黄土的常规三轴试验结果进行了比较,发现减压三轴试验能合理地模拟和解释开挖卸荷作用下黄土边坡土体的变形与破坏过程。试验结果表明:坡脚开挖卸荷时,黄土边坡中浅层非饱和黄土易出现应变软化或塑性流动,强度较低,易产生较大变形,而深层饱和黄土仅在高围压下发生应变硬化,强度增加,在中低围压时均发生应变软化现象。分析认为黄土边坡特殊的工程地质条件,使得黄土边坡的特定部位在开挖卸荷作用下常形成了不利于土体稳定的含水量和围压组合,导致坡体特定部位的土体变形破坏,进而诱发边坡的变形破坏;开挖卸荷作用下黄土边坡变形破坏的力学机制应为蠕滑-压致拉裂或牵引式滑坡。     

排水对黄土动力特性及微观结构特征的影响研究

利用动三轴仪对原状黄土饱和后的试样进行了排水条件下的动载荷试验,分析了排水条件下土样的变形、孔压、应力应变滞回圈特点及试验前后微观结构的变化。动三轴试验分析结果显示,与不排水条件下的3个明显的变形阶段相比,排水条件下的变形阶段明显不同;排水条件下动三轴试验过程中孔压整体处于稳定水平;在振次N=1、N=50、N=100下的应力应变关系形成的滞回圈形状相差不大,但与传统的椭圆形滞回圈相似度不高。通过对扫描电镜试验和压汞试验的微观结构结果分析显示,试验前后土样的微观结构、颗粒之间的接触和孔隙的大小等都发生了明显改变。微观试验结果分析得出了动三轴试验前后土颗粒间的变化为：由相对松散状态转变为相对密实状态,由支架接触、接触面积较小变为镶嵌接触为主、接触面积增大;孔隙孔径的变化上,试验前后不同孔隙孔径所占的百分含量明显发生了变化,尤其大孔隙的变化最为明显,土样中的大孔隙明显减少,微、小孔隙增多。     

土石混合体强度特性的大型三轴试验

以土石混合体重塑样为研究对象,采用大型三轴试验仪对其进行固结不排水试验,研究了含石量和围压对土石混合体力学性质的影响,分析了不同含石量、不同围压条件下土石混合体剪切强度和初始剪切刚度的变化趋势。实验结果表明：土石混合体的变形破坏模式不同于常规的岩土体,应力-应变曲线存在应力跳跃现象,且不同含石量、不同围压条件下,土石混合体的变形破坏模式也不同;土石混合体的剪切强度随着围压的增大而增大,随着含石量的增大先增大后减小,当围压增加一倍时,在不同的围压水平下,土石混合体的剪切强度的变化趋势不同;土石混合体的初始剪切刚度随着围压的增大而增大,随着含石量的增大先增大后减小,当围压增加一倍时,土石混合体的初始剪切刚度与剪切强度变化趋势一致。     

循环荷载作用下低掺量水泥土试样变形性状试验研究

在大量动三轴试验的基础上,深入研究了低掺量水泥土的动力特性。试验结果表明:动应变d是影响土样动弹模量及阻尼比的最主要因素,随着动应变水平的提高,动弹模量Ed成倍减小而阻尼比成倍增大。随着掺灰量的增大,水泥土的动弹模量和阻尼比相应增大。动弹模量随围压3增减而增减,阻尼比随围压3的增加而减小。最大动弹模量Edmax与围压3呈指数递增关系;最大阻尼比max在7%～30%之间,与围压3呈指数递减关系,并建立了相应的经验公式。