掺入膨胀剂桩受力机理的试验研究

对掺入膨胀剂的混凝土灌注桩受力机理进行了试验研究,通过对几组普通桩（不掺膨胀剂）和掺入膨胀剂的混凝土灌注桩试验结果分析,发现由于膨胀剂的膨胀作用,使灌注桩的承载性能发生了较大的变化,桩侧摩阻力和桩端阻力均得到提高;在相同荷载作用下,掺入膨胀剂的桩可明显减小桩顶沉降量,并使桩端阻力得以提前发挥。     

工程软岩表面形态及其摩擦特性研究

在自然状态和接触面掺泥两种情况下,进行了砂岩、泥岩破裂面及其互层接触的摩擦试验。结果表明:在接触面掺泥时,抗剪强度的粘聚力和内摩擦角都有不同程度的降低,其中粘聚力下降明显,并且摩擦位移与剪应力关系曲线有明显不同,而且粘滑现象明显减弱。结合摩擦试验,研究了砂岩、泥岩在摩擦前后破裂面表面形态的变化,分析了它们的粗糙度及其起伏特性在摩擦前后的变化规律,以及表面特性和摩擦强度的关系。      

土工格栅与土界面作用特性试验研究

土工格栅与土的界面摩擦特性指标是加筋土工程设计的关键。通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行了直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。在两种试验条件下,土工格栅加筋土复合体的抗剪强度均有界面摩擦角φsq和界面凝聚力csq,且土工格栅与土相对位移量的不同,其复合体的强度机理有区别。在拉拔摩擦试验中,剪应力峰值强度对应的剪切变形值高于直剪摩擦试验中剪应力峰值强度的剪切变形值5～10倍以上。两种试验均有其适用性,而土与土工格栅的相对位移较小时直剪摩擦试验较能反映实际;土与土工格栅相对位移较大时土与格栅双面均发生相对位移,拉拔摩擦试验更为合适。随法向应力的增大,直剪摩擦和拉拔摩擦试验的剪应力峰值以及剪应力峰值对应的位移均提高。直剪摩擦的剪切速度小,剪应力峰值强度高,且达到峰值强度的剪切位移大;增加剪切速度,剪应力峰值强度降低,且对应的位移也减少,其原因是界面上的孔隙水压力消散和筋材的应力松弛。应根据具体工程的需要选择直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验确定设计参数。     

土工合成材料界面摩擦特性的室内剪切试验研究

采用自行研制的直剪仪和斜板仪研究了3种粗糙程度的HDPE（高密度聚乙烯）膜分别与砂土、土工布及土工复合材料之间的界面摩擦特性,进行了高垂直应力的直剪试验和低垂直应力下的斜板试验。通过对试验数据进行分析比较,认识了一些HDPE膜界面摩擦特性的变化规律及其影响因素,并对直剪试验结果与斜板试验结果之间的差异进行了初步的研究。     

石灰岩裂隙摩擦滑动特性试验研究

为研究石灰岩裂隙的摩擦滑动特性,搭建了三轴试验系统,进行了劈裂石灰岩岩芯在湿润和干燥条件下的滑动-控制-滑动试验、速度步长试验和渗透试验。通过滑动-控制-滑动试验和速度步长试验分别研究了石灰岩裂隙摩擦强度的时间依赖性和滑动稳定性,并进一步分析了水对裂隙摩擦强度特性的影响,同时还通过渗透试验观察了裂隙渗透率在滑动过程中的变化。滑动-控制-滑动试验表明:裂隙的摩擦强度具有时间和应力依赖性,裂隙摩擦强度在控制时间内的下降量及重新滑动后的愈合量均与控制时长成正比,而与有效压应力成反比;此外,摩擦强度特性还明显受到水的影响。速度步长试验则表明:石灰岩裂隙摩擦强度随滑动速度的增加而增大,呈现速度强化特性。最后通过不同有效正应力下(介于1?3 MPa之间)的渗透试验发现:裂隙的渗透率不仅随有效应力的增加而急剧下降,而且在各级正应力下亦随滑动而逐渐减小。     

横山水库除险加固工程的安全论证——土工膜与结构面摩擦试验

土工膜是工程防渗处理的一种主要材料[1]。斜坡面上土工膜与结构面的抗滑稳定直接影响到工程的安全运行。摩擦试验模拟了现场施工和运行情况,得到土工膜与结构面的抗滑剪力和摩擦系数,对工程的安全进行了论证。     

土工格栅拉拔试验及筋材摩擦受力特性研究

土工格栅与土的相互作用特性是影响土工格栅加筋结构稳定性的重要因素。通过室内拉拔试验,针对不同的上覆荷载,对土工格栅受拉时表面摩擦力分布特征进行了研究。试验结果表明,格栅表面摩擦力沿着格栅纵向逐渐向后传递,并在拉拔的前期增长明显,后期趋于一个稳定值;利用S型曲线模拟了土工格栅的应变与拉拔时间的相关关系。通过不同埋设位置的检测点所得到的格栅即时应变数据,拟合出格栅的三维应变曲面?(x, t);对格栅表面上的摩擦力进行全段积分,得到格栅拉拔力的时程函数T(t)。该试验结果对土工格栅加筋结构设计具有一定的参考价值。     

喀斯特地区嵌岩混凝土摩擦桩的反算

云南南盘江大桥为7跨预应力钢构连续桥, 1、2号墩为桩基,采用人工挖孔灌注桩。No. 2嵌岩桩底下部12m处为强风化白云岩。对拟定的端承区域勘探发现在桩底的岩石- 混凝土接触区域有一溶洞,溶洞高约20m,垂直发育,洞底有粘土、碎石土充填,结构松散,粘土为软塑状。东南大学采用与O-cel l试验类似的平衡内部千斤顶系统进行了桩的荷载实验。O-cell试验安装在距桩底12m处,即靠近桩下部的弱风化与强风化岩石之间的接触区域。本文阐述了O-cell试验数值分析中用来反算桩体/岩石交接区域特性的部分。采用的数值分析软件为BAQUS,版本6. 4 ( ABAQ US, 2004) 。同时采用二维轴对称模型来对桩径2. 5m、桩长49m的钻孔桩进行O-cell试验数值模拟。假设加载的钻孔桩的变形与屈服发生在混凝土桩体与岩石的交接区域,混凝土桩为线弹性,强风化白云岩与弱风化白云岩为弹- 塑性,并可用Drucker- Prag er 模型( ABAQUS, 2004)表示,对岩石和混凝土- 岩体接触面的特性进行反算,然后用反算结果模拟桩顶荷载特征。数值模拟计算和现场载荷试验检测的载荷- 位移曲线对比表明,除了非弹性和永久变形外,整个向上与向下的变形与试验检测到的值基本相同。这主要是由于接触面模型的弹性性质所决定的,即它在卸载过程中会将滑动的接触面复原;而永久变形是岩体-混凝土接触面屈服的结果。必须指出的是,由于桩的承载力相对较高( 2. 5m桩径,嵌岩长度37m) ,试验不能达到最终荷载, 所以检测到的变形也较小( <10mm)。分别在桩端、O-单元荷载盒上37m处检测向上弯沉,并将结果与O-单元荷载盒顶部的弯沉作比较。结果发现,由于桩是由O-单元荷载盒底部向上加载,所以桩端的弯沉预计比O-单元荷载盒的弯沉小约5mm。这一差值几乎等于施加荷载状态下无限制(Δ= P L /A E )桩体的理论弹性缩短量。通过O-cell现场试验可以有效地观测加载状态下荷载弯沉反应情况和调整或校准数值分析中的材料模型,并可将之推广应用到相同地质条件下类似项目施工的其它桩的反应过程中。此外,还可以通过溶洞区域中的高承载力桩的O-cell试验结果来构建桩体摩擦反应的模型; 在模型摩擦反应基础上,可以估计桩端预计的变形反应值; 在交接面反应中,可以采用正弦接触面有效地引入人工粘结和表面粘结。      

垃圾填埋场斜坡上土工合成材料受力分析

为了评价垃圾填埋场防渗系统材料界面之间的摩擦特性以及土工合成材料端部的应力,进行了模拟试验和有限元分析。采用直接剪切试验,获得了土与短纤维无纺布、短纤维无纺布与HDPE土工膜以及短纤维无纺布与TPO（PE）界面的摩擦角和黏聚力;采用离心模拟试验,得到了伴随土压缩引起的短纤维无纺布和土工膜端部拉应力。试验结果表明：材料界面之间的摩擦角较大,但黏聚力不大;伴随填埋高度的增加,短纤维无纺布和土工膜端部的拉应力也随之增大。运用有限元对土压缩引起的短纤维无纺布和土工膜端部拉应力以及界面的摩擦应力分布进行了分析,并与试验结果进行了对比,分析结果表明：两者基本一致,碾压机械下方土工膜界面之间摩擦应力比较大。     

软弱结构面表面形态与充填度的力学特性研究

结构面的表面形貌是一个复杂的研究对象,但其对结构面的力学性质有着重要作用。目前关于软弱结构面非充分充填状态研究很少。在分析了结构面的起伏形态后,借助摩擦学理论对充填软弱物质的结构面力学性质进行了分析。同时研究了地下水和泥膜等对结构面强度的污染效应。通过与试验资料的对比,得到研究成果有其合理性。     

静压桩桩-土界面滑动摩擦机制研究

静压桩侧阻力的实质是桩-土之间的摩擦,但其机制研究并未使用目前成熟的摩擦学理论。系统地介绍了摩擦学中黏着摩擦机制和变形摩擦机制,进而利用其分析解释静压桩桩-土界面的滑动摩擦机制,并得到较好的效果,为桩侧摩阻力的研究提供了新的思路。研究结果表明,桩-土之间的干摩擦是外摩擦;沉桩过程中桩-土之间的滑动摩擦是泥浆润滑下的湿摩擦,从而使桩侧阻力远小于载荷试验时的桩侧阻力;沉桩停顿使压桩力急剧增大的主要原因是：泥浆润滑膜的消失使桩-土之间的摩擦从湿摩擦变为干摩擦;载荷试验在桩破坏前桩-土之间的摩擦是干摩擦;桩端附近桩侧阻力强化的主要原因是：桩端土的强度提高引起桩端附近切向力的增大,从而导致桩-土之间摩擦系数提高。     

桩基负摩阻力沿桩长变化的试验研究

结合中国移动甘肃定西分公司新城区移动通信综合楼项目,在大厚度自重湿陷性黄土场地上进行长时间的桩基浸水载荷试验（试桩直径为800 mm,桩长26 m,试坑深度为2 m）,对不同深度下、不同范围内的桩侧负摩阻力的变化特征以及土体的沉降过程进行分析。试验结果表明,特殊浸水条件下桩侧负摩阻力沿桩身出现多个峰值,并且正、负摩阻力出现交错分布的现象,无法给出建筑桩基技术规范[1]规定的平均负摩阻力值;桩周土体沉降量亦沿桩身出现多个峰值,并且其变化趋势直接影响桩侧正、负摩阻力沿桩身交替变化的走势;中性点位置并未得出建筑桩基技术规范[1]所提供的单一参考值而是沿桩身出现了多个中性点;黄土的实际湿陷情况是分段发生湿陷的,而不是如传统观点所述在单一中性点以上突然出现整段湿陷。     

岩石相似材料摩擦实验装置的改进

在岩石相似材料模型试验中,摩擦实验是必不可少的实验,它用来确定节理、裂隙、滑动面等软弱结构面相似材料的抗剪强度参数。本文介绍了一种改进的摩擦实验装置,实验表明采用该装置获得的实验数据更加准确、可靠,同时,还可以利用该装置确定岩石结构面的抗剪参数。     

某石油储备库吕荣压水试验与水力摩阻

在某石油储备库吕荣压水试验中,通过现场试验测量了测试管路的摩阻,并对测段的渗透吕荣值进行了校准。分析认为所测试的地下工程岩体渗透性总体不强,尤其是50m往下的中深部岩体,其透水吕荣值一般小于0.2Lu。试验中不剔除摩阻直接计算获得的吕荣值都略偏小(减小幅度在1.21%～10.48%),一定程度上"美化"了岩石的低渗性能。此外发现摩阻剔除在高吕荣值岩体渗透性能评估中尤为重要,对低渗透岩体影响程度要相对小些。     

负摩阻力的概念与案例分析

负摩阻力在岩土工程领域中占有重要的地位，在工程实践中特别是桩基工程中，负摩阻力日益受到重视。近几年全国注册土木工程师专业案例考试中不断有关于负摩阻力的试题出现，只有正确地理解负摩阻力的概念，深刻领会《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94）的相关规定，明确负摩阻力产生的条件，掌握负摩阻力及下拉荷载的计算步骤，在注册考试中合理应用计算公式得到正确的结果。通过对三个关于负摩阻力案例的分析，明确了各种类型习题的关键所在，为以后的应试和工程实践打下良好的基础。     

洞室岩体参数的位移正演反分析

岩体的某些参数,如弹性模量、强度参数等,对地下洞室的施工和设计具有极其重要的作用。直接进行这些参数的现场测量势必要耗费大量的物资和精力,但结果不一定令人满意。在这种背景下,位移反分析的工程应用具有很重要的理论和实用价值,它克服了直接测量岩体参数所带来的弊端,仅用工程中较易得到的位移量就可以反演出岩体的这些参数。笔者应用位移正演的方法,结合石碑岭隧道这一具体工程进行了岩体参数的反演计算。     

基于纳米划痕试验的砂岩结构面宏-微观摩擦系数关系研究

基本摩擦系数是影响岩体结构面抗剪强度的重要参数。常规室内试验方法所确定的基本摩擦系数往往受矿物成分、温度等因素影响,为系统揭示结构面的基本摩擦性质,分别研究了砂岩宏观摩擦系数与微观摩擦系数,并建立了两者的关系。首先,通过X射线衍射、纳米压痕试验确定砂岩矿物组分与力学参数。其次,采用倾斜试验、直剪试验开展摩擦系数的宏观尺度研究,对规格为10 cm×10 cm×5 cm的平直结构面试样开展直剪试验,分别施加1、2、3、8、12 MPa的恒定法向应力,研究表明,摩擦系数随法向应力增加呈对数降低趋势,随剪切速率增加呈对数增长趋势。再次,采用纳米划痕试验开展摩擦系数的微观尺度研究,研究表明,低荷载条件下,长石矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后保持不变的趋势,石英矿物摩擦系数随荷载增加表现出先降低后增加的趋势;此外,随着剪切速率的增加,两种矿物的摩擦系数在低荷载条件下呈增长的趋势,在高荷载条件下基本保持稳定。最后,基于摩擦系数的宏-微观摩擦系数试验结果,采用速度-状态摩擦（RSF）定律建立红砂岩基本摩擦系数与矿物摩擦系数的线性回归方程,并通过直剪试验验证了该经验关系的可靠性,其误差范围为0.17...